碳纖維導(dǎo)線在增容輸電線路工程中的應(yīng)用

謝金華

【摘 要】隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力負(fù)荷的快速增長，出現(xiàn)了制約電力輸送容量的諸多因素。如電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不盡合理、電網(wǎng)電源和負(fù)荷分布不均勻、過載問題比較突出。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和負(fù)荷的增大，上述情況有趨于嚴(yán)重的可能。本項(xiàng)目將對這些問題作出研究，最大限度地提高電網(wǎng)輸送能力。

【關(guān)鍵詞】碳纖維導(dǎo)線；增容輸電線路工程

通過本課題的探討研究，可以使已建線路在只需做少量改造的情況下，使線路的輸送能力得到大幅的提高，減少了國家電網(wǎng)的重復(fù)建設(shè)；對于新建線路可以根據(jù)負(fù)荷預(yù)測來選擇導(dǎo)線截面，進(jìn)而做到減少線路的投資造價，節(jié)約資源。

采用碳纖維導(dǎo)線，僅通過更換導(dǎo)線即可達(dá)到增容一倍的效果，并且擁有低弧垂的特性。這樣就可以充分利用原有的線路走廊、桿塔、部分金具，僅僅更換導(dǎo)線和部分金具就可以實(shí)現(xiàn)增容。

而要實(shí)現(xiàn)線路的增容，需要滿足以下兩個條件：

1、更換碳纖維導(dǎo)線后，需滿足原有桿塔的使用條件，如：水平荷載、垂直荷載、搖擺角等等。

具體實(shí)例結(jié)合實(shí)際工程來說明，工程為西氣東輸管線三線—220kV達(dá)風(fēng)變–?烏魯木齊壓氣站的110kV線路。

由導(dǎo)線參數(shù)可知，碳纖維導(dǎo)線JRLX/T-240/28用于舊新路后，滿足使用條件；碳纖維導(dǎo)線JRLX/T-310/40稍微改變導(dǎo)線外徑和拉斷力，用于舊新路后，也是滿足使用條件。并且在最高允許溫度下，碳纖維導(dǎo)線JRLX/T-240/28的載流量為鋼芯鋁絞線LGJ-240/30載流量的1.59倍。JRLX/T-310/40的載流量為鋼芯鋁絞線LGJ-240/30載流量的1.88倍。下圖為各個導(dǎo)線在不同允許溫度下的載流量。

2、在線路正常運(yùn)行及因系統(tǒng)短期過載時，碳纖維導(dǎo)線的弧垂不應(yīng)大于原導(dǎo)線的弧垂，滿足對地距離和交叉跨越的距離。

（1）系統(tǒng)正常運(yùn)行時，線路載流量按照經(jīng)濟(jì)電流密度取值。

（2）系統(tǒng)短路時，線路短期過載運(yùn)行。

本期建設(shè)220kV達(dá)風(fēng)變–?烏魯木齊壓氣站的110kV線路，線路最大輸送容量為89.17MW。其載流量為524A，原有的鋼芯鋁絞線LGJ-240/30載流量已不能滿足要求，而新架設(shè)碳纖維導(dǎo)線JRLX/T-240/28在524A載流量的條件下，其運(yùn)行溫度為70℃。低于碳纖維導(dǎo)線的拐點(diǎn)溫度80℃。經(jīng)過計(jì)算，碳纖維導(dǎo)線在70℃，甚至80℃的弧垂比鋼芯鋁絞線LGJ-240/30的弧垂小，因此，碳纖維導(dǎo)線JRLX/T-240/28的弧垂?jié)M足要求。

雖然，碳纖維導(dǎo)線能在不更換桿塔、基礎(chǔ)及金具、地線的條件下，僅更換導(dǎo)線和部分金具就可以大大提高線路的輸送容量。但是，隨著輸送容量的提高，其電能損失也在大幅增加。且電能損失的幅度大于輸送容量提高的幅度，見下表。碳纖維導(dǎo)線的電能損失與普通鋼芯鋁絞線的電能損失之比最高可達(dá)5倍，但碳纖維導(dǎo)線的輸送容量與普通鋼芯鋁絞線的輸送容量之比卻不到2倍。

70℃允許溫度時，普通鋼芯鋁絞線的損耗占經(jīng)濟(jì)輸送容量的3.3%；碳纖維在70℃時的損耗占經(jīng)濟(jì)輸送容量的5.32%，在120℃時的損耗占經(jīng)濟(jì)輸送容量的13.12%，在180℃時的損耗占經(jīng)濟(jì)輸送容量的24%?？梢娞祭w維導(dǎo)線導(dǎo)線溫度由70℃提高到180℃時，電能損失翻了2番多，但輸送容量卻不到1番。

從以上計(jì)算可以看出，如果片面地通過提高導(dǎo)線允許溫度來達(dá)到增大輸送容量的目的，線路的線損、線損所占經(jīng)濟(jì)輸送容量的比例大幅度增加，運(yùn)行成本也將大幅增加。

因此，可以看出，對于線路廊道清理費(fèi)用、征地費(fèi)用等重建費(fèi)用較高的線路；線路較短，電能損失較小的線路使用碳纖維導(dǎo)線比較經(jīng)濟(jì)。對于線路路徑較長、廊道清理費(fèi)用、征地費(fèi)用較低的線路則得不償失。