导线截面的选择

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导线截面的选择

一、导线截面选择的要求

在选择架空线路导线时，应以选择钢芯铝绞线、铝绞线、铝合金线为主；相同条件下，宜选用钢芯铝绞线；低压配电线路则以选择绝缘导线为宜。导线截面选择的要求是：  

1．导线截面应符合配电网络发展规划的要求，应考虑5～10年用电负荷的增长情况，不会因负荷的增加而更换导线截面。在城市电网中低压配电网改造技术导则中规定：中压配电网主干线截面应按长期规划(一般为20年)一次选定，多年不变。  

2．导线的机械强度应符合规定，不能因为各种不利条件的组合而造成断线事故。  

3．导线中的最大负荷电流不得超过有关规程所规定的数值，要小于导线的安全工作电流，不能因为电流太大而造成导线温升过高。我国规程中规定：钢芯铝绞线的最高允许温度一般采用＋70℃（大跨越可采用＋90℃），钢绞线的最高允许温度一般采用＋120℃。  

4．电压损耗不能超过规定的允许值，允许进行其校验所选导线截面是否满足供电电压要求。例如，在架空配电线路设计技术规程中规定：①中压配电线路，自供电的变电所二次侧出口至线路末端变压器或末端受电变电所一次侧入口的允许电压降为变电所二次侧额定电压（lO kV ）的 5 ％ ； ②低压配电线路，自配电变压器二次出口至线路末端（不包括接户线）的允许电压降为额定低压配电电压(220、380 V )的4％。  

5．导线截面的确定应符合表 GYPD00101007 -1～表 GYPD00101007 -4的规定。  

表 GYPD00101007 -1                 导线截面  

表 GYPD00101007 - 2               零线截面  

表 GYPD00101007 -3 保护线(PE线)的最小截面   表 GYPD00101007 -4   导线设计的最小安全系数  

注：重要地区指大、中城市的主要街道及人门稠密的地方。

二、导线截面选择的方法

1． 按经济电流密度选择导线截面

采用经济电流密度选择导线截面时，可以使线路运行有最好的经济效益。对于各种电压等级的电力线路，一般都可按经济电流密度选择其导线的截面。我国规定的经济电流密度 J （ A/mm ² ）见表 GYPD00101007 - 5。当已知线路在正常运行方式下的最大负荷电流 I _max （ A）和相应的最大负荷利用小时数 Tmax （ h ）后，即可从表 GYPD00101007 - 5中查出导线经济电流密度 J 值（ A/mm ² ），按下式（ GYPD00101007 -01 ）计算出导线的经济截面 S （ mm ² ），并根据计算的导线截面选取适当的标称导线截面。

（ mm ² ）               （ GYPD00101007 -1）

表 GYPD00101007 -5   我国规定的经济电流密度 J （ A/mm ² ）  

2． 按允许的电压损耗选择导线截面

电压损耗 Δ U 的计算公式见式（ GYPD00101007 - 2）。如果按式（ GYPD00101007 - 2）计算出的电压损耗 Δ U 不超过规定的允许值，则所选截面满足要求；如果所选截面的电压损耗 Δ U 大于规定要求，则需按下式（ GYPD00101007 - 3） 计算出导线截面后，再 根据计算的导线截面选取适当的标称导线截面。按允许电压损耗选择导线截面的计算公式为  

线路中的电压损 耗 △ U 的计算公式为

（ GYPD00101007 - 2）

式中：  

P — 线路上通过的有功功率， kW ；  

Q — 线路上通过的无功功率， kvar ；  

R — 线路电阻， Ω ；  

X — 线路电抗， Ω ；  

U _N — 线路的额定电压， kV 。   

  （ GYPD00101007 - 3）

式中 ：  

S —导线截面，mm ² ；  

cos φ —各段线路负荷功率因数；  

r —导线的外半径， mm ；  

Δ U _L —线路线电压的变化量 ， V；  

P —各负荷的有功功率，kW；  

γ —导线材料的导电系数，m /（ Ω·mm ² ） ，铜为 53，铝为32；  

U _N —线路 的 额定电压 ， V；  

l 、 L —各段线路长度和负荷点到电源的线路长度，km。  

3． 按发热条件选择导线截面

电流通过导线时，由于导线电阻的作用而发热，从而导致导线传送电流时温度上升。温升过高（超过其最高允许温度）将会加速导线连接处的氧化，增加接触电阻、温升更高，如此循环将会导致导线烧断造成事故。另外，导线弧垂会因温升而加大，可能造成对地距离不够而发生事故。为保证线路安全运行，对用经济电流密度所选的导线截面，应该根据不同的运行方式及事故情况下的线路电流按发热条件进行验算。在热平衡条件（电流产生的热量与导线散出的热量相等）下，通过导线的电流与温升的关系式为           

    （ GYPD00101007 - 4）

式中：  

I —导线长期允许电流，A；  

R —导线在温度为 θ max时的电阻， Ω ；  

K —散热系数，W／(cm2·℃)，等于当导线和周围介质温差为1℃时，由1cm ² 导线截面上所散发的热流量值；  

F —导线的散热截面积，cm ² ；  

θ _max 、 θ ₀ —导线允许的最高温度和导线周围介质的温度，℃。  

为方便起见，工程上在按发热条件选择导线截面时，通常是根据导线允许的长期工作的最高温度 70℃和周围环境温度25℃的条件，计算出各类导线的允许电流值。按在环境温度为25℃时的导线的载流量来选择导线截面。当环境温度高于25℃时应适度降低载流量，到40℃载流量降到81％。  

4． 按机械强度选择导线截面  

架空线路导线悬挂于杆塔上，不但要承受导线自身重力作用，而且要承受外界气候的各种不利条件的影响。为保证线路安全运行，所选导线必须有足够的机械强度，以免在不利的气象条件下，不发生断线事故。规程中规定了按线路电压划分为不同等级、不同类型导线的最小允许截面，见表 GYPD00101007 - 6。在选择导线截面时，应遵守表 GYPD00101007 - 6中的规定。对于一般大档距导线截面的选择，也主要考虑导线的机械强度。  

表 GYPD00101007 -6                导线最小截面  

5． 按电晕损耗条件选择导线截面  

电晕主要发生在 110kV以上的高压线路运行中，因此，对于高压线路应当按电晕损耗条件选择导线截面。 为减少电晕影响，导线截面应满足规程规定的最小直径要求。  

以上讨论了几种可供选择的导线截面选择的常用方法，但对不同电压等级的线路，在用这些 方法选择时，其决定条件是有所不同的：对 35kV及以下的线路，按电压损耗决定导线截面是其首要条件，再按经济电流密度、发热条件、机械强度进行校核即可；对35kV以上的架空线路，导线截面主要按经济电流密度决定，同样按其他方法校核即可。  

【例 GYPD00101007 - 1】 有一条 10kV架空线路用LJ型铝绞线，末端负荷三相1600kVA， 功率因数 cos φ ＝ 0.9，年最大负荷利用小时 T _max =4300h，供电距离为6km，导线三角排列，线间几何均距为lm。试按经济电流密度选择导线截面积，并按电压损耗、发热条件和机 械强度进行验算。

解： （ 1）选择经济截面 。 根据 电压 U _N =10 kV ， 负荷 S _max = 1600kVA ，得 负荷电流 为

根据 T _max =4300h查表3-1-1 0 得 J =1.15（A / mm ² ） ，由公式 （ GYPD00101007 -01）得 经济截面为

选 取 型号为 LJ－95型铝绞线，截面为95mm ² 。  

（ 2）校验电压损耗 。 根据 cos φ = 0.9， 可 算出 sin φ = 0 . 44，则  

有功功率为 P ＝ S _max cos φ = 1600×0.9＝1440（kW）  

无功功率为 Q ＝ S _max sin φ = 1600×0.44＝704（kvar）  

根据 LJ－95 和 几何均距 l （ m ） 查表 GYPD00101007 - 7 得 r ₀ ＝ 0.3 01 （ Ω/km）， x ₀ ＝ 0.334（Ω/km），则  

电压损耗为 =434.84（V）  

电压损耗的百分比为 =4.35％  

按设计规程要求，电压降为 4.35％不大于5％， 故 选用 LJ－95型铝绞线满足要求可用。  

表 GYPD00101007 - 7 LJ型铝绞线电阻和电抗  

（ 3）校验发热条件 。 LJ－95型铝绞线的长期允许载流量（25℃）时 I =325 （ A ） ，而实际负荷电流为 102.64 （ A ） ， 故 满足发热条件要求可用。  

（ 4） 校验 机械强度。 l0kV配电线路最小导线截面为35，故选 LJ－95型铝绞线 满足要求。