提高输电线路变电设备载流能力的探析

提高输电线路变电设备载流能力的探析

牛龙杯

新疆汇源通电力安装有限公司  新疆 昌吉  831100

摘要：面临着现阶段电网输电容量不断增加的问题，不少电力公司已经开展了线路静态及动态扩容工作，但输电线路变电设备容量受限问题仍是制约电力系统容量提升的瓶颈。本文主要从输电变电设备载流能力的简要概述入手，对影响电力设施载流量大小的主要因素以及当前提高输电变电设备载流能力存在的困境进行了分析，提出增强输电变电设备载流能力的主要措施，以期为电网提升输电能力提供新的思路。

关键词：载流能力；变电设备；输电线路

目前，由于工业经济和城市建设的日趋频繁，导致经济实体和建设部门对电力能源的需求不断增加，短期内对电力的供给需求迅速增加，导致大部分输电设备载流量处于超载状态，而社会变革发展对电力供给的可持续、持久性，也给电力供给的创新升级常态化建设提出了严峻的挑战。

1.输电变电设备载流能力的简要概述

1.1电力设施载流量的主要内容

在实际运行中，供电系统的本质在于保证电能通过升压、电缆等传输介质，以确保电能以电流的形式传输，从而实现跨地域的电能传输。而载流量的概念的生成和实现，是基于单位时间内和一定的区间范围内的，基于稳态电压，所达到的两地之间的电流最大通过次数，反映出电流的最大输出容量。

1.2变电设备的载流能力

输电线的载流量是由线路、断路器、闸刀、电流互感器和阻波器等与线路串联的一次流过设备中的额定载流量和短期超载容量的最低值。现阶段大部分电网都已经建立了一套成熟的电力系统静态扩容和动态扩容技术，并且在线路容量的计算中已经考虑到了电阻波的过负荷能力。

美国国家安全委员会(ANSI)提出了一种适用于短时间过载的开关型装置的适用准则，即在不同的环境条件下，在不同的初始载荷下，其短期过载容量，4小时，8小时的应急过载能力。变压类设备的生产过程是一样的，国外大企业的变压类设备都是面向全球的，因此， IEC标准中的一些条款应当是有争议的。我国还可以通过增加变压器的短时过载容量来增加电网的传输容量。按照国际电工委员会的规定，变压类设备及控制装置的额定电流，是指在指定的用途及工作状态下，其所能承受的电流。它是以装置不能超出设计要求的最大容许工作温度为限。在小于最大容许工作温度时，设备的老化、绝缘和寿命等不会受到影响，相反，实际的工作状况通常都比正常的工作状况要好(环境温度小于40℃，工作电流小于额定电流)，因此，电力系统中的设备的使用寿命通常都超过了实际设计寿命[1]。

当环境温度在40℃以下时，该变压类设备可以在较长的时间内达到不会对装置的使用寿命产生影响。考虑到设备的温升是一个递增的过程，因为在正常情况下，设备都是以小于额定电流运转的，所以当温度上升到最大容许温度的时候，会有一段时间延迟，所以可以得到短期的过载，而不会影响到设备的使用寿命。有时候，出于操作模式的要求，在意外情况下，可以牺牲设备的寿命来获得持续的电力供应，并争取到操作模式的调整时间，因为系统出现故障的可能性很小，所以在经济上也是令人满意的，这是通过增加设备的短期最高允许温度来实现的。

2.影响电力设施载流量大小的主要因素

2.1物料因数

在实际应用中，因组成输变电设备的多种金属成分和金属自身的电导率等因素，其载流功率也会有较大的变化范围。当前，受价格制约、市场需求和现有导电材料难以制备等因素的制约，铜、铅、铝等金属成为电力系统中的主流材料，铜材料因其优良的性能成为制造线缆的重要原料。

2.2距离因子

就间距而言，主要表现为导线和导线间的排布因子。在电力传输过程中，多根导线共存，电流中含有大量的正、负电离子，在狭窄的空间中，电流流过时会产生邻近效应，使得大量的电流滞留在导体的局部区域，减少了导体内部的整体电流传输能力。与此同时，由于电离子间的摩擦，会释放出更多的热量，使得离子的活动更加活跃，导致更多的离子损失，导致电流通量逐渐减少。

2.3面积因数

从上面所说的电流功率来看，在某个具体的阶段，单位时间内通过的地电位的数目和导线的横截面面积成正比，即在输电、变电设备正常运行的情况下，导线的面积增大会增加输电网络的载流量。

3.当前提高输电变电设备载流能力存在的困境

3.1高品质输电系统的革新

一方面，由于预先设定方案的诸多不科学和不合理因素的影响和制约，电力供应的各个环节和部门之间不能很好的联系起来，比如，在设备的日常维护和维护中，管理体制不够实际，使得有关的工作流程和制度得不到很好的贯彻，导致了输电电压不稳定，机械过热在导线周围产生了高温，载流量数值急剧下降[2]。另一方面，由于电网建设不合理，无法合理划分用电峰值和低用电面积，导致区域内设备的工作效率长期处于过载状态，尽管在短时间内可以满足一些产业内部的用电需要，但由于电能的不合理分布，很容易出现额外损失。

3.2输电线路改造中应注意的问题

因为在前期的传输设施设计计划中，存在着不合理的地方，使得所处的环境对设备的正常运行造成了很大的影响，因为温度和载流量是成正比的，因此，随着温度的升高，载流量的数值就会降低，在比较封闭、温度比较高的地方，电缆的允许载流量就会变小，在实际的工程中，应当设置空气中的敷设温度取32°C , 埋地敷设时取26℃。同时，由于资金等方面的限制，在实际中，输电及变电网络系统的覆盖面比较广，所涉及的领域也比较广，要想完全满足地区内的老旧设施的更新换代，就需要大量的资金。

4.提高输电线路变压器载流量的主要途径

4.1根据实际情况进行设备总体规划

要提高输电网线路的科学性和合理化，首先要深入用电地区进行实地调研，收集并汇总输电变电设施安装调试所覆盖的地区的资料，着重了解用电现状，用电高峰时段，地形地貌，设备性能，为进一步提高载流量奠定了坚实的理论依据。其次，将以上各环节与供电总体规划相结合，制订本地区的设施设置方案，着重保证所辖地区用电的正常性、顺畅性和安全可靠[3]。

4.2积极使用新型材料

逐渐使用具有高电导率的新型 S基材料，提高导电体材料的技术水平，着重提高对外界因素的抗性，并扩大导线、电缆等内部部件的直径，以保证更多的电流流过。为了进一步提高材料的电导率，根据温度、湿度、电流等参数，我们将传统的铝导体更换为铜导体，以保证其稳定的载流量。

4.3建立并持续健全设施益管保障体系

根据输电、变电设施的工作特点和性质，制定严格的设备运行程序。在运行初期，要对有关的技术人员进行岗前的安全技能训练，主要是要熟练掌握输电设施的实际操作和读取数据的业务，保证载流量数据计算的精度和完成性。其次，通过对关键线路和设备的定期巡视，利用多媒体信息数据分析仪、无人机、信息感知技术等高科技手段，提高试验信息和数据的准确性，防止机械过热、气候等因素造成的数值偏差过大，导致计算结果不精确。

结语

总而言之，近几年来，随着社会生产活动的不断发展，各个产业都在加速对电能资源的获取，保证电力供应可以维持在一个较高的载流量，是实现对电力资源占有的一个重要手段，因此，必须在目前的技术和用电环境的基础上，强化电网的规划化设计，采用高效导电材料，强化设施运行监督机制，从而实现对输电和变电设备管理体制的升级。

参考文献

[1] 胡佳豪. 提高现有输电线路载流能力的方法研究[D]. 上海:上海交通大学,2014.

[2] 周毅. 论如何提高输电线路变电设备的载流能力[J]. 广东科技,2008(18):165-166.

[3] 郑良华,田春光,王朔,等. 提高输电线路冬季载流量的仿真研究[J]. 吉林电力,2006,34(4):5-7.