导线的经济电流密度

高压直流输电线路导线选型研究摘要：导线选型是输电线路工程规划建设过程中重要的一环，导线选型的结果直接影响输电线路的安全性、可靠性和经济性。

在保证系统安全的情况下，研究输电线路导线选型有着十分现实的意义。

基于此，本文主要针对高压直流输电线路导线选型方面的内容进行了分析探讨，以供参阅。

关键词：高压；直流输电线路；导线选型引言高压直流架空输电线路导线选型研究是电力系统合理规划的一项重要内容。

作为电力工程前期工作的重要组成部分，导线型号的合理选择。

能够使输电线路建设达到安全可靠、经济合理、技术先进、便于施工和维护的目的。

1新型导线介绍一直以来，我国输电线路导线仍以技术成熟、价格相对较低的钢芯铝绞线为主，国内近年来陆续建成的特高压交直流线路普遍釆用大截面钢芯铝绞线。

相对于传统的钢芯铝绞线，新型导线在特高压方面应用比较少。

目前新型导线主要有中强度全铝合金导线、高强度全铝合金绞线、铝合金芯铝绞线、耐热铝合金绞线系列、钢芯软铝绞线系列、高导电率硬铝型线、钢芯铝合金绞线、碳纤维合成芯铝绞线、间隙型钢芯铝合金绞线、锡包殷钢芯铝合金绞线。

2新型导线存在的一些问题新型导线与普通导线相比，虽然在理论上具有很多优势，但是往往缺乏运行的经验，某些潜在的问题可能尚未暴露出来。

例如：全退火软铝绞线的架设技术问题，由于全退火铝十分柔软，所以在施工架设线路时容易划伤导线，出现潜在的缺陷几率增加；殷钢导线虽然具有比较好的热膨胀性能，但是殷钢中镍的含量很高，价格相对比较昂贵，大量的用于输电线路比较浪费国家金属资源；碳纤维复合芯是一种热固树脂基体复合材料，其长期物理化学性能取决于树脂基体材料的性能，因此其长期性能有待工程实践验证。

所以，对于新型导线要持谨慎态度，不宜大面积推广，应当先以试点的方式积累运行经验。

并注意数据的积累和运行中的监视，总结经验。

3高压直流输电线路导线选型方法3.1导线总截面积和导线型号经济电流密度的选择对导线选型意义重大，我国现行经济电流密度为1956年电力工业部参考苏联经验颁布的经济电流密度标准，已经不适应如今的电力工业建设。

第一章导线的选择第一节按经济电流密度选择1、根据经济电流密度选择导线截面的计算公式如下：S＝P/(1.7321jU H COSφ)其中：S为导线截面，P为送电功率，U H为额定电压，j为经济电流密度，COSφ为功率因数。

我国现行经济电流密度(A)如表1－12、按经济电流密度选择导线截面通常考虑5－10年的发展。

23、铝、钢芯铝绞线单位电压、单位导线截面的经济输送容量（kV A）如表1－2.22第二节按电压损失校验导线截面只有当电压为6、10kV以下，而且导线截面在95m2以下的线路才进行电压损失校验，70～95的导线用加大截面来降低电压损失效果不大显著，而且会引起投资及有色金属的增加。

而采用静止电容器或带负荷调压变压器以及其它措施比较合适，但应进行技术经济比较确定。

线路允许电压损失应视线路首端的实际电压水平确定，对于线路末端受电器（如电动机、变压器等），一般允许低于其额定电压的5%，个别情况下（如故障等）允许低于7.5～10%，如果首端电压高于额定电压10%，则线路允许电压损失15%。

按电压降10%计算，负荷矩见表1－4～1－6。

第三节按机械强度校验导线截面为了保证架空线路必要的安全机械强度，对于跨过铁路、通航河流和运河、公路、通讯线路、居民区的线路，其导线截面不得小于35mm2，通过其它地区的导线截面，按线路类型分，见下表。

2第四节按发热校验导线截面选定导线的截面，必须根据可能出现的各种正常运行方式和事故运行方式的送电容量进行发热校验。

在正常情况下，铝导线的温度不超过70℃,在事故情况下，铝导线的温度不超过90℃.按铝导线70℃，导线周围空气温度为25℃时计算输电线路持续容许负荷见下表。

如果最热月份导线周围空气平均温度不同于25℃,可用表进行修正。

在不同周围空气温度下的修正系数第五节按电晕校验导线截面在高压输电线路中，导线周围会产生很强的电场，当电场强度达到一定值时，导线周围的空气发生游离，形成放电，这种放电现象就是电晕。

电厂220kV送出线路导线选型工作电力系统专业角度分析摘要：电厂送出线路的导线选型工作是严重影响电厂电能送出、制约电厂经济效益最大化的重要条件。

而导线选型工作需由多个设计专业综合选定，其中电力系统专业主要任务是根据电厂出力、周边负荷消纳情况，制定电能输送方向、线路导线需送最大负荷，为线路专业提供导线型号选择的前提条件。

本文就电力系统专业在上述工作中常见的问题进行分析，并对一些关键影响条件进行研究。

关键词：电力系统、电厂送出线路、导线选型一、分析研究范围：本文所研究的工程范围主要集中于广州地区，亦广泛适用于广州周边广东地区。

广州地处亚热带季风气候区，气候特点是气温高、降水多、风速小、雷暴频繁。

广州的年平均气温是21.9℃，夏季最高温度可达35 ℃。

广州市地处东经113.2°，西经23.1°，海拔43.4米。

总结来说，广州市地形地貌特征为：东北部区域以山地为主、中部区域以中低山和丘陵为主、南部区域以平原为主。

本文主要研究220kV电压等级电厂送出线路工程中，电力系统专业在线路选型工作中常见的问题与解决方案。

二、导线选择原则：电厂发电机组总出力是线路输送容量的决定性条件。

为确保电厂电力安全可靠送出，一般电厂接入系统方案多数采用不同的电网接入点或多于一回线路的线路送出方案。

但考虑到线路事故、常规检修等各种线路停运情况，电厂送出线路设计需考虑损失一回线路时，剩余一回线路需保证电厂电能正常送出，即对线路输送容量进行N-1校核，一回线路可保证电厂正常输送电力。

确定电厂机组总出力后，采取经济电流密度选择导线截面的方法，确定导线的截面，然后再按照电压损失、导线发热条件、机械强度等条件进行校验。

按经济电流密度选择导线时的计算公式：其中：P——输电线路平均功率（kW）U——线路额定电压（kV）——平均功率因数J——经济电流密度（A/mm2）Sdx——导线截面计算值按年最大负荷利用时间（小时数），导线的经济电流密度如下表：需注意的问题是，根据电力系统设计规范要求，电厂除承担送出电力的任务之外，还应承担部分电网无功功率调度的任务，电厂机组运行时的功率因数可调整范围应为滞后0.85至超前0.95，即电厂机组的性能应可送出功率因数为0.85的无功功率或吸收功率因数为0.95的无功功率。

电流密度的取值范围
电流密度的取值范围
电流密度是电流通过单位横截面积的大小。

当电流通过微小横截面积时，电荷在该横截面积内的平均密度即为电流密度，常用符号为J。

电流密度的取值范围决定了电路中能够通过的最大电流量，因此在电路设计和应用中具有重要意义。

以下是电流密度的取值范围的相关讨论。

1. 金属导体中的电流密度
在金属导体中，电流主要由金属中自由电子的移动所产生。

由于金属具有很高的电导率，因此在金属导体中可以承受较大的电流。

对于铜导线而言，通常可以承受的最大电流密度为3.1~3.8×10⁷A/m²。

2. 半导体中的电流密度
在半导体中，电流主要由带正电荷的离子和带负电荷的电子的移动所产生。

由于半导体具有较低的电导率，因此在半导体中承受的电流较金属要小。

对于硅晶体而言，通常可以承受的最大电流密度为
1~10×10³A/m²左右。

3. 空气中的电流密度
当电荷通过空气时，它们会在空气中产生电流，并在周围产生电场。

空气中的电流密度取决于电场的强度和空气本身的电导率。

在正常情况下，空气中的电流密度非常小，一般情况下不会对人体造成任何伤害。

但是，在雷电等极端情况下，电流密度可以达到很高的水平，可能会对人体造成危害。

总之，电流密度的取值范围因材料和工作条件而异。

在电路设计和应用中，必须根据材料的特性和工作条件来选择合适的电流密度范围，以确保电路稳定可靠地工作。

二点五下乘以九，往上减一顺号走。

三十五乘三点五，双双成组减点五。

条件有变加折算，高温九折铜升级。

穿管根数二三四，八七六折满载流。

二点五下乘以九，往上减一顺号走。

三十五乘三点五，双双成组减点五。

条件有变加折算，高温九折铜升级。

穿管根数二三四，八七六折满载流。

说明：“二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是2．5mm’及以下的各种截面铝芯绝缘线，其截流量约为截面数的9倍。

如2.5mm’导线，截流量为2.5*9=22.5A。

从4mm’及以上导线的截流量与截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍数逐次减1，即4*8、6*7、10*6、16*5、25*4。

“三十五乘三点五，双双成组减点五”，说的是35mm’的导线截流量为截面数的 3.5倍，即35*3.5=122.5A。

从50mm’及以上的导线，其截流量与截面数之间的倍数关系变成两个两个线号一组，倍数依次减0.5。

即50、75mm’导线的截流量为截面数的3倍，95、120mm’导线的截流量为截面数的2.5倍，依次类推。

“条件有变加折算，高温九折铜升级”，说的是上述口诀说的是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25度的条件下而定的。

如明敷在环境温度长期高于25摄氏度的地区，导线截流量按上述口诀计算出来后要打9折；当使用的不是铝芯而是铜芯时，它的截流量要比同规格铝线略大一些，同样大小的电流，所选铜导线可比铝导线小一号。

如16mm’的铜导线截流量，可按25mm’的铝导线计算。

一般铜的安全计算方法：2.5平方——28A4平方——35A6平方——48A10平方——65A16平方——91A25平方——120A如果是铝线，线径要取铜线的1.5~2倍。

如果铜线电流小于28A，按平方毫米10A来取肯定安全。

如果铜线电流大于120A，按平方毫米5A来取。

风电场送出线路导线截面选择与耐热铝合金导线的应用李叔昆编2012年9月24日修风电场送出线路导线截面选择与耐热铝合金导线的应用目录1. 风力发电的发展情况2. 风电场的结构和技术条件3. 风电场线路导线的经济电流密度及输送容量4. 耐热铝合金导线在送出线上的应用1. 风力发电的发展情况风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。

其蕴藏量巨大，全球风能资源总量约为2.74×109兆瓦，其中可利用的风能为2×107兆瓦。

中国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。

随着世界经济的发展，风能市场也迅速发展起来。

中国风电2010年新增装机容量达到18,928兆瓦，占全球新增装机容量48%，超过美国，成为世界第一大风电市场。

作为节能环保的新能源，风电产业赢得历史性发展机遇，近年来发展势头迅猛。

2011年全国累计风电装机容量再创新高，海上风电大规模开发正式起步。

国内风电市场竞争形势日趋激烈，使得企业在满足国内需求的基础上，积极拓展海外市场。

中国风力发电行业发展前景广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。

“十二五”期间，我国风电产业仍将持续每年10000兆瓦以上的新增装机速度，风电场建设、并网发电、风电设备制造等领域成为投资热点，市场前景看好。

目前，我省全省风电装机容量已达87万千瓦，年内将突破100万千瓦大关，2011年投产运营的风电场利用小时名列全国第二，发电效益显著。

据《云南省风电场规划报告（2011年）》查明，全省可开发风电装机达3300万千瓦以上，而目前87万千瓦的风电装机规模，尚不足可开发总规模的3%。

云南还有97%以上的风电资源可开发利用。

云南风电的送出工程也将大力、持续发展。

2. 风电场的结构和技术条件风力发电场分布在山脉分水岭上，一个风电场一般装机49.5MW，33台风机，单机容量1500～1600kW,最大负荷利用小时数在3000小时以下，一般在1800～2500小时。

导线的选择导线、电缆截面选择应满足发热条件、电压损失、机械强度等要求，以保证电气系统安全、可靠、经济、合理的运行。

选择导线截面时，一般按下列步骤：○1对于距离L≤200m且负荷电流较大的供电线路，一般先按发热条件的计算方法选择导线截面，然后按电压损失条件和机械强度条件进行校验。

○2对于距离L＞200m且电压水平要求较高的供电线路，应先按允许电压损失的计算方选择截面，然后用发热条件和机械强度条件进行校验。

○3对于高压线路，一般先按经济电流密度选择导线截面，然后用发热条件和电压损失条件进行校验。

（1）按经济电流密度选择经济电流密度是从经济角度出发，综合考虑输电线路的电能损耗和投资效益等指标，来确定导线的单位面积内流过的电流值。

其计算方法如下:I=SJ式中：I—线路上流过的电流；S—导线的横截面积；J—经济电流密度。

我国现行的导线经济电流密度值见表1.1表1.1 我国现行的导线经济电流密度值/(A/mm²)（2）按机械强度选择导线在敷设时和敷设后所受的拉力与线路的敷设方式和使用环境有关。

导线本身的质量，以及风雪冰雹等的外加压力，会使导线承受一定的应力，如果导线过细就容易折断，引起停电事故。

在各种不同敷设方式下导线按机械强度要求的最小允许截面见下表1.2。

表1.2 按机械强度确定的绝缘导线最小允许截面积（3）按发热条件选择每一种导线通过电流时，由于导线本身的电阻及电流的热效应都会使导线发热，温度升高。

如果导线温度超过一定限度，导线就会加速老化，甚至损坏或造成短路失火等事故。

为使导线能长期通过负荷电流而不过热，对一定截面的不同材料的导线就有一个规定的容许电流值，称为允许载流量。

这个数值是根据导线绝缘材料的种类、允许升温、表面散热情况及散热面积的大小等条件来确定的。

按发热条件来选择导线截面，就是要求根据计算负荷求出的总计算电流I∑c不可超过这个允许载流量I N。

即：I N= I∑c若视在计算负荷为S∑c，电网规定电压为U N，则有I∑c=S∑c/√3U N，表1.3和表1.4给出了常用铜芯线和铝芯线在25℃的环境温度、不同敷设条件下的长期连续负荷允许载流量。

油田电网输配电线路经济电流密度的探讨发布时间：2023-01-15T07:18:13.410Z 来源：《工程管理前沿》2022年8月16期作者：韩晓丽顾云鹏郑双建[导读] 通过建立年费用最小模型，得到通用简易的线路经济，电流密度解析式，并结合油田电网现阶段的工程建设实际情况，考虑了输配电价、线路造价和贷款利率等参数的变化，给出了输配电线路现阶段科学合理的经济电流密度值。

韩晓丽顾云鹏郑双建中国石油大港油田电力公司天津市滨海新区 300280摘要：通过建立年费用最小模型，得到通用简易的线路经济，电流密度解析式，并结合油田电网现阶段的工程建设实际情况，考虑了输配电价、线路造价和贷款利率等参数的变化，给出了输配电线路现阶段科学合理的经济电流密度值。

关键词：输配电线路经济电流密度引言长期以来，一直按照1956年电力工业部颁布的经济电流密度推荐值进行设计和选取线缆截面。

然而随着经济不断发展，且油田的生产特点与要求与国家标准规定三班制的运行时间有比较大的差距。

为此有必要重新审视原来经济电流密度对于目前经济形势和对油田生产特点的合理性和适用性。

1 油田电网经济电流密度计算为了在投资费用和运行费用间找到平衡，建立了年费用最小模型，以年投资费用和年运行费用（包括年折旧费用和年电能损耗费用）之和最小的目标函数，以导线截面作为决策变量。

年总费用=初始投资费用+年运行费用1.1 初始投资费用2.2 线路年折旧及维修费率C2与线路折旧年限和残值相关，低压线路的折旧年限一般为15年，中压线路一般为20年，高压线路一般为30年。

残值为5%，若大修理按折旧率的40%确定，维护生产费按折旧率的20%提取。

2.3 线路的最大负荷损耗小时数ττ是电网元件电阻一年中由实际负荷产生的电能损失对应在用户最大负荷持续作用下电网元件电阻产生同样大小电能损失所需要的时间。

根据油田电网不同电压等级线路的功率因数及最大负荷运行小时数情况合理的选择τ值。