输电线路增容

输电线路增容

谢金华

（中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司830001）

一、目的及意义

随着电力系统的发展，电力负荷的快速增长，出现了制约电力输送容量的因素。如电网网架结构不尽合理、电网电源和负荷分布不均匀、过载问题比较突出。随着国民经济的发展和负荷的增大，上述情况有趋于严重的可能。本项目将对这些问题作出研究，提出了提高电网输送能力的措施，在保证电网安全稳定和环境保护的要求下，改善电网结构和运行条件，最大限度地提高电网输送能力。

二、输电线路增技术的分类

输电线路增容分为静态增容与动态增容技术，这是提高已建输电线路输送能力的最为有效的措施。以下内容重点介绍。

动态增容主要依据导线允许输送容量的实际值与规定值之间存在隐性容量。现行技术规程规定的导线额定输送容量是设定在很恶劣的气象条件下（高环境温度、强日照、低风速等同时出现），根据导线最高允许温度（70℃）的条件下，实际气象条件下可允许输送容量比现行规程的输送容量大很多。其优点是现行标准不变，线路安全性不变，但并不适合环境温度较高的夏季用电高峰期使用。

静态增容技术是通过提高导线工作的允许温度来增加线路输送容量。其优点是适合在夏季用电高峰期使用，但是导线运行温度将超过目前规程规定导线允许运行温度70℃。

在提高线路输送能力的几种技术中，以输电线路专业角度来看，仅增容技术是适合旧线路改造。以下着重介绍线路静态增容技术。

三、主要内容

1、导线允许载流量计算的理论和方法

导线的发热计算，实际上是根据能量守恒原理，即导体产生的热量与耗散的热量应相等来进行计算的。即导线电阻损耗的热量及吸收太阳热量之和应等于导线辐射散热和空气对流散热之和，其导线的热量平衡方程式为：

QR+QS=Qf+Qd

其中：QR——单位长度导线电阻的发热功率

QS——单位长度导线日照的吸热功率

Qf——单位长度导线的辐射散热功率

Qd——单位长度导线的对流散热功率

对于某一导线（导线直径为定值），依据风速、太阳辐射、环境温度和导线温度，即可计算出导线在不同温度下的载流量的大小，校验出线路对地和交叉跨越的距离能否满足要求。

2、关于导线最高温度的取值

控制导线允许载流量的主要依据是导线的的最高允许温度，导线的最高允许温度主要由经长期运行后的强度损失及连接金具的发热而定。

值得注意的是，实际线路中尚有较多的导线耐张接头，其跳线引流板是引起导线发热的主要部位，发热严重且连续运行时易发生接头氧化，导致损坏。引流板接头发热温度不宜超过100℃，在连续运行时，导线温度不宜超过70℃。

3、定位弧垂温度取值

经过应力状态方程式的计算比较，导线在40℃~50℃的弧垂差大于70~80℃的弧垂差，见表3-1。为简化按经济电流密度设计线路的工作，建议在导线允许温度从70℃提高到80℃后，定位弧垂的温度相应从40℃提高到50℃，这样可以获得与现行标准相似的良好配合和运行效果。

由此可见，规定的50℃定位弧垂温度大于实际计算出的定位弧垂温度，设计过程中，导线对地及交叉跨越的距离是偏安全的。因此，对于按80℃最高允许温度设计的新线路，可以以50℃和80℃分别校核对地和重要交叉跨越距离，使之满足现行标准的距离。

4、关于导线允许温度的取值及对导线、配套金具的影响

1）对导线的影响

实际线路中尚有较多的导线耐张接头，其跳线引流板是引起导线发热的主要部位，发热严重且连续运行时易发生接头氧化，导致损坏。而耐张金具、接续金具并不是发热的主要部位。研究表明，压缩性金具（耐张线夹、接续金具）的握力强度在80℃时高于导线实际拉断力的95%，满足现行标准要求；导线温度80℃时，压缩金具的温度在70℃以下；压缩金具的交流电阻约为等长导线交流电阻的35%—66%，满足现行国家标准。引流板接头发热温度不宜超过100℃，在连续运行时，导线温度不宜超过70℃，短时过载不应超过80℃。因此，为了避免接头氧化而损坏，在连续运行时，导线温度不超过70℃。

2）对金具的影响

握力影响：

随着温度的提高，金具握力逐渐下降。与20℃时的金具握力相比，70℃时最大下降不过2.72%，80℃时最大下降约4.07%，高于导线实际拉断力的95%，100℃最大下降约为10.03%。由此可见，将导线运行温度从70℃提高到80℃，导线金具握力损失是可以接受的。

电气影响：

国电电力建设研究所的试验研究表明，导线温度为90℃时，金具温度不超过70℃，配套金具在载流时的工作情况优于导线本身；从常温到100℃，金具电阻与等长导线的电阻之比都在35%—66%范围以内，满足负荷要求。因此，提高导线允许温度并不影响配套金具的安全运行。

老化影响：

到目前为止，针对接触发热的研究一直没有中断，而且是线路电气技术人员关注的焦点问题。接头的热胀冷缩及长期慢退火使得接触松动，致使大气侵入间隙，并在高温作用下使接触表面氧化加剧，这是螺栓接头过热的根本原因。压接接头显然存在同样的问题，所以DL/T5222—2005《导体和电气选择设计技术规定》中规定了铝铝接触面的最大电流密度取值：电流小于200A时，限值为0.2418A/mm^2;电流200—2000A时，限值为0.78×[0.31-1.05×（I-200）×10^-4]A/mm^2。

以耐张线夹NY—400/35为例，接触传导面积约为6300mm^2，在25℃和40℃的环境温度，其传导面电流分别为0.13333、0.1157A/mm^2。按照DL/T5222—2005的规定，上述两种电流的条件下铝铝接触面最大运行电流密度分别为0.189384A/mm^2(840A)与0.198474A/mm^2(729A)。

钢芯铝绞线最高允许温度从70℃提高到80℃后，其配套的金具、接触点在电流密度还有较大的裕度，从规程规定的角度来看，金具的载流能力不会对提高导线允许温度技术造成影响。

四、本课题的意义

通过本课题的研究，可以使已建线路在只须做少量改造的情况下，使线路的输送能力得到大幅度的提高，减少了国家电网的重复建设；对于新建线路，可以通过负荷预测来选择截面，进而做到减少线路的投资造价，节约资源。