试论35和110千伏线路的输电能力

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[摘 要]本文首先从理论上分析了35和110kV线路的传输功率极限，进而阐明由于受电压崩溃的限制，理论上的传输功率极限实际上很难达到。当线路亘长在一定范围内时线路的实际触电能力受导线允许载流量的限制，线路亘长超过一定的限制输电能力就受到线路电压降的限制，本文以线路电压降不能超过10%为出发点，推导出线路亘长的这一限值，并提出当线路亘长超过此限值时评估线路实际输电能力的简易方法。

[关键词]线路;传输功率极限;实际输电能力

35和110千伏线路在各地区电网中是向城乡供电的骨干线路，正确评估其输电能力对电网的规划、设计和运行有很大的实用意义。

这两级电压的线路，其输电能力往往可以用比较简易的方法加以评估。因为他不象超高压线路那样，一般不牵涉电网稳定问题；也不像配电线路那样有多种多样的负荷分佈方式。

本文准备从线路输电的理论极限及电流、电压的限制三方面对这两级电压线路的输电能力加以讨论，并结合几种常见线路的实例，介绍一种简易的评估方法，从电网的规划、设计与运行方向提出几点相关的建议。

一、线路传输功率的理论极限

为了便于讨论，将负荷简化为一个阻抗（φ代表阻抗角，综合表示为Ζ∠φ,经过线路阻抗ΖL∠β,接至相电压为V1的恒压母线供电。

显然，线路电流应为

（其中 是线路末端的短路电流）。

根据（１）、（２）两式，负载取得的三相有功功率应为

如果负荷力率始终不变，按照

的条件，可知Ｚ＝ＺＬ时Ｐ２

为极大值。因此线路在理论上的传输有功功率极限为：

相应的线路电流末端电压和视在功率为：

据此，可以画出线路电流、末端电压和有功功率随负载变化的曲线。

当负荷力率不同时，线路的传输功率极限也将随功率因数角φ变化。如果无功负荷全部就地补偿（φ=0o），（7）式可导致实际上的最大传输功率极限：

相应的线路电流和末端电压为:

一般35和110千伏线路的阻抗角β都不超过70°，一般220千伏线路也不超过80°，按照（7）、（8）两式可以认为:

如果用线电压U1带入，得出

同样可以认为

二、线路的实际输电能力

理论分析和国内外的运行实践证明，某些用电装置（尤其是负载较重的感应电动机）在电压降至额定值的70%，以前往往受到机械负载的制动作用，滑差迅速增大，大量从电网吸取无功电力，导致电压崩溃。结合（13）式可以认为，在线路负荷增大到线路的理论输电极限之前往往先发生电压崩溃（低压照明线路例外）。所以线路的实际输电能力应该较理论极限大大降低。

35和110千伏线路的实际输电能力，首先要受导线发热的限制。但是当线路亘长超过一定值，线路的电压降就成为线路输电能力的实际限制因素。

为了把导线发热控制在适当的范围内，各种规格的导线在实用上都有比较统一的允许电流。但对于线路电压降的允许值，目前还未引起重视，容易被忽略，等到用户对供电电压感到不满再采取补救措施，已嫌为时过晚，往往事倍功半。如能在电网的规划、设计和运行中对线路电压降按明确的标准进行控制，就能进一步确定每一线路的输电能力，借助于检查传输功率（或线路电流），有效地防止电网中出现电压严重偏低的现象，保持电网的安全经济运行，及时察觉电网薄弱环节，采取相应措施。

自带负荷调压变压器在国内还不够普及，国内固定抽头或带3～5个抽头的变压器比较多，抽头电压的变动幅度一般是-5%至+5%.如果线路压降超过10%，加上受端变压器的压降后，变电所二次母线保持不了额定电压，以致对用户的供电电压不能满足“电力工业技术管理法规”第2-1-16条的要求。原电力部1980年颁布的“电力系统电压和无功管理条例（试行）”曾规定：送配电线路电压降一般不得超过额定值的10%。从当前国情来看，这一规定对35和110千伏线路还是比较合适的。

为了简便，我们采用标幺值进行计算：选用100MVA作为基准容量，37和115千伏作为基准电压。

根据应用余弦定理：

当cosφ=1（φ=0o）时，线路具有最大的输电能力（参阅本文§三）：

受端视在功率的最大极限值为：

S2M=V2IM=0.9IM ………（16）

设：S2M(MVA)代表S2M的有名值，单位为MVA；

L(Km)代表线路亘长，单位为km；

E0代表每公里线路的阻抗标幺值。

按照（15）（16）两式可以算的线路最大输电能力S2M(MVA)与线路亘长的乘积AM：

由于E0和β值对一定的杆型和导线是可以预先算出的，所以对采用同一杆型和导线的线路而言其AM值是相同的，只要事先算出AM，根据不同的线路亘长可以很简单的算得线路的最大输电能力 。前面已经提到，当线路亘长很短时，S2M(MVA)的值大于导线发热所允许的输电能力，线路亘长的这一限值L(km)k可以按下述办法计算出来：

设：I(A)h为按发热条件确定的导线允许电流（安）；

I(A)B为基准电流（35kV线路取为1560安

110kV线路取为502安）。

根据（15）式，可得出

可以认为：线路亘长短于L(km)k时，按I(A)h确定线路的输电能力；线路亘长大于L(km)k时，将S2M(MVA)视作线路的实际输电能力。

对几种采用上字形标准排列的常见线路计算出相应的L(km)k和AM值如下表：

利用上表可以很简便地确定该种类型的35和110千伏线路的实际输电能力。例如：某35千伏线路亘长达59.5公里，导线LGJ-70，上字形标准排列，末端接一降压变电器5MVA。查上表后可算得 。因线路亘长已大于相应的L(km)k（16.28公里），线路的实际输电能力即为S2M(MVA)，所装变压器容量一略大于线路的实际输电能力，不能再增容了。