架空輸電線路新型節(jié)能導線應用分析

劉琦

[摘 要]導線是架空輸電線路的最基本組成元件之一，架線工程投資占工程本體投資30%左右。因此，做好架空輸電線路新型節(jié)能導線的應用意義重大?；诖?，本文介紹了在架空線路中以普通鋼芯鋁絞線為基準，分別對鋼芯高導硬鋁絞線、中強度全鋁合金絞線、鋁包鋼芯鋁絞線、鋁合金芯高導鋁絞線4種節(jié)能導線從技術性、經(jīng)濟性等方面分析比較，得出新型節(jié)能導線在輸電線路中完全能替代傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線，并且具有良好的節(jié)能效果。

[關鍵詞]架空輸電線路、新型節(jié)能導線、技術經(jīng)濟性

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）19-0126-01

一、前言

近年來，隨著國民經(jīng)濟和工業(yè)技術快速發(fā)展，電力的需求量越來越大，如何在架空輸電線路中減少電能損耗，始終是電力行業(yè)關注的焦點。輸電線路損耗主要由電暈損耗和電阻損耗組成，在電暈損耗基本相同的情況下，輸電損耗主要由導線的直流電阻決定，另外還有少量的肌膚效應和鐵芯引起的損耗，但該部分損耗只占輸電線路損耗的2%～5%，影響相對較小。由此可見減少導線的直流電阻是降低電能損耗的重要因素，其中采用新型節(jié)能導線更是一大重要的技術關鍵。

二、節(jié)能導線簡介

目前，我國線纜行業(yè)發(fā)展較快，出現(xiàn)了各式各樣的新型節(jié)能導線。新型導線主要通過導線材料性能提升（如導電率為61.5%IACS、62%IACS、62.5%IACS和63%IACS的高導硬鋁，63%IACS軟鋁），導線材料類型優(yōu)化（如采用鋁合金芯、鋁包鋼芯、復合芯），導線結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整（如“T”、“SZ”型線）等方式實現(xiàn)。其中很多導線都能達到節(jié)能的效果。寬泛地說，只要在同等截面水平下，單位長度電阻低于常規(guī)鋼芯鋁絞線的導線，都可以稱為節(jié)能導線。節(jié)能導線主要通過三類技術原理達到節(jié)能降耗目的：（1）保持鋼芯鋁絞線的結(jié)構(gòu)形式不變，通過材料和工藝手段提高硬鋁的導電率，實現(xiàn)61.5%～63%IACS的高導電硬鋁，降低線路的電阻損耗，主要產(chǎn)品為鋼芯高導電率鋁絞線：（2）采用具有一定強度和導電率的合金代替鋼芯和部分乃至全部電工硬鋁。在等總截面應用條件下，由于基本無導電能力的9%IACS鋼芯被導電率高合金芯替代，總的直流電阻可降低3%左右，從而達到了節(jié)能的目的。主要代表產(chǎn)品有鋁合金芯鋁絞線，中強度全鋁合金絞線等；（3）采用退火工藝處理的軟鋁代替電工硬鋁，導電率可由61%IACS提高到63%IACS，比普通的硬鋁線高出約2%IACS，降低絞線的直流電阻，減少電能損耗。

三、技術經(jīng)濟比較

1、導線所受環(huán)境及自身條件比較

根據(jù)220kV輸電線路常用的JL/G1A-500/45為基準導線，從導線生產(chǎn)力，施工工藝等方面考慮，選擇目前國內(nèi)外4種等截面主流節(jié)能導線進行比較。比較的邊界條件以10mm冰區(qū)、25m/s基本風速，同塔雙回雙分裂導線進行計算。

（1）電磁環(huán)境

導線電氣特性需要考慮電磁環(huán)境的影響，主要包括電場效應、無線電干擾、可聽噪音等方面。以鋼芯鋁絞線為基準進行比較，所選的導線外徑、單絲直形狀、絞線方式等方面比基準導線相同或更好，因此在相同的工況條件下，所選節(jié)能導線電場效應、無線電干擾、可聽噪音方面相同或更好。

（2）導線載流量

根據(jù)載流量計算常規(guī)邊界條件下，各參比節(jié)能導線載流量在70℃。

（3）交流電阻及電暈損耗

根據(jù)交流電阻和電暈損耗的計算公式，以每回正常最大負荷輸送容量為305MVA為例，計算出交流電阻損耗和電暈損耗。與普通鋼芯鋁絞線相比，節(jié)能導線電能損失均較小，且隨損耗小時數(shù)增加，節(jié)能效果將更加顯著。

2、機械性能比較

（1）弧垂特性

中強度全鋁合金的的弧垂特性最好，在工程應用中能減小桿塔高度及桿塔受力截面，進而提高工程投資經(jīng)濟性，其余幾種節(jié)能導線比普通鋼芯鋁絞線的弧垂特性也好。

（2）風偏角

基本風速為25m/s時，以南網(wǎng)標準設計模塊2E1X3-Z3計算，各導線的風偏角。

（3）荷載特性

各種導線的張力及不同氣象條件下單位荷載。

（4）覆冰過載

覆冰驗算的氣象條件為：氣溫-5℃、風速10m/s。計算各導線的覆冰過載能力?？梢钥闯?，4種節(jié)能導線的覆冰過載能力均能過載到20mm以上，滿足10mm冰區(qū)設計覆冰要求。綜合以上機械特性比較情況，4種節(jié)能導線的機械特性與普通鋼芯鋁絞線基本相同，均能替代普通鋼芯鋁絞線使用。

3、經(jīng)濟比較

（1）一次性投資比較

綜合導線的導線、鐵塔、基礎、絕緣子、金具及施工等等分析，4種節(jié)能導線分別使用在20km的條件縣一次性投資估算值。

（2）增量投資回收年限

將節(jié)能導線相對鋼芯鋁絞線增加的投資與所節(jié)約的電能損耗比較，以電價為0.4元為例，在最大利用小時數(shù)在5000h，損耗小時數(shù)3200h條件下，以鋼芯鋁絞線為基準，增量投資回收年限，4種節(jié)能導線增量投資回收年限均比鋼芯鋁絞線高，中強度全鋁合金絞線的增量投資回收年限最增加最少。

（3）全壽命周期比較

隨著電價和損耗小時數(shù)增加，4種節(jié)能導線的年費用也增加，但除鋼芯高導電率由于一次性投資高，部分條件下年費用比基本的鋼芯鋁絞線高外，其余3種節(jié)能導線的年費用均比普通鋼芯鋁絞線低，節(jié)能效果更好。其中中強度全鋁合金絞線年費用最低，最具節(jié)能效果。

4、配套金具及施工工藝

鋼芯高導電率鋁絞線、鋁包鋼芯高導電率鋁絞線和普通鋼芯鋁絞線相比，絞線型式、外徑、外層材質(zhì)、拉斷力等相同或相近。因此在施工過程中，普通鋼芯鋁絞線配套的金具（懸垂線夾、耐張線夾、接續(xù)管等），施工機具，施工方法及安裝方式對節(jié)能導線均適用，并無其他特殊要求。中強度全鋁合金絞線耐張線夾和鋁合金芯高導電率鋁絞線的接續(xù)管與普通鋼芯鋁絞線略有差異，導線采用一次壓接，其他配套金具、施工機具、施工方法等均一致。

5、型線的介紹

型線絞線種類很多，從鋁材料特性上講主要分為硬鋁類型線和軟鋁類型線絞線。其中硬鋁型線較為廣泛，軟鋁型線目前主要有應力轉(zhuǎn)移型特強鋼芯軟鋁型線絞線、碳纖維復合芯導線。其中型線的全壽命周期內(nèi)經(jīng)濟性更好，節(jié)能效果更佳，但是目前其產(chǎn)能無法滿足大規(guī)模推廣的需求，而且工程應用少，缺乏運行經(jīng)驗，因此建議待條件成熟后再逐步推廣。

四、結(jié)束語

綜上所述，新型節(jié)能導線技術已日趨成熟，有相關標準可遵循，并且在國能外得到廣泛應用。所選的4種節(jié)能導線與普通鋼芯鋁絞線相比，電氣、機械性能相同或相當，在常規(guī)的新建線路中可替換普通鋼芯鋁絞線。并且采用鋼芯高導電率鋁絞線、鋁合金芯高導電率鋁絞線、中強度全鋁合金絞線及鋁包鋼芯高導電率鋁絞線，與普通鋼芯鋁絞線相比，節(jié)能效果顯著。因此，相關人員在進行架空輸電線路新型節(jié)能導線應用的時候，需要總結(jié)和確定各類導線的使用特點，充分考慮導線的生產(chǎn)能力控制要求，規(guī)范導線標準和工程應用技術，在以后的新建線路中，采用節(jié)能導線代替普通鋼芯鋁絞線有很大的推廣前景。

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