高寒地区110kV城网中提高导线允许温度的可行性研究.pdf

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1、第3 4 卷 第2 0 期 2 0 0 6 年l 0 月1 6日 继 电 器 RELAY V0 1 3 4 NO 2 0 Oc t 1 6，2 0 0 6 6 7 高寒地区 1 1 0 k V城 网中提高导线允许温度的可行性研究 张海峰 ， 李钊年 ， 沈权海 ( 1 青海大学水电系， 青海 西宁 8 1 0 0 1 6 ； 2 青海电力公司， 青海 西宁 8 1 0 0 0 0 ) 摘要：随着电网密度逐渐增大， 新建线路走廊 日益紧张， 提高导线允许温度。 可充分发掘大量现有线路的输送 能力， 节约新建线路数量或降低新建线路的投资造价。文中针对高寒地区特殊的气象条件， 研究了 1 1 0 k

2、 V城 网中提高导线温度的可行性。线路试运行结果表明， 将导线允许温度从 7 0 提高到8 0 时， 除部分配套金具 不能满足要求外， 其余均能安全运行。 关键词 ：高寒 地 区； 导线允许 温度 ； 输送容量 中图分类号：T M8 5 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 3 48 9 7 ( 2 0 0 6 ) 2 0 - 0 0 6 7 -03 0 引言 1 导线载流量的计算模型 由于用户用 电需求 的不断增长 ， 需要输配 电网 络输送更多 的电力 以满足用电的需求 ， 按传统的技 术 ， 只有依靠增加输 配电线路来增加 电网的输 电能 力 。但是 ， 由于线路走廊资源 的日益紧张 、

3、 走廊占地 压力的不断加大， 新建输电线路显得越来越困难， 由 于输电线路的输 电容量 已接近上限 ， 发电机的发电 容量大于输电线所能输送的容量 ， 这成为制约送配 电能力的一个瓶颈。为了解决对输电容量 的需求持 续增长与建设新线路 困难的矛盾 ， 应将更多 的注意 力从电网的扩张转移到挖掘现有网络的潜 力上， 从 而提高输电网的输送能力 。 适 当提高现行规范规定 的导线允许温度 ， 则可 以增大载流量 ， 从而在不改变线路结构的情况下提 高线路正常输送能力 。另外 ， 对于新设计的线路 ， 采 用较高的发热允许温度有利于降低成本 ， 节省投资。 西宁地区在冬季时的负荷明显高于其他 季节

4、的 负荷， 负荷处在峰值状态， 而现有输电线路的输送能 力已经不能满足电力需求增长的需要。所 以， 将导线 的允许温度从 7 0 c IC 提高到 8 0 c IC， 可以充分挖 掘现有 线路的输电潜力 ， 提高线路的稳定载流量 ， 对充分利 用已建线路输送容量和降低新建线路投资， 顺利实现 1 1 0 k V城网“ 迎峰过冬” 具有现实的经济意义。 本文选取西宁 1 1 0 k V城 网中应 用较多 的两种 导线 L G J 1 8 5 3 0和 L G J 2 4 0 4 0 ， 对影响线路 导线载 流量的一些因素进行了分析， 对线路在高寒地区气 象条件下的导线载流量进行 了修正 ， 从而

5、达到 了提 高线路输送容量的目的。 基金项目：青海电力公司资助项 目 输电线的热容模型以线路的热平衡方程为基础 建立。由于 I E E E 7 3 8 1 9 9 3标 准中考虑 的因素全 面， 因而文中的分析均基于此标 准。I E E E 7 3 81 9 9 3标 准 所提出的导线载流量 由下面的稳态热容方程 ( 1 ) 得出， 其中q 、q 、 q 的具体计算公式可详见标准， 在此 仅将在分析时要用到的算式列出， 其它不做赘述。 q +q =q +， 2 R( ) ( 1 ) 式中： q 为导线对流散热， q 为导线辐射散热， q 为 导线 日照吸热 ， ， 为导线 电流值 ， ( )

6、为导线在温 度 时的交流电阻值 。 导线和外界环境时时刻刻都在发生着热量的交 换 ， 如果输 电线路的电流和外界环境均不发生变化 ， 则系统达到稳态平衡， 此时可由方程( 1 ) 得出导体 稳定导线载流量计算式为 ( 2 ) 其 中包含辐射 系数 和吸热系数 ( 由导线 的 新 旧程度决定 ) 、 风速 、 日照 、 环境温度 、 导线允许 温 度 、 海拔等因素都对导线载流量产生影响 ， 且影响程 度各不相同 。下面分别研究不同风速 、 环境温度 、 导 线允许温度时两种导线载流量的变化情况。 2 影响导线载流量因素分析 2 1 各国导线载流量计算的边界条件 目前 ， 大部分 国家均按 照

7、自己国家的 自然环境 ， 取用不同的风速 、 日照 、 气温和导线允许温度等边界 条件 ， 对导线载流量计算结果影响 比较大 ， 世界主要 国家所取边界条件 如表 1 所示 。 维普资讯 http:/ 6 8 继 电器 在本项目中， 根据由青海地理 。 和西宁气象局 获得的西宁地区的气象条件为： 海拔 2 2 7 5 m； 纬度 北纬3 6 。 3 4 1 3 ” ； 年平均风速 1 1 5 m s ； 冬季最高 气温 3 1 ； 冬季平均气温 7 。 表 1 世界主要国家所取边界条件 T a b 1 T e r mi n a l c o n d i t i o n o f ma i n c

8、o u n t r i e s i n t h e wo r l d 据此 ， 按 如 下条 件 选取 边界 条 件 ： 环 境 温度 3 5 。 ； 风速 1 m s ； 日照强度 1 0 0 0 W m ； 吸热系数 0 9 ( 旧线) 和 0 5 ( 新线) ； 辐射系数 0 9 ( 旧线 ) 和 0 5 ( 新线) 。 2 2 风速对导线载流量的影响 当导线温度为 7 0 时， 风速从 0 1 m s变化 到 5 m s 时 ， 导线载流量 的变化如图 1所示。 1 0 0 0 8 0 0 蜒 6 0 0 4 0 0 2 0 0 图 1 风速对导线载流量的影响曲线 F i g 1 T

9、h e i mp a c t o f c o n d u c t o r c u r r e n t c a p a c i t y o n wi n d v e l o c i t y 表 2 风速与导线载流量的关系 T a b 2 T h e i mp a c t o f c o n d u c t o r s c u rre n t c a p a c i t y o n w i n d v e l o c i t y 从 图 1 可见 ， 随着风速的增加 ， 导线载流量也随 之增加。对于辐射系数与吸热系数不同的两种导线 而言( 旧线与新线 ) ， 在允许温度为 7 0 和 8 0 时，

10、 当风速从 0 5 m s 变 为 1 m s时 ， 旧线的导线载流 量分别提高 1 8 3 和 1 6 8 ， 新线 的导线载流量分 别提高 1 8 7 和 1 7 8 。而对于不同截面的导线 ， 其导线载流量的提高比例是相同的， 如表 2 所示。 2 3 环境温度对导线载流量的影响 当导线温度为 7 0 时， 环境温度从 一3 0 变化 到 4 0 时 ， 导线载流量的变化如图 2所示。 图 2 环境温度对导线载流量的影响曲线 F i g 2 I mp a c t o f c o n d u c t o r c u rre n t c a p a c i t y o n a mbi e n

11、 t t e mp er a t u r e 从图2可见 ， 随着环境温度的增加 ， 导线载流量 逐渐减小。对于是 旧线 与新线而言， 在允许温度为 7 0 和 8 0 时， 当环境温度从4 0 降低为3 5 12 时， 旧 线导线载流量分别提高 1 1 和7 5 ， 新线导线载流 量分别提高 9 7 和 6 9 。而对于不同截面的导 线， 其导线载流量的提高比例大致相同， 如表3 所示。 表3 环境温度与导线载流量的关系 T a b 3 I mp a c t o f c o n d u c t o r c u rre n t c a p a c i t y o n a mb i e n t

12、t e mp e r a t ur e 2 4 导线允许温度对导线载流量的影响 当导线允许温度从 7 0 变化到 8 0 时 ， 导线载 流量 的变化如图 3所示 。 从图 3可见 ， 随着导线允许温度的增加 ， 导线载 流量增加显著。 对于旧线与新线而言， 当导线允许温度从 7 0 提高到8 0 时， 旧线导线载流量分别提高 1 6 5 和 1 6 8 ， 新 线导线载流量分 别提 高1 4 2 和 维普资讯 http:/ 张海峰， 等高寒地区 l l 0 k V城网中提高导线允许温度的可行性研究 6 9 7 5 0 ， ， - 。 。 一 L G J 1 8 5 3 0 I 7 0 0 1

13、 ： ： ： ： 型 f 6 5 0 图 3 导线允许温度对导线载流量的影响曲线 F i g 3 I mp a c t o f c o n d u c t o r g c u r r e n t c a p a c i t y o n a l l o wa b l e c o n d u c t o r t e mp e r a t u r e 1 4 4 。而导线截面越大， 其导线载流量的提高也 越多 ， 如表 4所示。 表4 导线允许温度与导线载流量的关系 T a b 4 I mp a c t o f c o n d u c t o r g c u r r e n t c a p a c

14、i t y o n a l l o w a b l e c o n d u c t o r t e mp e r a t u r e 最高允许 温度 曼 垡塾 量 塾 塑量 1 8 5 mm2 2 4 0 mm2 1 8 5 mm2 2 4 0 mm2 7 0 0 4 8 8 9 5 7 4 9 8 0 0 5 5 8 4 6 5 7 6 1 4 2 1 4 4 1 1 ： ! 三 ： ! 7 0 0 4 8 1 6 5 6 5 8 8 0 0 5 6 1 O 6 6 0 9 1 6 5 1 6 8 3 经济效益分析 研究表 明， 将允许温度从 7 0 C提高到 8 0 C时， 线 损略有增加

15、， 输送 的有功功 率可增加 1 5 左右。随 着电网密度逐渐增大， 新建线路走廊 E t 益紧张， 提高 导线允许温度， 可充分发掘大量现有线路的输送能 力， 节约新建线路数量或降低新建线路的投资造价， 其生产的经济和社会效益是明显的。西宁市 日供电 1 3 0 万 k W， 每年的用电量为 1 1 4亿 k ， 如城网按供 电量增JJ i 5 计， 则1 年可增加供 电量5 7 亿k wh ， 1 k Wh 按0 2 5 元计， 则可增加经济效益 1 4 2 5 0 万元。 4 提高导线允许温度的有关问题 允许温度的制定是根据线路强度损失和永久性 弧垂的要求来制定的。因而， 提高导线发热允

16、许温 度要解决 3 个问题： 线路机械强度是否允许 ； 线 路弧垂如何变化； 经济效益如何。前 2个问题直 接决定能否提高导线发热运行温度， 第 3 个问题涉 及到如何合理利用电力资源。 国内外的研究 4 表明， 将导线温度从 7 0 o C 提高到8 0 后： 线路机械强度略有下降， 但仍可满 足规程要求 ； 导线综合拉断能力不低于计算拉断力， 可满足实用要求 ； 5 0 0 1T I 档距线路弧垂增加不超过 0 5 5 1T I ； 导线配套 金具的机 电性能符 合标 准要求。 导线允许温度提高到 8 0 C后会造 成孤垂增加 ， 只有 极少数杆塔需要加高， 对大量线路的投资总额影响 不大

17、 ， 增加 的投资与多输送 的功率获得 的收益相 比 是很少的。 5 结论 2 0 0 5年冬季， 西宁 1 1 0 k V城 网中的6条线路 在此研究的基础上进行 了试运行 。运行结果表 明， 在高寒地区气象条件下， 将导线允许温度从 7 0 c c 提 高到8 0 C 时， 对不能满足要求的小部分配套金具进 行更换后 ， 所有 6条线路均能安全运行 。这将有助 于缓解高寒地 区 1 1 0 k V城 网“ 迎峰过冬” 的燃眉之 急， 为更好地解决高寒地区电力输送能力不足的 “ 瓶颈” 问题提供理论依据和运行经验。所得结论 也可用于相似气象条件下的高寒地区。 参考文献 ： 1 I E E E

18、 S t a n d a r d f o r C a l c u l a t i n g t h e C u rr e n t T e m p e r a t u r e R e l a t i o n s h i p o f B a r e O v e r h e a d C o n d u c t o r s s 叶鸿声 ， 龚大卫 ， 黄伟中， 等 提高导线允许温度的可行 性研究和工程实施 J 电力建设 ， 2 0 0 4 ， 2 5 ( 9 ) ： l 一 YE Ho n g s h e n g，G ONG Da we i ，HU ANG W e i z h o n g ，e t a

19、1 F e a s i b i l i t y S t u d y o n I n c r e a s i n g C o n d u c t o r Al l o wa b l e T e m p e r a t u r e a n d E n g i n e e ri n g P r a c t i c e J E l e c t ri c P o w e r C o n s t r u c t i o n ， 2 0 0 4， 2 5 ( 9 ) ： 1 - 7 张忠孝 青海地理 M 西宁： 青海人民出版社 ， 2 0 0 4 Z H A N G Z h o n g x i a o Q

20、i n g h a i G e o g r a p h y M X i n i n g ： Q i n g h a i P e o p l e P r e s s ， 2 0 0 4 杨鹏， 房鑫炎 采用 D T C R模型提高输电线输送容量 J 华东电力， 2 0 0 5 ， 3 3 ( 3 ) ： l l l 4 YANG P e n g， F AN G Xi n y a n I n c r e a s i n g T r a n s mi s s i o n L i n e C a p a c i t y b y D T C R Mo d e l J E a s t C h i n a

21、E l e c t ri c P o w e r ， 2 0 0 5 ， 3 3 ( 3 ) ： l l l 4 刘长青， 刘胜春， 陈永虎 ， 等 提高导线发热允许温度 的试验研究 J 电力建设 ， 2 0 0 3 ， 2 4 ( 8 ) ： 2 4 2 6 L I U C h a n g q i n g ，L I U S h e n g c h u n，CHE N Yo n g h u，e t a l T e s t a n d S t u d y o n I n c r e a s i n g Al l o w a b l e Te mp e r a t u r e fo r C o n

22、 d u c t o r H e a t i n g J E l e c t r i c P o w e r C o n s t r u c t i o n ， 2 0 0 3 ， 2 4 ( 8 ) ： 2 4 2 6 叶鸿声 高压输电线路导线载流量计算的探讨 J 电 力建设， 2 0 0 0 ， ( 1 2 ) ： 2 3 - 2 6 YE Ho n g s h e n g I n q u i r e i n t o Ca l c u l a t i o n o f C o n d u c t o r C u r r e n t C a r r y i n g Amp a c i t y

23、o n HV T r a n s mi s s i o n L i n e J E l e c t r i c P o w e r C o n s t r u c t i o n， 2 0 0 0， ( 1 2 ) ： 2 3 2 6 ( 下转第 8 6页c o n t i n u e d o n p a g e 8 6 ) 1 J J J 1 J l寸l 维普资讯 http:/ 8 6 继 电器 w i t h N e u r a l N e t w o r k C o n t r o l l e r J E l e c t r i c i a n T e c h n o l o g y ，

24、 2 0 0 0 ， 1 5 ( 1 ) ： 5 7 - 6 0 收稿 日期： 2 0 0 6 - 0 3 - 1 3 ； 修回日期： 2 0 0 6 -04 2 5 作者简介： 王 伟( 1 9 8 1一) ， 男， 硕士研究生， 研究方向为有源电 力滤波 器： E m a i l ： w a n g w e i 6 2 1 9 3 8 2 s o h u c o n 周 林 ( 1 9 6 1一) ， 男， 博士， 教授 ， 硕 士生导师， 从 事 F A C T S 装置及电网谐波治理研究； 徐明( 1 9 8 3一) ， 男， 硕士研究生， 研 究方向为有源 电 力滤波器 。 Co n

25、 t r o l me t h o d s o f a c t i v e p o we r f i l t e r WAN G We i ， Z HOU L i n， XU Mi n g ( T h e K e y L a b o r a t o r y o f H i g h V o l t a g e E n g i n e e r i n g a n d E l e c t r i c a l N e w T e c h n o l o g y E d u c a t i o n M i n s i t r y ， C h o n g q i n g U n i v e r s i t

26、 y ， C h o n g q i n g 4 0 0 0 4 4 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Ha r mo n i c p o l l u t i o n b e c o me s mo r e a n d mo r e s e r i o u s Ac t i v e p o w e r fi l t e r( AP F)i s a n i mp o r t a n t e q u i p me n t t o c o mp e n s a t e h a r mo n i c a n d r e a c t i v e c u r r e n t s

27、 i n p o w e r s y s t e ms a n d i t s c o n t r o l me t h o d h a s a g r e a t i n flu e n c e o n i t s p e r f o r ma n c e S o ma n y c o n t r o l me t h o d s o f AP F w e r e p r e s e n t e d T h i s p a p e r i n t r o d u c e s b r i e fl y a b o u t s e v e r a l c o n t r o l me t h o

28、 d s u s e d b y AP F，c o v e r i n g t h e o n e c y c l e c o n t r o l ， h y s t e r e s i s c u r r e n t c o n t r o l ，s p a c e v e c t o r c o n t r o l ，d e a d - b e a t c o n t r o l ，s l i d i n g mo d e c o n t r o l ，r e p e t i t i v e c o n t r o l ，p r e d i c t e d c o n t r o l ，f

29、 u z z y c o n t r o l ，a d a p t i v e c o n t r o l ，i t e r a t i v e l e a r n i n g c o n t r o l ，p a s s i v i t y b a s e d c o n t r o l ， a r t i fi c i a l n e u r a l n e t wo r k c o n t r o l a n d s o o n T h e c o mp a ris o n a n d a n a l y s i s i n d i c a t e t h e i r i n d i v

30、 i d u a 】 a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s ， T h e i mp r o v e d w a y s a n d c o n t r o l me t h o d s a r e p r o p o s e d T h i s p r o j e c t i s s u p p o r t e d b y N a t i o n a l N a t u r a l S c i e n c e F o u n d a t i o n o f C h i n a ( N o 6 0 1 7 2 0 0 9) S

31、c i e n t i fi c R e s e a r c h P r o i e c t o f C h o n g q i n g ( N o 7 9 5 2 ) ， a n d t h e “ C h u n h u i P r o j e c t ”o f S t a t e E d u c a t i o n Mi n i s t r y o f C h i n a ( N o 2 0 0 3 3 5 8 9 1 3 ) Ke y wo r d s ： o n e c y c l e c o n t r o l ：p a s s i v i t y b a s e d c o n

32、t r o l ； a c t i v e p o we r fi l t e r ( 上接第 6 9页c o n t i n u e d f r o m p a g e 6 9 ) 收稿 日期 ： 2 0 0 6 -04 - 1 2 ； 修回日期： 2 0 0 6 -05 2 2 作者简介： 张海峰( 1 9 7 7一) ， 男， 硕士， 讲师， 研究方 向为电能质量 分析及电力电子在 电力 系统 中的应用。E - m a i l ： z h f z h a n g 1 63 c o rn F e a s i b i l i t y s t u d y o f 1 1 0 k V u r b

33、 a n n e t wo r k o n i n c r e a s i n g c o n d u c t o r a l l owa b l e t e mpe r a t ur e i n a l p i ne - c o l d r e g i o n Z H A N G H a i f e n g ， L I Z h a o n i a n ， S HE N Q u a n h a l ( 1 H y d r o e l e c t r i c D e p a rt m e n t ， Q i n g h a i U n i v e r s i t y ， X i n i n g

34、8 1 0 0 1 6 ， C h i n a ； 2 Q i n g h a i E l e c t P o w e r C o m p a n y ， X i n i n g 8 1 0 0 0 0， C h i n a ) Ab s t r a c t ： W i t h t h e d e n s i t y i n c r e a s i n g o f u r b a n n e t wo r k s t r a n s mi s s i o n l i n e c o rri d o r i s d e c r e a s i n g r a p i d l y i n c r

35、e a s i n g c o n d u c t o r a l l o w a b l e t e mp e r a t u r e c o u l d t a p t h e t r a n s mi s s i o n c a p a c i t y p o t e n t i al o f ma n y e x i s t i n g l i n e s s u f f i c i e n t l y a n d r e d u c e t h e n u mb e r o f n e w l i n e s o r r e d u c e t h e c o s t o f n e

36、 w l i n e s I n p a rt i c u l a r a l p i n e c o l d me t e o r o l o g i c c o n d i t i o nf e a s i b i l i t y o f i n c r e a s i n g c o n d u c t o r a l l o wa b l e t e mp e r a t u r e i n l 1 0 k V u r b a n n e t w o r k s i s s t u d i e d Th e t e s t r u n n i n g r e s u l t s s h

37、 o w t h a t n e t wo r k s c o u l d o p e r a t e s a f e l y e x c e p t t h a t a f e w h a r d w a r e fi t t i n g s c o u l d n o t me e t t h e d e ma n d wh e n c o n d u c t o r a l l o w a b l e t e mp e r a t u r e i s i n c r e a s e d f r o m 7 0 d e g r e e Ce l s i u s t o 8 0 d e g

38、r e e C e l s i u s Ke y wo r d s ： a l p i n e - c o l d r e g i o n； c o n d u c t o r a l l o w a b l e t e mp e r a t u r e：t r a n s mi s s i o n c a p a c i t y ( 上接 第7 5页c o n t i n u e d f r o m p a g e 7 5 ) Pr e l i m i n ar y s t udy o n t he m o de o f e l e c t r i c i t y e c o mm e r

39、c e LU Zhe n we i ( X i h n E l e c t r i c i t y P o w e r S u p p l y B u r e a u ， Xi a n 7 1 0 0 4 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e p a p e r p u t s f o r wa r d a k i n d o f e l e c t ri c i t y e l e c t r o n i c c o mme r c e mo d e f r a me i n o r d e r t o r e a l i z e t h e e l e

40、 c t r o n i c s e r v i c e p r o v i d i n g ，t h e a u t o ma t i c me a s u r e me n t o f e l e c t ri c me t e r ，t h e a u t o ma t i c t r a n s mi s s i o n o f e l e c t ric i t y i n f o r ma t i o nt h e a u t o ma t i c c a l c u l a t i o n o f e l e c t r i c c h a r g e a n d t h e a

41、 u t o ma t i c c o l l e c t i o n o f e l e c t ri c c h a r g e t h e a u t o ma t i c c a l c u l a t i o n o f e l e c t r i c p o w e r f e e a n d t h e a u t o ma t i c c o l l e c t i o n o f e l e c t r i c p o w e r f e e a n d t o r e a l i z e t h e wh o l e e l e c t r o n i z a t i o

42、n o f e l e c t r i c s e r v i c e t r a d e u s i n g t h e p r e s e n t e l e c t r i c i t y n e t wo r k a n d c 0 mmu n i c a t i o n n e t w o r k I t i s a c o mp l e t e f e a s i b l e e l e c t r i c i t y ec o mme r c e mo d e Ke y wo r d s ： e l e c t ric c h a r g e ： e l e c t ri c p o w e r f e e： ec o mme r c e 维普资讯 http:/