1广东电网有限责任公司东莞供电局 广东东莞 523000
2华南理工大学电力学院 广东广州 510640
摘要：本文分析输电线路载流量计算模型，通过选用暂态热平衡方程，并综合考虑阳光对地倾角与日照强度的计算关系，建立新的计算模型，并给出数值求解方法。利用新的计算模型求解过负荷的载流量，可以有效地提升导线的载流能力。从而降低输电成本，提高系统的经济运行和安全调度能力。
关键词：输电线路；过负荷；暂态方程；日照强度；
1 引言
近年来，随着我国经济的持续快速发展，用电量也随之持续增加。在输电线路N-1方式下，由于经济建设新增用电负荷，以及供电线路建设周期较长，使得现有线路运行负荷突然增加。为保证电网安全稳定的运行，需要研究在负荷突然增大的情况下输电线路的运行状况。因此，分析线路的过负荷能力，对建改输电线路的规划，具有现实的参考意义。
我国在架空输电线路设计时，输电线路载流量计算模型主要是Morgan计算公式，根据导线最高允许温度（我国规定为70°C）计算得到，采用的气象条件（风速0.5m/s、日照强度1000W/m2、环境温度40°C等）参数取值均很保守，一般按各地区统一标准制定长期允许载流量电流。但同时出现上述设定的恶劣的气象条件的几率很小，实际的气象条件大都好于上述设定的条件。根据运行中气象条件的有利因素，适当提高线路载流量，可以很大程度地降低输电成本，提高系统的经济运行和安全调度能力[5]。从热稳定方面考虑，在多数时候架空线路输送能力的裕度是过大的，浪费了部分资源。
对比稳态热平衡方程，暂态热平衡方程确定的载流量大大提高，能更好地挖掘出导线输送能力的潜能，有效地提高输电线路的利用率。而在计算模型中，日照强度的计算公式存在不足，所以本文采用改进的日照强度计算方法。根据暂态热平衡方程得出输电线路暂态可承受的载流量，来确定输电线路的过负荷能力。
2 稳态平衡方程
我国标准DL/T 5092对输电线路载流量稳态平衡方程的研究，主要是根据Morgan公式计算，当己知导线载流量及微气象参数时，可计算导线的表面温度；当导线表面温度己知时，可计算导线载流量。
Morgan简化公式如下：
αs——导线吸热系数，一般与辐射系数等值；
Js——阳光对导线的日照强度（W/m2）；
ε——导线表面辐射系数，光亮新线为0.23~0.46，发黑旧线为0.90~0.95；
S——斯特凡-玻尔兹曼常数，为5.67×10-8；
交流电阻采用的计算公式为：
4 暂态平衡方程
为充分挖掘输电线路载流能力，短时负荷情况下还要考虑线路的暂态运行问题。导线载流量的突变使导线温度随之变化，线路从一个相对稳定状态过渡至另一个相对稳定状态，该过程是暂态的。在到达新稳定值之前导线温度是不断变化的，因此，该过程应由暂态热平衡方程确定：
这样可以通过检查该偏差来判断所选取的步长是否合适，具体来说可区分为以下两种情况来处理：
1）对于给定的精度ε，若Δ>ε则不断将步长折半进行计算，直到Δ<ε时结束，同时取步长折半后的值作为结果；
2）若Δ<ε，则不断将步长加倍，直到Δ<ε时结束，同时取步长加倍前的值作为结果。
通过这种步长折半或加倍的方法来处理步长，称为变步长法。表面上看，因为选择步长从而导致每一步的计算量增加，但从总体上看往往还是合算的。
5 理论分析
由以上可以看出：导线载流量与环境温度成反比，与风速成反比，实际运行情况下，环境温度达到标准参考值40℃的几率很小，因此在设计时应按照不同季节分别计算导线的安全载流量；导线载流量与日照强度成反比，在设计时可以按照不同季节来考虑；导线最高允许温度由70℃提高至80℃时，导线载流量提高%，由70℃提高至90℃时，导线载流量提高%。对比稳态和暂态平衡方程计算结果，在相同条件下，暂态较稳态载流量有明显提高。
我国高压输电线路一般采用钢芯铝绞线，由《110-500kV架空送电线路设计技术规程》规定：钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线的导线允许温度为+70℃（大跨越为+90℃）。查阅文献中提出，上海电缆研究所《提高导线运行温度试验研究报告》中提出，钢芯铝绞线温度从70℃加热到80℃时，导线的强度和总拉断力略有下降，但仍能满足强度、总拉断力标准规定。并且据南京电力金具研究所按国家标准GB2317-85对钢芯铝绞线配套金具进行电阻、温升、热循环以及高温握力试验，试验结果表明：导线温度从70℃提高到80℃时，与导线相配的金具是可以满足运行要求的。
因此，采用暂态平衡方程计算导线载流量，能够更加有效地利用导线的传输能力，挖掘出隐藏的载流能力。而对比不同日照强度，考虑不同对地倾角情况与只按照标准参考值1000及只考虑直射日照强度得到的载流量有所提高。
6 结论
选用暂态热平衡方程，并综合考虑阳光对地倾角与日照强度的计算关系，计算线路的载流量，可以有效地提升导线的载流能力，很大程度地降低输电成本，提高系统的经济运行和安全调度能力。
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作者简介：
江浩生，1974年生，广东普宁人，1997年毕业于武汉水利电力大学，本科学历，从事输电设备运行检修与工程管理工作。
胡江华，1990年生，湖北黄冈人，华南理工大学电力学院在读硕士研究生，从事高电压与绝缘技术方面的研究工作。
论文作者:江浩生1,胡江华2
论文发表刊物:《电力技术》2016年第10期
论文发表时间:2017/1/6
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