导线截面的确定,通常是先求出线路的工作电流,再按线路最大的工作电流不大于导线的允许载流量进行选择,或根据线路年最大负荷利用小时数Tmax,按经济电流密度求出导线截面,初选出标称导线,然后计算电压损失,对电压损失进行校验,同时校验机械强度和校验短路热稳定和电晕。
①按线路最大工作电流选择导线截面。即按发热条件选择导线截面,要求线路最大的工作电流不大于导线的允许载流量:
式中 Imax——线路最大的工作电流,A;
Iux——导线安全载流量,A;
K——考虑环境温度、土壤热阻系数、并列敷设、穿管敷设等情况,与标准情况不同时相应修正系数。
②按经济电流密度选择导线截面。根据线路年最大负荷利用小时数Tmax和导线材料,由表1-4-1查得经济电流密度J,便可按线路的计算电流(最大电流)求出导线的截面S,即
计算出导线截面后,由产品目录中查出最接近的标称导线截面,然后再用该导线截面校验其实际的电压损失。
注:利用上式计算时,Imax应根据5~10年的电力系统发展规划,进行必要的负荷预测和潮流计算确定。此外,按经济电流密度选择的导线截面,还必须满足长期允许负荷电流的要求。
表1-4-1 经济电流密度 单位:A/mm2
重要知识
按经济电流密度选择导线截面时应遵守以下规则:
①当计算截面处于两级标称截面之间时,原则上是选择较大一级的标称截面,提高安全可靠性。若计算结果很靠近下一级截面时(不超过截面极差的10%),也可选用较小一级,以节约投资。
②对功率因素小于1连续运行的设备,如果用电设备数量多而容量小,应用多路小截面导线分散供电;如果单台用电设备的容量大,需要选用较大截面的导线才能满足发热条件时,可用2~3路小截面导线并联使用。
③对多台断续重复工作制的用电设备,应采用大截面导线向多台用电设备集中供电,以减小负荷波动附加线损。
④对多台功率因素不同的用电设备,应尽量采用大截面导线或2~3路小截面导线并联向多台用电设备集中供电,以减少线损。
⑤向纯电阻负荷供电,小截面导线与大截面导线基本相同。
③按允许电压损失选择及校验导线截面。设线路沿线截面相同,则根据允许电压损失所选择导线的截面按下列公式计算。
式中 S——导线截面,mm2;
ρ——工作温度下导线材料的电阻率,(Ω·mm2/km);
Ue——线路额定电压,kV;
P——通过每段线路的有功功率,kW;
L——每段线路的长度,km;
ΔUa——线路电阻中的电压损失,V;
ΔUμx——线路允许的电压损失,V;
ΔUr——线路电抗部分的电压损失,V;
Q——通过每段线路的无功功率,var;
X0——导线单位电抗,Ω。(www.xing528.com)
由上式求得导线的截面后,可选定与此截面最接近的标称截面,然后再按实际的电阻及电抗进行校验计算。若计算得出的电压损耗小于容许值,则表明所选导线截面是正确的;若计算得到的电压损耗比允许值大得多,则必须改变导线截面,重新计算。
④按机械强度选择导线截面。为了保证电力运行安全可靠,一切电压等级的电力线路都要具有必要的机械强度。
架空线路按其重要程度可分为三个等级,见表1-4-2。对于不同等级的线路,按其机械强度条件规定了允许的导线最小截面积或直径,见表1-4-3。
表1-4-2 架空线路的等级
表1-4-3 导线允许的最小截面(mm2)或直径(mm)
⑤按短路热稳定的最小截面来校验。在短路情况下,导线必须保证在一定时间内,安全承受短路电流通过导线时所产生的热作用,以保证安全供电。
所选截面应满足以下要求:
式中 I∞——稳态短路电流,A;
tj——假想短路时间,s;
C——热稳定系数,见表1-4-4;
Kjf——集肤效应系数,钢和铜的矩形母线截面在600mm2以下者,铝的矩形母线截面在100mm2以下者,铜或铝圆导线截面在314mm2以下者,Kjf=1。
表1-4-4 热稳定系数C
⑥电晕校验。35kV及以下电压等级的线路不必校验电晕;110kV送电线路,当海拔不超过1000m且导线截面不小于50mm2时,也不需校验电晕。
⑦爆炸危险环境电缆和绝缘导线最小截面还应满足表1-4-5的要求。
表1-4-5 爆炸危险环境电缆和绝缘导线的最小截面
⑧其他根据机械强度允许的导线(线芯)最小截面见1-4-6。
表1-4-6 其他根据机械强度允许的导线(线芯)最小截面
续表
师傅带徒弟
小明:师傅!师傅!不同电压等级的线路,选择截面的决定条件会一样吗?
师傅:35kV以上的架空线路,线路截面选择主要按经济电流密度决定,发热只需要对特殊运行方式和事故情况进行校验,机械强度一般都能满足,而电压损耗不是决定性的条件,可以采取适当的调压措施来解决电压损失的矛盾。
35kV及以下线路,线路截面主要决定于电压损耗。
此外,在选择架空线截面时,应考虑最近5~10年电力系统发展情况。
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