高压配电网导线截面的配置

1  问题的提出

配电网与输电网不同，各段线路上的负荷电流相差很大，尤其是农村高压配电网一般是干线分支的辐射形式。这就产生了一个如何确定各线段导线截面的问题。如各线段都采用截面较大的导线，电压降小、电能损耗少，但要加大线路投资，如何平衡投资和损耗涉及到整体地确定一般经济电流密度的问题，在此不作讨论。本文重点是对实际已经确定布局、线路路径和导线总投资(线材总量已定)的电网，如何配置各处导线的截面，即怎样确定各线段导线截面的比例。

2  理论分析

我们现在分析高压配电网的一路出线，条件是：① 供电范围内各负荷点的负荷和线路路径已定，因此总负荷距也就确定；② 线路线材总量已定(为了简化分析，这里只考虑导线的铝材部分，即按LJ型计算，如：为钢芯线，则只按与其标称截面相同的LJ型线的重量和价格计算，因钢芯多出的投资认为是为了加大安全系数与这里导线经济性能分析无关)。目的是找出分配线材到各线段的最佳方案。

现在假定有任意大小截面的导线可选择，那么问题就是怎样确定各线段导线的截面。当然可以有许多分配原则，我们要求的是使全网线路总损耗最小的分配方法。金属导体在传输电流时每单位体积的功率损耗(热功率密度)是与其电流密度的平方值成正比的，如果各线段的电流密度不同，导线单位体积损耗也不同。因此，同样体积的线材在不同电流下的线段损耗是不一样的。理论分析推导证明(略)，分配导线最优化的原则是使全网导线电流密度相同。结论是：在导线铝材总量和要传送的负荷距一定时，只有按各线段电流密度相同的原则配置导线截面，才能使全网线路损耗最小。这时的电流密度本文称为平均电流密度。

3  审核截面配置的计算方法

根据上述结论笔者编制了审核配电网导线截面配置状况的计算机程序。计算方法步骤：① 首先根据各线段的长度和截面求出铝材总体积、总重量；② 根据各台配变的供电量算出各线段传送的功率(kW)和电流(A)；③ 根据各线段的长度、功率和电流值求出各线段和全网的负荷距(kW·kｍ和A·kｍ)；④ 根据铝材总体积和总负荷距(A·kｍ)，求出平均电流密度；⑤ 根据各线段的实际电流和平均电流密度求出各线段理论截面，确定与理论截面最接近的规格标称截面——最佳截面；⑥ 根据最佳截面人工调整各线段的导线线型，使其符合实际线路设计和施工的要求；⑦ 根据以上确定的各线段导线截面和实际负荷，算出全网线路的理想损耗值并与实际值相比较。

4  目前状况

我们用上述程序对本局77路10kV出线进行审核计算，结果是只有小部分线路配置合理，其余大部分存在不同程度截面配置不合理的现象，严重的实际值比理想值大一、两倍。77路的平均理想值只占实际平均值的60%，就是说如果每条线路导线截面都配置合理，在不增加导线投资的条件下就可减少40%的电能损耗。值得一提的是，以上只是按每路出线为单位的计算结果，实际上各路出线的平均电流相差也很大，因此如在更大范围考核，导线截面理想配置会比实际情况有更好的经济性。

5  问题产生的原因

造成高压配电网导线截面配置不合理的原因主要有以下几项：① 在线路设计时，从节能的角度考虑不细，电网投入运行时截面配置就很不合理；② 随着经济发展，增加新的负荷点，电网在原分支和干线又增加新分支，许多新分支截面选的相对较大，而干线和原分支负荷增大但截面不变，就越显得不合理，有的线段的电流密度不仅超过现行的经济电流密度，而且电流值接近甚至超过导线的允许电流值；③ 过去因为技术手段落后不可能对电网各个线段进行精确计算，随时掌握负荷变化，因此许多线段截面不合理的情况很难发现；④ 因为缺乏资金，不合理的线路不能及时改造。

6  解决办法

针对以上问题，建议采取如下措施：① 在规划高压配电网确定导线截面时，要重点核算电能损耗，在确定布局后要从经济性能的角度考虑主干和各分支导线截面的配置；② 随着微机技术的应用，现在已完全可以实现对全部高压配电网各线段进行负荷计算，积累电流密度和损耗等数据，有关部门应利用新技术掌握全网的运行状态、积累资料；③ 根据上述积累的有关数资料对各线段定期进行经济性能和技术指标分析，然后按着轻重缓急，根据财力安排电网改造和更换导线工程。其中有的线段更换大截面导线的效益非常明显，在很短时间内少损电能的价值就可收回全部工程投资。

高压配电网在我国电网中占很大比重，农电行业占的比重更大。如果大家注意这方面的问题，使导线截面配置的更合理，那么在相同的线材投资条件下，可减少大量的电能损耗，提高电网的经济效益。