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计算架空线路载流量
如何计算架空线路载流量呢？
一、通过对输电线路导线温度、接点温度，计算出导线当前的实际载流量
我们知道导线温度国标是70度，和载流量有什么关系，导线最大载流量是多少.
1.1 导线允许载流量的计算
导线的温度与导线的载流量、环境温度、风速、日照强度、导线表面状态等有关，对于确定的环境条件，导线的允许载流量直接取决于其发热允许温度，允许温度越高，允许载流量越大。但是导线发热允许温度受导线载流发热后的强度损失制约，因此架空导线的允许载流量一般是按一定气象条件下导线不超过某一温度来计算的，目的在于尽量减少导线的强度损失，以提高或确保导线的使用寿命。
允许载流量的计算与导体的电阻率、环境温度、使用温度、风速、日照强度、导线表面状态、辐射系数及吸热系数、空气的传热系数和动态黏度等因素有关。导线的最高使用温度按各国的具体情况而定，日本、美国的导线最高使用温度允许到90℃，法国为85℃，德国、荷兰、瑞士等国允许到80℃，我国和前苏联允许到70℃。
架空导线载流量的计算公式很多，但其计算原理都是由导线的发热和散热的热平衡推导出来的，热平衡方程式为
Wj+WS=WR+WF
式中，Wj为单位长度导线电阻产生的发热功率,W/m；WS为单位长度导线的日照吸热功率，W/m；WR为单位长度导线的辐射散热功率，W/m；WF为单位长度导线的对流散热功率，W/m。
各国在计算过程中考虑的各个因素有所不同，使其公式的系数不同，但计算结果相差不大。以英国摩尔根公式和法国的公式作比较，其计算值相差1%～2％。其中英国摩尔根公式考虑影响载流量的因素较多，并有实验基础。但摩尔根公式计算过程较为复杂。在一定条件下将其简化，可缩短计算过程，适用于当雷诺系数为100～3
000时，即环境温度为40℃、风速为0.5m/s、导线温度不超过120℃时，可用于直径为4.2～100 mm的导线载流量的计算。载流量计算公式如下
式中，θ为导线的载流温升，℃；v为风速，m/s；D为导线外径，m；ε为导线表面的辐射系数（光亮新线为0.23～0.46，发黑旧线为0.90～0.95）；S为斯蒂芬-包尔茨曼常数5.67×10-8W/m2；ta为环境温度，℃；αs为导线吸热系数，光亮新线为0.23～0.46，发黑旧线为0.90～0.95；kt为t(t=θ+ta)℃时的交直流电阻比;Rdt为t℃时直流电阻；Is为日光对导线的日照强度，W/m2。我国现行标准导线载流量计算，采用的就是以上计算公式。
载流量公式确定后，所选取的参数对计算载流量的影响很大，表1为收集到的有关国家载流量的计算参数。
表1 有关国家载流量的计算参数
注：美国对日照强度的计算还考虑了太阳高度、太阳方位角、线路的方位角、海拔高度等因素。其他算式均以日照强度综合概括了以上因素的影响。
现用摩尔根公式，环境温度ta取40℃，采用中国和IEC 条件，进行载流量计算，计算结果如表2所示。
表2 用摩尔根公式计算的载流量
通过对导线载流量的各个边界条件影响的分析，得出以下结论：
（1）边界条件对导线载流量计算影响比较大，由于各国根据本国的条件（环境强度、日照强度、吸热系数等）取值各有不同，因此计算出的载流量相差较大。以我国和IEC的条件分别计算的载流量，相差在15%～20％左右。因此选择适合于本地区的计算边界条件是非常重要的，也是需要进行进一步研究的问题。
（2）导线表面辐射系数和表面的吸热系数，主要是由导线的新旧决定，虽然它们各自对导线载流量有一定影响，而且影响是相反的，但它们对导线载流量的综合影响要小得多，在导线使用温度范围内，大约为1%～2％。
（3）风速对导线载流量影响很大：v＝0.5m/s比v＝0.1m/s时的载流量要大40％，而v＝1.0m/s比v＝0.5m/s时的载流量要增大15%～20％，所以风速的取值值得研究。据国外研究表明，风向与导线的夹角不同，对载流量的大小也有影响。
（4）日照强度对载流量也有影响。日照强度为100W/m2较1000W/m2的载流量要提高15%～30％，但日照从1
000W/m2减少至900W/m2时，载流量仅提高1%～4％。
（5）温度对载流量的影响很大：从导线温升θ与载流量的关系可以看出，在温升的初始阶段，载流量上升很快。环境温度θ≤40℃时，导线温升每升高5℃，载流量要增加10％；θ＞40℃时，导线温升每升高5℃，载流量要逐渐减少，从8％降至2％。
总之，影响导线载流量的边界条件，一部分为外界环境条件，如风速、日照强度、环境温度等，这是与输电线路所处的自然条件有关。另一部分是与导线有关的，如导线的吸热系数、辐射系数、导线允许温度、导线直径等。导线的吸热、辐射系数综合影响载流量是不大的，当导线直径（截面）一定时，导线允许温度的取值就成为影响载流量的主要因素。
根据以上的分析计算，提高华东电网现运行线路的载流量有2种方法：①导线允许运行温度不变，根据运行环境实际情况，核算线路载流量，对受限线路载流量进行精细管理。如通过在线测量线路的实际风速、日照强度和实际环境温度，计算确定线路的载流量。②环境温度仍按＋40℃考虑，线路风速和日照强度完全按规程要求，提高导线允许运行温度。
方法一的优点是现行运行标准不变，线路运行安全性不变，但需要研发在线风速、日照检测和数据传输装置，需要一定的研发周期；方法二适合迎峰度夏时期，但导线运行温度将超过目前规程规定导线允许运行温度＋70℃，并由此带来3个问题：①不符合现行设计标准（现行标准要求导线最高温度为＋70℃）；②对导线、配套金具的机械强度和寿命有不同程度的影响；③由于温度提高，导线弧垂的增加，对地及交叉跨越空气间隙距离减小，影响线路对地及交跨的安全裕度，影响程度取决于线路走廊的实际情况。
本文重点介绍通过提高导线允许温度（第二种方法），确定导线载流量的方法。
2 提高导线允许温度有关问题的探讨
2.1 对导线及配套金具机械强度的影响
导线在高温下运行时会缓慢退火、老化，使其强度损失，强度损失随导线温度和加热时间的增加而增大，间断加热对强度损失具有累积作用，国际上通常认为在电流长期作用下的导线瞬时破坏张力的降低不应大于5%～10％。1999年修订线路设计规程的调查中，得到54/7钢芯铝绞线的强度损失见表3。
表3 温度对导线强度损失
