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环境及导线允许温度对导线载流量的影响

发布来源:天津德芃科技集团有限公司  发布日期: 2022-08-31  访问量:96

注:输电线路载流能力验证是输电运输检查的重要工作。验证水平决定了调度部门能否科学配置电网趋势。

对于输电线路的载流能力,随着输电线路输送能力的增加,分裂线路的使用、电晕损失和无线电干扰不再起到控制作用。导线允许的电流密度随截面的增加而降低(如下表所示)。因此,高压、大容量输电线路的导线截面选择主要由允许载流决定。

表 钢芯铝绞线70℃允许电流密度



导线载流量与导线的气象条件(环境温度、风速、阳光强度)有关。在计算导线载流量时,导线不得超过一定温度,以保证导线的使用寿命。根据GB 50545-2010 5.0.6 根据规定,导线载流量与导线电阻率、环境温度、导线温度、风速、阳光强度、导线表面状态(辐射系数和吸热系数)、空气传热系数和运动粘度有关。选择导线时,应根据当地环境条件进行校核。




1.环境条件对载流量的影响

导线允许载流的主要依据是导线的较高允许温度。 GB 50545 - 2010 第5.0.6 条 导线载流量的计算一般采用以下公式




式中:I——允许载流量(A);

WR——单位长度线辐射散热功率(W/m);

WF——单位长度导线对流散热功率(W/m);

WS——单位长度导线的日照吸热功率(W/m);

R′t——当温度允许时,导线的交流电阻(Ω/m)。

从上公式可以看出,流量与环境空气温度、风速、阳光强度、导线表面状态等有关。检查导线载流时的环境温度采用较高温度月的较高平均温度(较热月的较高平均温度为较热月的较高温度月的平均值,取多年的平均值),当天阳光明媚,阳光直射导线时,导线的阳光强度(太阳辐射功率密度)为0.1W/c m 2.一般线路的计算风速为0.5m/s,由于导线的平均高度为30个m以上风速应相应增加,故取0.6m/s。一般计算参数值为:风速0.5m/s,日照强度0.1W/c m 2.导线表面吸收系数0.9导线表面吸热系数0.9,环境气温40℃。

以下是一些国内试验数据,进一步阐述了环境条件对载流的影响:

1)导线表面的辐射系数和吸热系数主要由导线的新旧决定。虽然它们对导线载流量有一定的影响,影响相反,但对导线载流量的综合影响要小得多,在导线使用温度范围内约为1%~2%。

2)风速对导线载流量影响很大:v=0.5m/s比v=0.1m/s当载流量大40%时,v=1.0m/s比v=0.5m/s负载流量增加15%~20%,因此风速值得研究。风向与导线的夹角不同,也会影响负载流量的大小。

3)日照强度对载流也有影响。日照强度为100W/m2较1000W/m2的载流量增加15%~30%,但日照从1000W/m2减少至900W/m2时,载流量仅增加1%~4%。

4)导线的载流与导线的环境温度密切相关, 环境温度越低,导线载流越大。温度升高,导线的电阻率增大,电阻随之增大;电阻增大,消耗电能增大,电阻消耗电能就是发热,于是温度升高,然后再使电阻增大,造成恶性循环。例如JL/G1A-300/40钢芯铝绞线,25℃735A,连续使用不得超过70℃,而40℃安全载流量下降595A,因为前者允许温升为45℃而后者则为30℃。从导线温升θ可以得出结论,在温升初期,载流迅速上升。若环境温度高于35℃,温度每增加5℃当载流量下降约10%时,如果周围环境温度低于35℃,温度每降低5℃载流量增加约10%。

概括而言,影响导线载流量的条件,一部分为环境因素,如风速、日照强度、环境温度等,这是与输电线路所处的自然条件有关。另一部分是导线参数,如吸热系数、辐射系数、导线允许温度、导线直径等。导线的吸热和辐射系数对载流影响不大。当导线直径(截面)确定时,导线允许温度的值成为影响载流的主要因素。





2.导线温度对载流的影响

当导体通过工作电流时,导体应加热(超导除外),其部分热量使导体温度升高,另一部分由于导体温度高于周围介质温度(周围介质温度,导线指空气温度)而流失到周围介质。当导体中没有电流通过时,导体的温度与环境温度相同。当导体通过恒定电流时,导体温度升高。起初,由于温差小,散热少,吸热多,导体温度升高快。后来,当温差增加到单位时间内的发热和散热平衡时,所有的发热都会消失。由于导体不再吸收热量,温度不再升高,温度稳定。

对于确定的环境条件,导线的允许载流许温度,允许温度越高,允许载流量越大。然而,导线加热的允许温度受到导线载流加热后强度损失的限制。因此,架空导线的允许载流量一般是根据导线在一定气象条件下不超过一定温度计算的,以尽量减少导线的强度损失,从而提高或保证导线的使用寿命。电机工程手册(试用本)电线电缆第26篇提出,工作温度越高,运行时间越长,导线强度损失越大。

允许载流的计算与电阻率、环境温度、使用温度、风速、阳光强度、导线表面状态、辐射系数和吸热系数、空气传热系数和动态粘度有关。《110kV~750kV架空输电线路设计规范(GB50545-2010)5.0.6.导线允许温度(以下简称导线温度):钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线应为70℃,必要时可使用80℃;90应用于大跨度℃。控制导线允许载流的主要依据是导线的较高允许温度(80℃)主要取决于长期运行后导线的强度损失和连接金具的加热。工作温度越高,运行时间越长,导线的强度损失越大。我国输电线路钢芯铝绞线采用金具,导线截面240mm2及以下使用的抗张线夹为螺栓型,跳线多采用并沟线夹连接,运行时螺栓松动,跳线烧红。鉴于此,钢芯铝绞线的允许温度为70℃(大跨度可取90℃)。 芯铝合金绞线的允许温度采用值与钢芯铝绞线相同。

普通导体的正常较高工作温度不得超过 70℃,钢芯铝绞线导体在计算日照影响时不得超过 80℃考虑一下。当普通导体接触面有镀(搪)锡的可靠覆盖层时,可以提高到 85℃。

国内试验证明,钢芯铝绞线为80℃当导线强度不低于计算拉力时,国内试验证明导线温度为80℃配套金具的温度不得超过67℃,金具温度在80℃对导线的握力基本没有影响(仍在导线额定拉断力的95%以上)。

由于温度升高,导线弧垂增加,地面与交叉之间的间隙距离减小,影响地面与交叉之间的安全裕度。

在过去,设计根据经济电流密度选择导线截面,并通过较高气温弧垂来验证地面和交叉的安全间距。鉴于导线达到允许温度的时间在年度运行中所占比例很小,一般不需要验证允许温度弧垂的安全距离。

对于特定的交叉跨越,如200m上述档位跨越铁路、高速公路或一级公路,根据允许温度选择导线截面的大跨度或电力线,交叉跨度间距按允许温度弧垂验证。

对于根据加热条件选择导线截面的线路,由于常处于允许传输容量的运行状态,应根据增加后允许温度的弧垂来验证规定的安全距离。

根据经济电流密度选择导线截面,提高导线允许温度的影响,主要体现在系统规划中N-1在工作条件下,在调度转移负荷的短时间内,允许适当增加传输容量和导线弧垂,导致适当补偿地面和交叉距离的需要。

根据经济电流密度选择导线的线路,导线允许温度提高到80℃以前,必须按50℃对地面和交叉间距进行弧垂校准,进行必要的调整,检查和恢复良好的连接角度传导。

从上面可以看出,导线温度对载流影响很大,我国规定输电线路导线温度为70℃,国际上大多数国家规定导线温度为80℃及以上。当导线温度为70时℃提高到80℃,对于钢芯铝绞线,载流量可提高24%~27%,即输送容量不变,所需截面至少可减少一档。降低导线的机械强度,配套金具,基本不影响地面和交叉距离,但可以获得巨大的经济效益,节约投资。


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