摘要：導(dǎo)線是架空輸電線路的主要元件之一，在架空輸電線 路的建設(shè)中占有很大的比重。導(dǎo)線截面大小直接影響有色金屬的消耗量。如何合理地選擇導(dǎo)線截面積是個非常重要的問題，其導(dǎo)線截面積，一般按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇。中國解放初期沒有自己的標(biāo)準(zhǔn)，是按前蘇聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)選擇經(jīng)濟(jì)電流密度。中國在50年代中期和80年代中期， 根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技進(jìn)步及認(rèn)識的提高，兩次頒發(fā)了經(jīng)濟(jì)電流密度。使電力設(shè)計工作者有標(biāo)準(zhǔn)可依，使之更接近客觀實際情況。

      關(guān)鍵詞：架空輸電線路；經(jīng)濟(jì)電流密度；導(dǎo)線截面選擇

導(dǎo)線是架空輸電線路的主要元件之一，在架空輸電線路的建設(shè)中占有很大的比重。導(dǎo)線截面選擇過大，不僅增加有色金屬的消耗量，而且還顯著地增加線路的建設(shè)投資。導(dǎo)線截面選擇過小，則運行時在線路中的電壓和電能損耗加大，使電能傳輸受限和運行經(jīng)濟(jì)性變差。

架空輸電線路導(dǎo)線截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇，并根據(jù)電暈，機(jī)械強(qiáng)度和事故情況下的發(fā)熱條件進(jìn)行校驗。必要時通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。對超高壓線路，電暈往往是選擇導(dǎo)線截面 的決定因素，應(yīng)進(jìn)行選擇導(dǎo)線截面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)專題論證。

在進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃時，一般考慮線路投入運行后5～10年的輸送容量，根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度 選擇導(dǎo)線截面。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)專題論證(如電站接入系統(tǒng)，向大用戶供電，聯(lián)網(wǎng)專題等)時，一般是先按輸送容量，根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度初選導(dǎo)線截面，然后可按照具體條件進(jìn)行兩個以上方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證比較，最后確定導(dǎo)線截面。

故在一定的輸送容量條件下，經(jīng)濟(jì)電流密度是選擇輸電線路導(dǎo)線截面的基本依據(jù)。本文主要是論述按經(jīng)濟(jì)電流密度初選導(dǎo)線截面問題，并根據(jù)中國1987年修訂后頒布的經(jīng)濟(jì)電流密度，編 制了在不同電壓等級(6 kv、10 kv、35 kv、110 kv、220 kv)，不同利用小時數(shù)(2 000 h ～ 7 500 h)，不同輸送容量情況下查選導(dǎo)線截面的簡易表。以供在電力系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)專題論證中初選導(dǎo)線截面時使用。

1中國在不同時期所采用和頒布的導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度

大家都知道，導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度的確定是一個技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，與國家在不同國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段的經(jīng)濟(jì)政策和生產(chǎn)水平有著密切的關(guān)系。所以在不同的歷史時期，往往要對原定的經(jīng)濟(jì)電 流密度作必要的修訂，以便與當(dāng)時的經(jīng)濟(jì)政策及現(xiàn)狀相適應(yīng)。

中國在選擇輸電線路導(dǎo)線截面，所采用的經(jīng)濟(jì)電流密度，大致可分為三個階段：

1．1第一階段，解放初(即1949年至1955年)

中國沒有自己的經(jīng)濟(jì)電流密度，故在選擇輸電線路的導(dǎo)線截面時，主要是參考前蘇聯(lián) 50年代初推薦的經(jīng)濟(jì)電流密度，見表1。

該經(jīng)濟(jì)電流密度是根據(jù)最小年運行費用法求得的，即年運行費用包括電能損耗(導(dǎo)線 發(fā)熱損耗和電暈損耗)費、折舊和維護(hù)管理費。除維護(hù)管理費外，其它都隨導(dǎo)線截面的大小而變 化。取使得年運行費用為最小的導(dǎo)線截面作為經(jīng)濟(jì)截面，對應(yīng)的電流密度為經(jīng)濟(jì)電流密度。

1．2第二階段，1956年至80年代中期

中國1956年電力工業(yè)部頒布了經(jīng)濟(jì)電流密度，見表2。

注：未計電暈損耗。

這是中國頒布的第一個經(jīng)濟(jì)電流密度。編制該經(jīng)濟(jì)電流密度時，考慮到中國國情，在適當(dāng)節(jié)省建設(shè)投資和有色金屬消耗的情況下，仍采用最小年運行費用法，計算得出的。

該經(jīng)濟(jì)電流密度在中國使用了三十余年，使用時間最長，是工程上慣用的經(jīng)濟(jì)電流密度。

1．3第三階段，80年代中期至今

80年代，水利電力部根據(jù)中國的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策和建設(shè)、生產(chǎn)運行實踐經(jīng)驗，結(jié)合當(dāng) 時的實際情況，并盡可能吸收國外先進(jìn)技術(shù)，對中國的經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行了修訂。于1987年頒布了《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定》(SDGJ14－86)。在該文件中公布了修訂后的經(jīng)濟(jì)電 流密度(以曲線形式)，見圖1。

  該次編制，計算經(jīng)濟(jì)電流密度是采用動態(tài)計算方法，即克服了以前用靜態(tài)計算的弊端，為不考慮利息、利潤、稅金、投資收益為零不能返本的缺陷，而考慮了輸電線路建設(shè)投資與投資回收年限內(nèi)總運行費用之和的總費用(包括為補(bǔ)償線路能耗的補(bǔ)充裝機(jī)投資)、投運后獲取的利潤、貸款的付息、利潤的稅金以及貨幣的時間價值諸因素后，取總費用最小和投資經(jīng)濟(jì)效果最佳的導(dǎo)線截面作為經(jīng)濟(jì)截面，從而導(dǎo)出經(jīng)濟(jì)電流密度。用這種動態(tài)計算觀點的方法，是當(dāng)前較為完善和周密的方法。

綜上所述，從中國在不同發(fā)展時期所采用的導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度來分析，可以看出：

1)建國初期中國沒有本國的經(jīng)濟(jì)電流密度，只有參考國外的，當(dāng)時主要參考前蘇聯(lián)的經(jīng)濟(jì)電 流密度。

中國1956年和1987年兩次頒發(fā)的經(jīng)濟(jì)電流密度，都是根據(jù)中國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同階段，當(dāng)時的生產(chǎn)水平和經(jīng)濟(jì)政策的具體情況制訂的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，認(rèn)識水平的提高，在計算方法也在不斷改進(jìn)提高。前者是用靜態(tài)方法，后者是用完善、周密的動態(tài)方法，使之更加接近客觀實際情況。

2)從不同階段所采用的經(jīng)濟(jì)電流密度來分析，在采用同樣材料的導(dǎo)線、同樣的年最大負(fù)荷利 用小時情況下，其發(fā)展趨勢是經(jīng)濟(jì)電流密度值在不斷遞增。例如，同樣采用鋼芯鋁絞線，年最大負(fù)荷利用小時都為4 000小時(3 000～5 000小時)其經(jīng)濟(jì)電流密度，中國1956年為1.15 A／mm²，而1987年為 1.27 A／mm²，增加了 0.12 A／mm²。

前蘇聯(lián)所頒布的經(jīng)濟(jì)電流密度。70年代的修訂值也比50年代的經(jīng)濟(jì)電流密度增加0.1～0.3 A／mm²(前者為歐洲部分，外高加索外貝加爾及遠(yuǎn)東地區(qū)，后者為中西伯利亞，哥薩克斯坦及中亞西亞地區(qū))。

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生產(chǎn)水平的提高，電力和有色金屬供應(yīng)的改善等情況的變化，在今后發(fā)展的一定階段，還要對已頒布的導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行必要的修改。

3)中國經(jīng)濟(jì)電流密度，不斷修改、完善、周密、實用。

例如中國1956年頒布的經(jīng)濟(jì)電流密度表中只有裸鋁、鋼芯鋁線，而在1987年頒布的經(jīng)濟(jì)電流密度曲線圖中，就進(jìn)一步分為：曲線1，導(dǎo)線為 LJ 型，10 kV及以下的電力線路；曲線2， 導(dǎo)線為 LGJ 型，10 kV及以下的電力線路；曲線3，導(dǎo)線為LGJ、LGJQ 型，35～220 kV電力 線路。分得較為細(xì)致。在1956年經(jīng)濟(jì)電流密度表中，年最大負(fù)荷利用小時數(shù)只分為三檔：3  000 小時以下，3 000～5 000 小時和 5 000 小時以上。而1987年的經(jīng)濟(jì)電流密度曲線圖中，年最大負(fù)荷利用小時數(shù)由2 000 小時到7 500 小時是連續(xù)性的座標(biāo)，好查對，也細(xì)致多了 。

2按經(jīng)濟(jì)輸送容量選擇輸電線路導(dǎo)線截面

根據(jù)傳輸容量和年最大負(fù)荷利用小時數(shù)，運用查不同電壓級、不同型號導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)輸送容量表，選擇輸電線路的導(dǎo)線截面。

在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中，都會遇到各種電壓級若干條輸電線路導(dǎo)線截面選擇問題，如果要用經(jīng)濟(jì)電流密度表或曲線來選每條線路的導(dǎo)線截面，則要將傳輸容量換算成電流值，然后根據(jù)不同的年最大負(fù)荷利用小時數(shù)，查出對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)電流密度，最后用傳輸?shù)碾娏鞒越?jīng)濟(jì)電流密度，才得到相應(yīng)的導(dǎo)線截面。比較復(fù)雜繁瑣。

為了方便系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計工作者，在嚴(yán)格按照國家頒布的經(jīng)濟(jì)電流密度值的基礎(chǔ)上，簡便、快速地初選導(dǎo)線截面，本文特根據(jù)中國80年代中期頒布的經(jīng)濟(jì)電流密度曲線，編制了35～220  kV 鋼芯鋁絞線(LGJ、LGJQ)經(jīng)濟(jì)輸送容量表(見表3)。10 kV及以下鋼芯鋁絞線(LGJ)和鋁絞線(L J)經(jīng)濟(jì)輸送容量表(見表4)。供參考使用。

在使用表3、表4時，請注意：

1) 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面用的輸送容量，應(yīng)考慮線路投運后 5～10 年的發(fā)展。在計 算 中必須采用穩(wěn)定的經(jīng)常重復(fù)的最高負(fù)荷，在系統(tǒng)發(fā)展還很不明確的情況下，應(yīng)注意不要使導(dǎo)線截面定得過小。

2) 在查表前根據(jù)輸送容量，輸送距離，供電可靠性要求等情況，先考慮采用的輸電電壓級 和輸電線路的回路數(shù)。以便進(jìn)行查表。一般各級電壓合理輸送容量和輸電距離可參考表5。

3) 表3、表4對年最大負(fù)荷利用小時數(shù)分的比較細(xì)，2 000～7 500小時，每1 000小時為一檔，并增加了常遇到的5 500小時一檔。

在考慮輸電線路的最大負(fù)荷利用小時值時，應(yīng)根據(jù)該條線路在電網(wǎng)中的作用而定。

3選輸電線路導(dǎo)線截面的幾點體會

1) 對一般的輸電線路導(dǎo)線截面的選擇，可根據(jù)線路投運后 5～10 年的輸送容量，按經(jīng)濟(jì)電 流密度進(jìn)行選擇，必要時對電暈、發(fā)熱和機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行檢驗；但對有些線路除了按上面定量的方 法選擇導(dǎo)線截面外還應(yīng)根據(jù)輸電線路在電網(wǎng)中的位置、作用和性質(zhì)，從宏觀發(fā)展方面，從豐水期、枯水期多種運行方式 等方面進(jìn)一步分析、研究、核定所選的導(dǎo)線截面是否合理。例如一般由水電、火電基地向負(fù)荷中心送電的輸電線路、電網(wǎng)中構(gòu)成骨干網(wǎng)架的輸電線路，電源中心(包括 500 kV降壓站，地區(qū)電網(wǎng)中的220 kV樞紐變電站)向主要的或緊鄰的變電站供電的輸電線路，向暫時負(fù)荷不大，但卻有較快發(fā)展速度、有發(fā)展前途的地區(qū)供電的輸電線路等在選導(dǎo)線截面時，都應(yīng)考慮有一定裕度，或者直接按經(jīng)濟(jì)電流密度所選的導(dǎo)線截面大一級的導(dǎo)線截面。而對電網(wǎng)邊遠(yuǎn)地區(qū)供電，或向發(fā)展不快的農(nóng)村供電，則適宜選小一些的導(dǎo)線截面。

2) 在電網(wǎng)建設(shè)中，為了定型化設(shè)計，為了方便運行和檢修，減少備品備件種類，建議在電 網(wǎng)中各種電壓級應(yīng)選用較少的幾種類型導(dǎo)線截面。根據(jù)電網(wǎng)實際情況，推薦采用《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》中各級電壓的導(dǎo)線截面型號。如下表6、表7。

3) 對220 kV線路，根據(jù)送電容量，送電距離，必要時可采用分裂導(dǎo)線：2×400、2×30 0、2×240或2×185。

過去，在電網(wǎng)建設(shè)中，由于種種原因，在各級電壓導(dǎo)線截面選擇上，除了220 kV 線路 一般 選用 LGJ-300，LGJ-400或 LGJ-2×300 導(dǎo)線型號比較少，比較規(guī)范外，其余在配網(wǎng) 110  kV、35  kV和10 kV中，各 級電壓的導(dǎo)線截面型號偏多、偏亂，不少線路已運行 20～30 年，線路 破 歸，導(dǎo)線截面偏小，滿足不了電網(wǎng)發(fā)展的需要，急待在電網(wǎng)建設(shè)中逐步加以改造或更新。

3) 對電網(wǎng)規(guī)劃中的主干輸電線路的導(dǎo)線截面選擇，一般用經(jīng)濟(jì)輸送容量查表法來選，必要 時再進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，選定。

有時會遇到在某一輸送容量和送電距離，兩種電壓級均可采用時，就必須先電壓等級論證，后進(jìn)行導(dǎo)線截面選擇。

參考文獻(xiàn)

1導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定.SDGJ14-86.(87)水電電規(guī)技字第4號.(87 )水電機(jī)字第4號.

2電力系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程.SDJ161-85試行.(85)水電電規(guī)字第63號.

3中國電機(jī)工程學(xué)會城市供電專業(yè)委員會城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則.

4中國電力百科全書.輸電與配電卷.北京：中國電力出版社，1994年6月.