电力线路的输电能力定律

        ——愿阅读本文的电力工作者能够有所收获

 

 

    [提要]  一条35kV（或其他任何电压等级）的电力线路，可以把多大功率的电力输送多远？你能立刻就脱口说出吗？

本文告诉你一个方法而且还能使你牢记不忘。

    [关键词]  输电容量  输电距离  电力线路

 

    1．问题的提出

 

    电力线路的输电能力，即输电容量和输电距离，取决于线路的电压、导线型号、允许的压降以及年利用小时数等。其计算并不复杂，但在电力系统规划阶段常常因资料不全而不便计算，为此，一些设计手册中列有附表以供查阅，从事电力工程的朋友若能记住这些数据可在工作中带来很多便利，但这类表格很难记忆，即便是经验丰富的同志往往也只能对某几个自己常用的电压等级作到心中有数。

 

   本文介绍一种便于心算的电力线路输电容量及输电距离的经验公式，它可使读者免除查阅之烦和记忆之苦。

 

   2．现状

 

   现有的文献通常以表格形式给出所推荐的各级电压电力线路输电容量及输电距离的大概范围，表1所示为文献 5所给出的数据。其他各种文献所给出的数据不尽相同，所列的电压等级范围也不一致，图1及图2分别表示本文末尾所列各文献给出的输电距离和输电容量与线路电压的关系，图中以实线标出这些文献所给的数据范围。

 

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http://s7/middle/484d9819h8531872d1996&690    http://s13/middle/484d9819h73b827422acc&690

 

    3．电力线路输电距离及输电容量的经验公式

 

    根据对各参考文献所给数据的综合比较分析，我们将它概括为下列两个经验公式；

    L＝U         (1)

    P＝100U      (2)

    式中：

    L——最佳输电距离，单位km

    P——最佳输电容量，单位kW

    U——线路电压，单位kV

 

    输电容量和输电距离的常用范围通常在上列公式所求出最佳值的一半至一倍之间。

 

    由上列两个经验公式很容易心算出各种电压电力线路的输电能力，例如35kV的电力线路可在35km距离输送3500kW的电力；而10kV的线路只能在1Okm的距离上输送1000kW的电力

当然，输送电力较小时输电距离可按比例增加，反之亦然。

 

    公式(1)和(2)所表示的最佳输电距离和最佳输电容量与线路电压的关系在图1及图2中以虚线示出，并标出其一半至一倍之间的推荐范围。由图可以看出，我们的推荐范围与各文献推荐的数据在110kV及以下其吻合情况是相当满意的。也就是说，这些经验公式适用范围是110kV及以下的输电线路。

 

    为了让大家便于记忆，我们将它概括为以下口诀：

电压有多高，送电有多远；

电压一百倍，功率是瓦千；

常用的范围，一半至翻番。

  

    4．经验公式的理论证明

 

    我们的经验公式能与文献数据有较好的吻合并非偶然，现给出其理论证明如下：

 

    通常，电力线路的输电能力受到限制的最主要因素是线路的电压降，一般允许值不超过10％，线路压降可用下式计算：

    ΔU％＝(Ro+Xotgф)PL／U²／10    (3)

    式中：

    L——输电距离，单位km

    P——输电容量，单位kW

    U——线路电压，单位kV

    tgф——按功率因数折算的正切值

    R。，Xo——线路电阻及感抗，单位Ω／km

 

    表2列出了LGJ型钢芯铝绞线的电阻及感抗。

 

http://s14/middle/484d9819h85319858823d&690

 

    由表2可看出：线路电阻的变化范围超过5倍，而感抗的变化幅度不到30％。一般电压较高的线路线径较大而线间距离亦较大，电阻降低而感抗增加，其变化有一定的互补性。这里，我们对Ro ，Xo分别取为0.6及0.4。

    当功率因数cosф＝0.8时，tgф＝0.75

 

    将以上数据及式(1)，(2)代入(3)式得：

    ΔU％＝(Ro+Xotgф)PL／U²／10

    ＝(0.6+0.4×0.75) ×100UU／U²／10

    ＝9

    此时的压降为9％，满足允许的压降要求且稍有裕度。

 

    由此亦可看到，若输电容量较大，则输电距离应减小；反之，输电容量较小时输电距离可增加。当然，导线截面较大时输电能力将有所提高，但其影响较小。

 

    5．结束语

 

    本文所推荐的经验公式，形式简洁，适于心算，便于记忆，可在110kV及以下电力线

路规划工作中使用。

    220kV及以上的超高压电力线路最佳输电容量要更大些，而最佳输电距离的计算依然有效。

 

    参考文献

  1，何仰赞等编·电力系统分析·华中理工大学出版社，1985，6．

  2，水电站机电设计手册编写组编·水电站机电设计手册：电气一次·水利电力出版社，1982，11．

  3，中国建筑工程中南设计院主编·给水排水设计手册：第8册电气与自控·中国建筑工业出版社，1986，12．

  4，东北电力设计院编辑·电力系统设计手册．

  5，水利电力部电力建设总局编·农村供电规划手册·中国工业出版社，1964，2’

  6，刘宝林主编·简明建筑电气设计图册·中国建筑工业出版社，1990，12．

  7，戴树梅主编·小型水电站·水利电力出版社，1992，3．

 

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    后记

    本文最初发表于1998年第11期《电工技术》，是我晋升为教授、研究员级高级工程师的论文。

    在我单位曾组织拜师活动，我也收了几位年轻徒弟。此后我发表的一些论文也就常常带上他们一个名字，而且都是将他们作为第一署名人。

    本文稍有修改补充。