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基于经济电流密度选择导线截面摘要：导线截面选择是输电线路设计中的重要内容之一，并且其选择合理性对输电线路运行的经济性及其节能减耗效益有着直接的影响。
本文将通过对输电线路设计中导线截面选择的方法研究，结合基于经济电流密度的导线截面选择中存在的问题，对其优化措施进行研究，以供参考。
关键词：经济电流密度导线截面选择输电线路运行效益分析随着我国电网改造工程的不断推进，针对电网改造中输电线路设计的有关问题进行研究，以促进国家电网改造的进一步发展和提升，具有十分积极的作用和意义。
值得注意的是，导线截面选择作为输电线路设计中的重要内容之一，其选择合理性不仅直接影响着输电线路设计的经济性与节能性效益，而且对整个电网建设以及电力事业发展也存在一定的作用和影响。
当前，在输电线路设计中，对导线截面选择按照经济电流密度进行合理验算确定是其主要的技术措施之一，但是，由于按照该技术措施进行实际设计计算与经济性验证对比中，存在按照该技术方案所选择的导线截面偏大问题，仍需要进一步改进和优化。
因此，本文将通过对输电线路设计中的导线截面选择方法分析，并结合基于经济电流选择导线截面中存在的问题，对其优化措施进行研究，以供参考。
1、输电线路设计中的导线截面选择方法当前，在输电线路设计中，进行导线截面选择的方法主要包括以下几种，即按照发热条件进行导线截面选择与按照机械强度进行导线截面选择、按允许电压损失进行导线截面选择、按照经济电流密度进行导线截面选择等，并且采用上述几种方法进行导线截面选择中，是以其计算结果中截面最大的一个值作为输电线路中导线最终选择依据，以确保其符合各项要求和规定，对输电线路的安全、稳定运行进行支持。
其中，按照发热条件进行导线截面选择是根据导线中有电流通过时会因导线自身的电阻与电流热效应等因素影响，使导线出现发热与温度升高变化，因此，为避免导线发热及温度升高不对其绝缘层造成损坏，需要针对不同材料及绝缘性能的相同截面导线，对其允许电流值进行合理限定，其中，对该允许电流值也被称为是安全截流量。
1、导线选型：导线的选择原理是采用经济电流密度法计算得到的。
计算步骤为：（1）、通过Φ=cos 3u e P I 计算得出导线长期允许通过的最大电流I(安)（2）、通过T=年最大负荷年最大电量计算得出年最大负荷利用小时数T （3）、通过计算得到的最大负荷利用小时数后查取经济电流密度J（4）、通过JI S =计算得出最大载流截面积S （mm ²） 最后通过计算得到的最大载流截面积S （mm ²）及导线长期允许通过的最大电流I(安)，与典设中相应型号导线的技术参数进行对比分析后，可确定最终选用的导线型号。
（具体分析说明见分项内容）P 表示有功功率（即负荷预测目标年的负荷）Ue 表示 额定电压Φcos 表示功率因素（0.85及以上）2、线路末端压降计算钢芯铝材质虽然是较为理想的导电材质，但是随着供电半径的增加，以及所选用的导线截面型号不同，影响了后期在线路上产生的损耗的大小，即产生的压降的大小。
因此需要对线路的压降进行计算校验，以便后期可以有效的节能降损。
计算步骤为：2.1.(1)收集导线长度L ，所选的导线截面积S(2)预测导线后期的最大有功功率P(3)通过1001U SC PL U ⨯=∆计算得出电压降 (4)通过U2=U1-ΔU 计算得出线路末端电压(5)通过%100sin cos cos %2⨯+=∆）X （R U P U e φφφ计算得出压降百分比（一般规定10千伏线路压降百分比允许范围是±7%P-有功功率（千瓦）L-线路长度（km ）S-所选导线截面积（mm ²）C-当为三相四线时，铜导线为83，铝导线为50；当为单相时，铜导线为14，铝导线为8.3。
2.2(1)收集导线长度L ，所选的导线截面积S(2)预测导线后期的最大有功功率P(3) 通过%100sin cos cos %2⨯+=∆）X （R U PL U e φφφ计算得出压降百分比(4)通过U2=U1-ΔU 计算得出线路末端电压一般规定10千伏线路压降百分比允许范围是±7%） R X 参考附表。
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。
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。
电线的线径截面积选择交流电力线指的是配电工程中的低压电力线。
一般选择的依据有以下四种： 1) 按机械强度允许的导线最小截面选择 2) 按允许温升来选择 3) 按经济电流密度选择 4) 按允许电压损失选择通信中常用的主要是低压动力线，因其负荷电流较大，一般应按照发热（温升）条件来选择。
因为如果不加限制的话，导线的绝缘就会随温度升高迅速老化和损坏，严重时会引发电气火灾。
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝对于220V单相交流电1： I＝P/220 〔P为所带设备功率〕 2：电源线面积S＝I/2.5（mm2）对于380V三相交流电 1：I=P/(380*Γ3*功率因数）2：相线截面积S相=I/2.5（mm2） 3：零线截面积S零=1.7×S相绝缘导线载流量估算估算口诀：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：(1)本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出，而是“截面乘上一定的倍数”来表示，通过心算而得。
由表5 3可以看出：倍数随截面的增大而减小。
“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，其载流量约为截面数的9倍。
如2．5mm’导线，载流量为2．5×9＝22．5(A)。
从4mm’及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍数逐次减l，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”的导线载流量为截面数的3．5倍，即35×3．5＝122．5(A)。
从50mm’及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组，倍数依次减0．5。
即50、70mm’导线的载流量为截面数的3倍；95、120mm”导线载流量是其截面积数的2．5倍，依次类推。
经济电流密度:导线截面影响线路投资和电能损耗，为了节省投资,要求导线截面小些;为了降低电能损耗，要求导线截面大些。
综合考虑，确定一个比较合理的导线截面,称为经济截面积，与其对应的电流密度称为经济电流密度。
按年最大负荷利用时间/h电缆：3000以内的铝1.92A/mm 铜2.5A/mm，3000~5000 铝1。
73A/mm 铜2。
25A/mm, 5000以上铝1.54A/mm 铜2.00A/mm，架空线路：3000以内的铝1.65A/mm 铜3。
00A/mm, 3000~5000 铝1。
15A/mm 铜2.50A/mm， 5000以上铝0。
90A/mm 铜1。
75A/mm，1 降低线损的主要措施线损率是供电量与售电量之差同供电量之比的百分数,是供电企业的一项重要技术经济指标，在实际工作中可采取以下措施降低线损.选定负荷中心的最佳位置，减少或避免供电半径过长。
提高负荷功率因数，尽量使无功就地平衡.电力系统的电压是随着线路输送的有功和无功功率变化而变化的,当线路输送一定量的有功功率和始端电压不变时，如输送的无功功率越多，线路的电压损失就越大,线损率就越高；当功率因数提高以后，负荷向系统吸取的无功功率就减少了，线路的电压损失也相应减少,线损率就降低。
减少输配电层次，也就是说减少变压次数，提高输电电压的等级。
按经济电流密度选择供电线路的截面积.选择导线既要考虑经济性,又要考虑安全性。
导线截面大，线损就小，但会增加投资；导线截面小，线损就大,满足不了今后发展的需要，而且安全系数降低。
在实际工作中，最好的办法就是按经济电流密度来选择导线的截面面积.2 实例现结合邓州市的湍构35 kV线路，进行分析如下。
湍构线路全长17.91 km，导线型号LGJ—120/20（2 km）、LJ—70（15。
91 km），年最大负荷5600 kW,最大负荷利用小时数为4900 h.LGJ—120/20导线阻抗R = 0.2496Ω/km，LJ—70导线阻抗R = 0。
1、导线选型：导线的选择原理是采用经济电流密度法计算得到的。
计算步骤为：（1)、通过Φ=cos 3u e P I 计算得出导线长期允许通过的最大电流I （安)（2)、通过T=年最大负荷年最大电量计算得出年最大负荷利用小时数T （3）、通过计算得到的最大负荷利用小时数后查取经济电流密度J（4）、通过JI S =计算得出最大载流截面积S(mm ²） 最后通过计算得到的最大载流截面积S （mm ²）及导线长期允许通过的最大电流I （安），与典设中相应型号导线的技术参数进行对比分析后，可确定最终选用的导线型号。
（具体分析说明见分项内容）P 表示有功功率（即负荷预测目标年的负荷)Ue 表示 额定电压Φcos 表示功率因素(0。
85及以上）2、线路末端压降计算钢芯铝材质虽然是较为理想的导电材质，但是随着供电半径的增加,以及所选用的导线截面型号不同，影响了后期在线路上产生的损耗的大小，即产生的压降的大小.因此需要对线路的压降进行计算校验，以便后期可以有效的节能降损。
计算步骤为：2。
1.(1)收集导线长度L ，所选的导线截面积S(2）预测导线后期的最大有功功率P（3）通过1001U SC PL U ⨯=∆计算得出电压降 (4）通过U2=U1-ΔU 计算得出线路末端电压(5)通过%100sin cos cos %2⨯+=∆）X （R U P U e φφφ计算得出压降百分比（一般规定10千伏线路压降百分比允许范围是±7%P-有功功率（千瓦）L —线路长度（km ）S-所选导线截面积(mm ²)C —当为三相四线时，铜导线为83,铝导线为50；当为单相时，铜导线为14，铝导线为8.3。
2.2(1)收集导线长度L ，所选的导线截面积S(2）预测导线后期的最大有功功率P（3） 通过%100sin cos cos %2⨯+=∆）X （R U PL U e φφφ计算得出压降百分比 (4）通过U2=U1—ΔU 计算得出线路末端电压一般规定10千伏线路压降百分比允许范围是±7％） R X 参考附表。
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。
导线截面选择原则一、按经济电流密度选择从能量损耗的角度考虑，希望导线的截面越大越好，因此时导线阻抗变小，使电能损耗和电压损失都减小。
但从线路投资和维护考虑，又希望导线截面小一些好，同此时导线单位长度价格降低、有色金属消耗减少、投资费用降低，比较经济。
这是高压导线截面选择中的一对矛盾，解决的办法就是采用经济截面。
按经济电流密度选择导线截面，能使线路的年运行费用接近最低，因而有较大的经济意义。
二、按长时允许电流（允许载流量）选择这一原则的含义如下：导线通过最大长时负荷电流，也就是设计中的计算电流时，所产生的发热温度，不应超过其运行的最高允许温度。
据此，工程上对各种型号、规格、材质的导线都有一个相应的长时允许负荷电流的规定，也叫允许载流量的规定。
所以，设计选择时不必计算各种情况下导线的发热温度，只须按计算电流查电工手册得出相应的截面，并作温度修正即可。
所选截面若不符合该原则，则在满负荷运行时，将会使导线过热烧坏绝缘或引起火灾和其他事故。
三、按正常运行允许电压损失选择由于线路上有电阻和电抗，故电流通过导线时，除产生电能损耗外，还会产生电压损失，当电压损失超过一定的范围后，将使用电设备端子上的电压过低，影响用电设备的正常运行。
所以，要保证用电设备的正常运行，必须根据线路的正常运行允许电压损失来选择导线截面，使线路电压损失低于允许值，以保证供电质量。
四、按机械强度条件选择架空导线要经过搬运、架设、安装等操作，易受到机械损伤，运行又受自然条件影响较大，容易发生倒杆、断线等故障，所以架空导线有一个最小允许截面的规定。
架空导线的最小允许截面如表1所示。
一般这一规定不作为选择计算项目，只作为校验项目。
表1架空线路按机械强度要求的最小允许截面（mm2）。
