220kv输电线路增容分析

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1、华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1课题背景、目的及意义随着我国国民经济的快速发展，工业用电需求猛增。在一些经济发达的长三角、珠三角地区，电力短缺已经成为经济进一步发展的限制因素。近几年随着电网的扩建和升压改造，但电网发展速度明显滞后于工业用电需求速度，电网输电能力不足问题更为突[1]出。建设新的高压线路需要巨大的资金，同时新线路的建设耗时长，需要砍伐大量的森林，尤其在大中城市附近开辟新的线路走廊会受到环境问题的制约。由于高压线路对通讯和电视信号的干扰很大，对居民区的电磁辐射污染也很严重，这些因素使得政府部[3]门对于新高压线路建设的审批格外谨慎。因此，针对110kV

2、或220kV等主要送电线路，如何在原有的线路基础上采取措施提高其输送容量是一份十分重要的任务。1.2国内外研究现状在设计架空输电线路时，为防止架空输电线路的输送容量超过极限值而发生事故，设计部门依据严酷的气象条件确定了极限容量，该极限容量是一种静态的保守值。实际上，中国大部分地区这样严酷的气象条件（环境温度为40℃，风速为0.5m/s，2日照强度为1000W/m）很少发生，从而导致架空输电线路大多数时候不能高效地发挥[2]它的实际输送能力，浪费了部分资源。图1.1线路理论极限与实际传输容量的比较图1华中科技大学硕士学位论文从图1.1可知：架空输电线路实际的传输容量与理

3、论极限值存在一定的裕量。因[3]此，我们可以利用这个裕量来提高架空输电线路实际的传输容量。美国电气研究协会（EPRI）提出DTCR，该模型是以架空送电线路与外界环境间[4][5]的热平衡关系为基础建立的。采用该系统增加架空输电线路传输容量的安全判据[6]为：弧垂、温度和应力。美国的SaltRiverProject公司目前已经开发出了一种DTCR系统，该系统是利用架空输电线路当地的气象条件和实时导线温度来确定线路的动态容量。该公司在2条实际线路上使用了该项技术，通过实验证明依据这种动态增容技[7]术可允许设备过负荷运行一段时间而不会引起事故。国内已经广泛的研究动态增容技

4、术，文献[1]介绍了一种基于气象条件的DTCR系统的产品——输电线路增容在线监测与预警系统，该产品是由杭州雷鸟信息技术有限公司开发和研制的。该在线监测与预警系统包括3部分：测温装置、小型气象站、主站和软件，如图1.2所示。该产品适用于我国各电压等级的架空输电线路，目前已应用在上海、江苏、湖北、湖南、四川等10余条220kV线路上。图1.2输电线路温度实时监测系统示意图1.3课题研究的主要内容目前提高架空送电线路传输容量的方法有以下9种：①提高架空输电线路的输送电压；②采用大截面的导线；③采用新材料耐热导线；④采用紧缩紧凑型导线；⑤采用分裂导线；⑥采用同塔双回输电技术；

5、⑦采用可控串联补技术(TCSC)；⑧采用静止[8]无功补偿技术(SVC)；⑨提高导线发热允许温度；前6种方案需要改造目前线路的基础设施，投资巨大，建设耗时长。后3种方案无需改造线路的基础设施，投资少，2华中科技大学硕士学位论文建设周期短。其中，提高架空输电线路的允许温度，同时依据架空线路所处的环境温度实时改变线路的传输容量，是线路增容的最简单、最经济的办法之一。由于当今世界很多国家处于不同的气候区域，因此对于架空输电线路的允许温度各国有不同的规定。例如，美国规定架空输电线路的允许温度为90℃，法国取85℃，[2]德国取80℃，中国取70℃。架空输电线路的传输容量受到导

6、线允许温度的严格限制，只要能够在保证线路安全运行的前提下提高导线允许温度，那么架空输电线路的传输容量可以在不改变线路的基础设施的情况下大大的增加。由于天气原因会导致架空线路所处的环境温度有所改变，从而改变了架空输电线路周围的散热状况，这时线路就存在一定的动态容量，当架空输电线路周围的散热状况得到了改善，则可以提高线路的输送容量，反之则降低线路的输送容量。本文主要内容包括：(1)掌握影响输电线路、输电设备过负荷能力的关键因素；(2)建立求解导线温度、导线弧垂的模型，研究导线温度、导线应力、导线弧垂三者之间的关系；(3)分析湖北省电力公司实地测试有关输电线路的弧垂、温升数

7、据；(4)在研究输电线路过负荷能力与弧垂、线路温升、气象环境等因素之间关系的基础上，提出提高线路输送能力的主要措施；(5)初步完成220kV输电线路增容软件，即按照不同环境温度、导线允许温度提出输电线路过负荷指标，为线路的安全运行和高效运行提供参考依据。3华中科技大学硕士学位论文2架空线载流量计算及温升的测量方法2.1架空线的热平衡模型架空线载流量(这里指允许载流量)的大小，主要与架空线本身的电阻、外径、允许使用温度、环境温度、风速、日照强度等因素以及架空线的结构、表面状态有关，[9-10]其计算主要依据架空线的热平衡方程(2-1)。2IRac()t