特強(qiáng)鋼芯軟鋁絞線在實(shí)際工程中應(yīng)用的全壽命周期分析

張 濮，惠勝達(dá)

1.濮陽供電公司，河南濮陽 457000

2.河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南鄭州 450007

1 南樂變至頓丘變220kV 線路工程概況

南樂變至頓丘變220kV 線路工程，起于濮陽南樂220kV變電站，終于頓丘220kV 變電站，線路全長(zhǎng)14km，本期出線兩回，同塔雙回路架設(shè)。根據(jù)系統(tǒng)要求，采用2×630mm2截面導(dǎo)線。

2 導(dǎo)線選型主要原則

近年來，國家電網(wǎng)公司提出了“工程建設(shè)全壽命周期管理”的先進(jìn)理念，并提出了“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”和“新技術(shù)、新材料、新工藝”的“兩型三新”指導(dǎo)原則。強(qiáng)調(diào)以較低的全壽命費(fèi)用實(shí)現(xiàn)最終功能，創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

近年來根據(jù)不同需求出現(xiàn)了諸如高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線、耐熱鋁合金導(dǎo)線、有機(jī)復(fù)合材料芯導(dǎo)線，及鋼芯軟鋁導(dǎo)線等。其中高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線具有較好的弧垂特性，比普通鋁更耐腐蝕，但其導(dǎo)電率較低，僅為52.5%～53.0%IACS，因此在截面相同時(shí)導(dǎo)致其線路損耗增加；耐熱鋁合金導(dǎo)線最高運(yùn)行溫度可以達(dá)到150℃，輸送容量可以增加50%以上，甚至100%，但其導(dǎo)電率也只達(dá)到58%IACS，同樣會(huì)增加線路損耗，這種能源損失是無法彌補(bǔ)的。為提高導(dǎo)線的導(dǎo)電率，其后出現(xiàn)了包括鋼芯軟鋁導(dǎo)線、有機(jī)復(fù)合芯導(dǎo)線等以軟鋁為導(dǎo)體的新型導(dǎo)線，軟鋁具有63%IACS 的導(dǎo)電率，在相同截面時(shí)具有更小的電阻，可以減少導(dǎo)線損耗，另外該導(dǎo)線張力主要由芯線承擔(dān)，因此具有較小的線膨脹系數(shù)，在高溫時(shí)具有較好的弧垂特性，但其中的有機(jī)復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線目前價(jià)格較高，性價(jià)比較低，而鋼芯軟鋁導(dǎo)線在美國和加拿大等國家已有近二十年應(yīng)用歷史，國內(nèi)也有多個(gè)廠家可以生產(chǎn)，并已在多個(gè)工程上應(yīng)用，價(jià)格相對(duì)較低；根據(jù)以上分析，高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線、耐熱鋁合金導(dǎo)線和鋼芯鋁合金導(dǎo)線等新型導(dǎo)線不再參與導(dǎo)線選型的詳細(xì)對(duì)比，本文選擇工程中常用的普通鋼芯鋁絞線與特強(qiáng)鋼芯軟鋁導(dǎo)線進(jìn)行比較。

3 特強(qiáng)鋼芯軟鋁絞線和普通鋼芯鋁絞線比較

本工程對(duì)與普通鋼芯鋁絞線，選擇了較常用的JL/G1A-630/45 導(dǎo)線，特強(qiáng)鋼芯軟鋁絞線選擇了可以滿足本工程需要的2 種規(guī)格進(jìn)行比較，各導(dǎo)線參數(shù)如表1：

鋼芯軟鋁導(dǎo)線JL/G1A-630/45鋼芯鋁絞線鋼芯軟鋁導(dǎo)線參選導(dǎo)線項(xiàng)目JLRX/EST-630/65 JLRX/EST-500/65

表1 導(dǎo)線性能參數(shù)表

3.1 全壽命周期經(jīng)濟(jì)比較

3.1.1 導(dǎo)線費(fèi)用比較

表2 導(dǎo)線費(fèi)用比較

由上表可以看出各參選導(dǎo)線每公里導(dǎo)線費(fèi)用均比普通鋼芯鋁導(dǎo)線要高，這是由于特強(qiáng)鋼芯軟鋁導(dǎo)線目前屬于新型導(dǎo)線，尚處于推廣期，生產(chǎn)成本較高，導(dǎo)致導(dǎo)線價(jià)格偏高，隨著市場(chǎng)的成熟，該導(dǎo)線價(jià)格也必然下降到合理水平。

3.1.2 對(duì)相關(guān)本體費(fèi)用的影響

本工程三種參選導(dǎo)線中，JLRX/EST-500/65 荷載和張力均下降不少，可減少鐵塔、基礎(chǔ)工程量。同時(shí)金具、絕緣子的使用強(qiáng)度等級(jí)適當(dāng)減小。JLRX/EST-630/65 較JL/G1A-630/45 相比垂直荷載稍有增加，但水平荷載減小，張力基本沒有變化，對(duì)鐵塔和基礎(chǔ)而言，影響不大。

下表為以JL/G1A-630/45 導(dǎo)線為基準(zhǔn)，其他參選特強(qiáng)鋼芯軟鋁導(dǎo)線的鐵塔和基礎(chǔ)相對(duì)增加量：

表3 鐵塔和基礎(chǔ)比較（單位：萬元/km）

3.1.3 基于全壽命周期的導(dǎo)線多方案經(jīng)濟(jì)分析和評(píng)價(jià)

近年來，國內(nèi)外部分線路對(duì)導(dǎo)線的評(píng)價(jià)采用“總擁有費(fèi)用法”（Total Owning Cost 簡(jiǎn)稱TOC 方法）和“導(dǎo)線年費(fèi)用(AC)法”，實(shí)質(zhì)上即是全壽命周期費(fèi)用分析方法。也就是在設(shè)計(jì)階段確定送電線路從建成到服役終結(jié)時(shí)的總費(fèi)用。

在進(jìn)行導(dǎo)線多方案比選時(shí)所涉及的壽命周期費(fèi)用包括：初始投資費(fèi)用、運(yùn)行期間設(shè)備維護(hù)費(fèi)用、電能損耗費(fèi)用和補(bǔ)充千瓦投資等各種費(fèi)用。最后將所有費(fèi)用折現(xiàn)成凈現(xiàn)值，用于對(duì)各個(gè)參與比選的導(dǎo)線方案的評(píng)估。

在工程經(jīng)濟(jì)中，我們可以利用總擁有費(fèi)用法計(jì)算導(dǎo)線的壽命周期費(fèi)用，其表達(dá)式為：

PC－費(fèi)用現(xiàn)值；

COt－為第t 年的現(xiàn)金流出；

導(dǎo)線全壽命費(fèi)用假定邊界條件如下：

1）本工程按開工投入100%，施工建設(shè)期為1 年；

2）線路工程經(jīng)濟(jì)使用期按30 年計(jì)算；

3）年損耗小時(shí)數(shù)為5500 小時(shí)；

4）電力工業(yè)投資回收率按8%假定計(jì)算；

5）上網(wǎng)電價(jià)按0.35 元/度電價(jià)假定計(jì)算。

JLRX/EST-500/65單位靜態(tài)投資（萬元/km） 150.0 179.0 156.7項(xiàng)目 導(dǎo)線型號(hào)JL/G1A-630/45 JLRX/EST-630/65

表4 總費(fèi)用比較

由上表可以看出，特強(qiáng)鋼芯軟鋁導(dǎo)線JLRX/EST-630/65 單位輸送容量成本最低，相比同等型號(hào)的普通鋼芯鋁絞線，輸送成本僅為鋼芯鋁絞線的58.7%，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)比較明顯。長(zhǎng)期將該導(dǎo)線作為提高輸電線路輸送能力的一種重要手段而廣為使用，具有推廣應(yīng)用的價(jià)值和前景。

[1]于剛，等.110kV～750kV架空送電線路設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50545-2010)[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2010.

[2]郭峰，等.輸電線路全壽命周期成本設(shè)計(jì).北京：中國計(jì)劃出版社，2010.

[3]新型高壓架空電纜導(dǎo)線：中天科技股份有限公司技術(shù)資料.

[4]江建華.鋼芯鋁型線絞線與鋼芯鋁絞線的主要性能對(duì)比.電線電纜，2012，2.