输电线路导线截面选择的优化设计

摘要： 合理选择导线截面可以提高输电线路运行的经济性，促进降损节能。分析了按发热条件、按电压损耗条件、按经济电流密度等三种截面选择方法，并通过实例计算结果对比说明现行的按经济电流密度法选择的截面是偏大的。最后，设计了一种新的截面优化选择方法，实例计算结果验证了该方法是正确有效的。

Abstract： The reasonable conductor section is an important content of grid planning， which could help the energy-saving and conservation. Three conductor section selection methods， including the conductor economical current density method， the fever condition method and the voltage loss condition method， are described in this paper. The compared result of an calculation example shows the conductor section chose by economical current density method is too larger than other methods. Hence， a new optimization method of conductor section selection is designed， and the calculation result testified its correctness and effectiveness.

关键词： 输电线路；导线截面选择；优化设计

Key words： transmission line；conductor section selection；optimization design

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）29-0089-02、

0 引言

我国始建于七、八十年代的供电线路正值大力改造之际，然而在众多改造项目中，合理选择导线截面成为使电网获得更大的经济效益重要手段之一。因为随着各行业用电量的巨幅度增长，先前的输电线路导线截面没有根据实际负荷更换，导致截面过小而不能承受负荷的突增，造成电能资源的损耗加剧以及经济效益的明显下降。因此，合理选择设计择导线截面对节能创收、充分利用资源以及可持续发展都具有重大意义[1-4]。

目前，导线截面选择主要有三种方法[1]：按发热条件；按电压损耗条件；按经济电流密度。其中按经济电流密度条件使用的较多；然而，导线截面的优化选择不是一个单一的计算公式，而是一个复杂的综合估算与考虑过程，需要充分考虑整个电网的实际负荷情况，才能做出准确科学的决策。并且已经有文献指出[2-4]，若按照传统的经济电流密度选择导线截面，其结果存在较大偏差，不能满足实际需要。为此，笔者对比了经济电流密度与电压损耗条件等的经济性，从合理利用资金与资源的角度探讨了一种导线截面选择优化方法，从而为导线截面选择提供一种新的思路。

1 导线截面的选择方法

合理地选择配电线路导线截面，既牵涉到投资的经济性，又关系到改造后的运行质量。盲目增大导线截面带来了一系列问题：如造价增加，电杆、横担、拉线等部件受力增加，金具型号加大，施工难度增加，运行的备品备件成本增加等等[3]。所以需要综合考虑。

1.1 按经济电流密度选择导线截面 导线单位截面内的电流量称电流密度，经济电流密度就是指线路年运行费用最低时所对应的电流密度，它直接影响着未来电网的运行水平和经济效益[1，5]。按照95年国家电力部门规定的标准，导线截面一般按表1来选择经济电流密度值。而截面积计算公式为：S=I/J （1）

式（1）中，S为导线截面积，I为导线流过的电流值。

1.2 按电压损耗条件选择导线截面 所谓电压损失，是指线路首末端线电压的代数差，它与线路额定电压比值的百分数通常作为电压的变化范围。电压损耗条件是指在知道线路总负荷的条件下，在指定的变化范围内控制线路的电压损失来选择线路导线截面。对于低压导线截面，其一般计算公式为：S=P·L·ΔU%/C （2）

式（2）中，S为导线截面积，ΔU%为允许电压损失，P为有功功率，L为输送距离，C为电压损失系数，三相四线制供电且各相负荷均匀时，铜导线为77，铝导线为46；单相220V 供电时，铜导线为12.9，铝导线为7.7[1]。

1.3 按发热条件选择导线截面 此种方法的原理是使导线通过电流时其温度不得超过允许的温度，即根据所用导线材料所能承受的最大电流来选择导线截面，以防止因过热引起导线绝缘损坏或加速老化。其中导线承受的最大电流也叫允许载流量，是指在规定的环境温度及相应的敷设条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。实际负荷电流应小于或等于允许载流量，据此来选择导线截面。

2 导线截面选择计算实例

在选择导线截面时，往往按不同方法选出的导线截面是不一样的，所以要根据不同情况选择不同的方法，并进行发热条件、电压损耗条件、机械强度等的校验。如一般6～10kV及以下输电线路，若电流较大、线路较短时可按发热条件选择截面；对35kV及以上输电线路和6～10kV长距离线路，可按经济电流密度和电压损失选择截面。下面以实例介绍导线截面的计算与选择：例：一条长30km的10kV铝绞线架空线路，在15km处有负荷600kW，末端处有负荷300kW，功率因数同为0.8，两处最大负荷年利用小时数为均为5000h，容许电压损耗为5%，当地最热月平均气温25℃，试选择导线的合理截面。此条线路为低压长距离线路，根据经验，该线路的截面选择可以按经济电流密度或电压损失条件来计算，然后按发热条件和机械强度校验。