浅析电力网教学中导线截面的选择

摘要：对于不同的电力网，选择导线截面的方法是不完全相同的，在教学中我们要求学生应能根据实际情况，灵活采用不同的方法去选择导线的截面，以使其能在技术指标和经济指标两方面均能达到最优。

关键词：电力网 导线截面 选择 方法

中图分类号：G718 文献标识码： C文章编号：1672-1578（2011)08-0187-02

导线是电力网线路中输送电能的主要元件，它在线路的建设中占有很大的比重。导线的选择不仅对电力网所需的有色金属消耗量及投资有很大的影响，而且它对电力网运行中如何保证供电安全、供电质量也起着很大的作用。因此，如何正确地选择导线截面，对电力网运行技术上的合理性和经济性就显得格外重要了。

在实践中，如果导线截面选择得过大，势必将增加有色金属的消耗量，从而导致投资的增加，并且其折旧维修费也会随之而增加；而如果导线截面选择得过小，又将会引起电压损耗及电能损耗的增加，同时会使得电能传输受限和运行的经济性变差，从而导致电压质量变坏。因此，这就要求我们在电力网的设计中，应该按照正确的方法，选择出合适的导线截面，使其在满足技术指标的前提下，同时也能达到经济指标最优的要求。

电力网导线截面的选择方法，通常要根据电力网的性质来确定。如果电力网的性质不同，选择导线截面的方法也会有所不同，但不论采用哪一种方法来选择导线截面，都必须按导线的机械强度要求和发热条件要求来校验导线最小允许截面。实践中，对于各级电压线路的导线截面，一般应按经济电流密度来选择，再根据电晕、机械强度和事故情况下的发热条件进行校验。而对于高压和超高压线路在选择导线截面时，电晕条件则是其中要考虑的一项重要技术条件。现根据不同要求，将选择导线截面积的方法综述如下：

1 按机械强度要求选择导线截面

由于架空线路是在大气中运行，导线会受到外界各种不利条件的影响和作用，工作条件很复杂。如导线在架设时和架设后都要承受一定的拉力和导线的自重，以及风雨冰雪天气等所带来的外加压力和履冰重量的影响，都会致使导线内部产生一定的应力，这时如果导线过细就会发生断线的事故。因此要求导线必须要具备足够的机械强度，以防止其在架设或运行过程中产生不应有的断线现象，从而保证线路的安全运行。又由于电力网在线路和安全可靠要求上有不同的等级，所以对机械强度的要求也就不同，设计规程中分别根据线路的性质和导线所用的材料，规定了导线最小允许截面，为了满足导线机械强度的要求，所选择的导线截面积必须要大于规定的最小允许截面积。

2按导线允许温升选择导线截面

当导线中通过电流时，由于导线自身电阻及电流热效应的缘故，在导线中会产生热量，其温度随之上升，同时还会产生电能损耗。导线往往会因为过分发热而损坏到其绝缘层，甚至会使得导线连接处的接触电阻增大、温度升高而发生在其连接处断线的事故等。实践经验表明：导线在运行的过程中，其最高温度与导线中通过的电流大小有关。这就给我们指明了一个分析问题的方向，即要想控制运行导线中的温度值，可以通过控制流入导线的电流值来达到。因此为了不让导线因过分发热受损而引发事故，对于一定截面的不同材料和绝缘情况的导线，可以按照热平衡方程计算出其长期容许通过的最大电流值，即导线的容许载

流量。在工程实践中，根据各种型号导线允许持续工作的最高温度，预先都制定出了相应的持续容许载流量。

由于各种型号的导线受到其机械性能和绝缘性能的限制，使得各自都有其最高的允许温度值。因此在选择导线时，为了保证电力网能够安全、可靠地运行，要求导线在运行中的温度不应超过规定的最高允许温度值。

3按允许电压损耗选择导线截面

由于在导线中存在电阻、电感等因素，当电流流过导线时，在其中必然会产生相应的电压降落。而线路电压损耗的大小又与导线所用的材料、线路的长短、导线截面积和通入的电流大小有关，因而如果导线的截面选择不当，将会导致线路上产生过大的电压损耗，从而使得用户电压偏低或电压波动范围过大，最终影响到电力网的电能质量。

因此，为了满足用户对电压质量的要求，在选择导线截面时，应达到各级电力网电压所规定的允许电压损耗的要求。尤其是在没有特殊调压设备、也无人监视运行电压的配电网中，如果选择的导线截面积不能满足允许电压损耗的要求，则将使得电压质量无法满足用电设备的要求，严重的甚至会烧毁用电设备，造成较大的经济损失。实践中，为了保证用电设备的电压偏移不超过允许的电压偏移范围，就要求按允许电压损耗来选择导线的截面。而对于一般的配电电力网，特别是农村电力网，其导线截面都应按照允许电压损耗来选择，这也是我们在教学中要对学生强调的一点。

4按电晕临界电压选择导线截面

当线路上产生电晕时不仅要消耗电能，同时其放电所产生的脉冲电磁波对无线电和高频通信有影响，电晕所产生的臭氧对导线及金属元件还会产生腐蚀作用。故在线路的设计与运行中，不允许有全面电晕发生，而我们将导线产生全面电晕的最低电压称为电晕临界电压，以Ulj表示。

对于导线排列在等边三角形顶点上的三相交流线路，其电晕临界电压可按以下计算式来确定：

Ulj=84m1m2?啄r㏒■（KV）, 其中?啄=■

由该式可知，导线的半径或截面积是影响其电晕临界电压的主要因素，当线路的实际工作电压U超过临界电压Ulj越多，则电晕损耗相对就越大，且电晕临界电压的大小与导线的半径之间有着较大的关系，即导线的半径越大则电晕临界电压就越高，从而导线发生全面电晕的可能性就越小。于是为了不让带电导线发生全面电晕，就要求Ulj﹥U，实践中可以通过采取相应的措施来提高导线的电晕临界电压值，以避免导线发生全面电晕，如采用分裂导线、扩径导线等方式来增大导线的半径。注意在各级电压线路设计时，都会存在一个符合不发生电晕条件的导线最小直径。

5按经济电流密度选择导线截面

实践中若按照以上四个条件所选择的导线截面积，即使能够满足电力网在供电系统中的安全性、可靠性要求，同时也能保证供电质量方面的要求，但这却并不能说明其在经济上就一定是合理的。于是就给学生提出了一个值得深思的问题：“从运行经济性的角度出发，到底是应该将导线的截面选大一些好，还是选小一些好呢？”我们知道当导线截面选得越大，电能损耗就越小，但是其投资就相应增加了；当导线截面选得越小，虽然其投资随之减少了，但与此同时其电能损耗却增大了。由此可见，在选择导线截面积时不能只强调某一个方面，而去过分地增大导线截面或过分地减小导线截面的做法，显然都是不经济的，也是不合理的。而是应该综合考虑各方面的因素选择一个合适的经济电流密度值，而经济电流密度的确定是一个技术经济问题，与国家在不同国民经济发展阶段的经济政策和生产水平有着密切的关系。根据经济电流密度选择导线截面的公式为：S=■。

采用经济电流密度来选择导线截面时，应先从相关的资料中查出经济电流密度的数值，然后根据上式计算出的导线截面来选择导线的标称截面，最后再校验。在实际确定经济电流密度值时，如果将其选择得比计算的值略大一点会有什么结果呢？当我们适当地增大经济电流密度值，即可相应地减少导线截面，这虽然对年费用的影响不大，但却对减少投资有着显著的影响，这或许能给我们在导线截面的选择过程中提供一些新的思路。

总之，无论我们选择什么原则来确定导线的截面，都应能满足保证供电的电能质量、安全可靠性、经济性等方面的要求。如果按其中某一个原则来选择导线截面，同时又能满足上述其他的条件的要求，这是最理想的情况。但是，在实际导线截面的选择中，往往有时满足了经济性的要求，却又不能满足电能质量和安全可靠性等技术条件的要求 ，这就要求我们必须根据允许发热或允许电压损耗等技术条件来选择导线的截面。可见，对于不同的电力网，选择导线截面的方法是不完全相同的，在教学中我们要求学生应能根据实际情况，灵活采用不同的方法去选择导线的截面，以使其能在技术指标和经济指标两方面均能达到最优。

参考文献：

[1]王新学．电力网及电力系统[M]．中国电力出版社，2007,(4)170.

[2]王以礼．电力网[M].中国水利水电出版社，1992,(4)159-163.

[3]孙成普．变电所及电力网设计与应用[M]．中国电力出版社，2007,(1)123-126.

作者简介：曾谊萍（1972-），女，职称：讲师，学历：大本（工学硕士），研究方向：水利水电教学。

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