10kV架空雙分裂導(dǎo)線設(shè)計(jì)與應(yīng)用

周華健，余志軍

（1.荊楚理工學(xué)院，湖北 荊門 448000 ；2.襄陽市三新供電服務(wù)有限公司宜城分公司，湖北 宜城 441400）

1.10 kV 架空導(dǎo)線分類

10 kV 架空導(dǎo)線按架空方式分常用單回路架設(shè)和多回路同桿架設(shè)方式；按敷設(shè)方式分全部采用單根導(dǎo)線敷設(shè)方式；按導(dǎo)線型號分架空導(dǎo)線常用的有絕緣導(dǎo)線和裸導(dǎo)線；按導(dǎo)線結(jié)構(gòu)分單股、多股和空心導(dǎo)線；按導(dǎo)線材質(zhì)分鋁導(dǎo)線、銅導(dǎo)線、鋼芯鋁導(dǎo)線、鋁合金導(dǎo)線和鋼導(dǎo)線等。目前電力系統(tǒng)10 kV 架空線路普遍采用的導(dǎo)線型號及架設(shè)方式。導(dǎo)線型號綜合安全、經(jīng)濟(jì)、導(dǎo)線特性、電網(wǎng)規(guī)劃等要求，95%以上會選用多股絕緣鋼芯鋁導(dǎo)線JKLYJ 型。架設(shè)方式全部采用單根敷設(shè)架空方式（湖北省電力公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW-15-009-2009）。

2.10 kV 架空導(dǎo)線載流能力

導(dǎo)線載流能力取決于導(dǎo)線截面積大小，與導(dǎo)線載流能力成正比。導(dǎo)線材質(zhì)不同，載流能力不同，綜合考慮投資及安全性能大多采用多股絕緣鋼芯鋁導(dǎo)線JKLYJ 型。線路輸送距離遠(yuǎn)近對導(dǎo)線載流能力影響較大，導(dǎo)線供電半徑過大，加上線路電阻、電抗、電壓降等因素影響導(dǎo)致線路末端載流能力降低。用電負(fù)荷大小及負(fù)荷接入地點(diǎn)不同影響導(dǎo)線載流能力，尤其重負(fù)荷在線路末端，受線路電阻、電抗、電壓降等因素影響末端電能質(zhì)量下降等導(dǎo)致線路載流能力減弱。

3.大工業(yè)用戶負(fù)荷接入案例分析與實(shí)踐應(yīng)用

以宜城安達(dá)水泥廠專線為例，其最大裝機(jī)容量為4800 kW（兩臺變壓器及5 臺高壓電機(jī)），距離最近鄧林11 萬變電站9 km（負(fù)荷集中在線路末端、電力規(guī)程允許10 kV 電壓損耗±7%）。

3.1 設(shè)計(jì)方案一

采用 JKLYJ-10 kV-240 型導(dǎo)線單回架設(shè)方式。計(jì)算電壓損失率（10 kV 配電工程設(shè)計(jì)手冊IV.TM727-62）：

校核電壓損失ΔU=(PR+QX)/UN R=roL X=xoL

P-線路上通過的有功功率kW；Q-線路上通過的無功功率kVar；R-線路電阻Ω/km；X-線路電抗Ω/km；UN-線路額定電壓10 kV；ro-導(dǎo)線單位長度電阻(鋼芯鋁絞線240型)0.132 Ω/km；xo-導(dǎo)線單位長度電抗（三角形排列鋼芯鋁絞線240 型、幾何均距2.5 m 以內(nèi)）0.357 Ω/km；L-線路長度9 km

功率因數(shù)按照大工業(yè)最低標(biāo)準(zhǔn)設(shè)COSφ＝0.9

視在功率S ＝P/COSφ=4800/0.9 ＝5333 kW

電壓損失率：ΔU%＝（ΔU/UN）×100%＝（1317/10000）×100%＝13.17%

綜合結(jié)論：根據(jù)用戶負(fù)荷理論計(jì)算10kV 線路末端電壓損失率13.17% ＞允許最大電壓損失率7%（2 倍），不符電力行業(yè)規(guī)范要求，電壓損失率過大嚴(yán)重影響用戶設(shè)備運(yùn)行安全及使用效率，此方案不可取。

3.2 設(shè)計(jì)方案二

采用 35 kV 專線架設(shè)方式。

35kV 開關(guān)站及變壓器：從鄧林11 萬變電站出一路35 kV專線架設(shè)至安達(dá)水泥廠，在廠區(qū)內(nèi)建35 kV 開關(guān)站一座，安裝6300 kVA/35 kV 變壓器一臺（按變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)載率80%考慮：6300×80% ＝5040 kVA 正好滿足水泥廠最大裝機(jī)容量4800 kW）。

10 kV 高壓室：根據(jù)用戶負(fù)荷需求及分布，35 kV 變壓器二次輸出單一電壓為10 kV，建10 kV 高壓室，高壓柜一進(jìn)七出分別供給10 kV 高壓電機(jī)5 臺，10 kV 變壓器2 臺。

電力投資、電能損耗及設(shè)備維護(hù)等分析：電力投資方面，通過設(shè)計(jì)成本核算，建設(shè)一條35 kV 專線及一座35 kV 開關(guān)站相比建10 kV 專線增加投資420 萬元（35 kV 專線總投資794.5萬元，10 kV 雙分裂導(dǎo)線專線總投資374.5 萬元）。

電能損耗方面，用戶用電設(shè)備電壓等級實(shí)際為10 kV 及0.4 kV，35 kV 變壓器離用戶設(shè)備較遠(yuǎn)滿足不了整體需求（輸出0.4 kV 利用率不高），需要一次變壓后（輸出單一電壓10 kV）才能滿足用電設(shè)備需求。故35 kV 變壓器相對10 kV 用戶為額外損耗，按照節(jié)能SL7-6300kVA 變壓器考慮，根據(jù)2020 年湖北省銷售電價(jià)及收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，有功空載損耗為5904 度/月，35 kV大工業(yè)用電單價(jià)0.5919 元/度，合計(jì)每月多出電費(fèi)3500 元，每年多42000 元，長年累月必定給用戶帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

設(shè)備維護(hù)方面，由于水泥廠生產(chǎn)時(shí)粉塵較大,環(huán)境污染較嚴(yán)重，增加了35 kV 線路設(shè)備后期檢修維護(hù)成本（一般采用露天安裝），降低了設(shè)備使用壽命。

綜合結(jié)論：采用35 kV 供電方式（與10 kV 供電方式比對），用戶一次投入成本增加，用電設(shè)備（35 kV 變壓器）額外電能損耗增加，設(shè)備維護(hù)成本增加，故此方案不可取。

3.3 設(shè)計(jì)方案三

根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度合理選擇導(dǎo)線截面積（10kV 配電工程設(shè)計(jì)手冊IV.TM727-62）。導(dǎo)線截面積選擇：

Izd（通過最大電流）；P(最大實(shí)際負(fù)荷4800 kw) ；L（線路長度9 km）；功率因數(shù)按照大工業(yè)最低標(biāo)準(zhǔn)COSφ＝0.9；經(jīng)濟(jì)電流密度J 結(jié)合用戶實(shí)際生產(chǎn)利用小時(shí)取0.9。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度核算要求選擇≥400mm2截面導(dǎo)線，當(dāng)前國內(nèi)10 kV 線路設(shè)計(jì)規(guī)劃要求全部絕緣化（湖北省電力公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW-15-009-2009），常用最大截面導(dǎo)線為240 型，極特殊情況采用300 型。

綜合結(jié)論：10 kV 架空線路上使用最大截面積導(dǎo)線240～300 mm2＜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)400 mm2，無法滿足用戶用電負(fù)荷需求，此方案不可取。

3.4 設(shè)計(jì)方案四

采用JKLYJ-10kV-240 型雙分裂導(dǎo)線架空方式。按照單回線路平均分擔(dān)2400 kW 負(fù)荷核算，計(jì)算電壓損失率（10 kV 配電工程設(shè)計(jì)手冊IV.TM727-62）：

校核電壓損失ΔU=(PR+QX)/UNR=roL X=xoL

P-單回線路上通過的有功功率kW；Q-線路上通過的無功功率kVar；R-線路電阻Ω/km；X-線路電抗Ω/km；UN-線路額定電壓10 kV；ro-導(dǎo)線單位長度電阻(鋼芯鋁絞線240型)0.132 Ω/km；xo-導(dǎo)線單位長度電抗（三角形排列鋼芯鋁絞線240 型、幾何均距2.5m 以內(nèi)）0.357 Ω/km ；L-線路長度9 km

功率因數(shù)按照大工業(yè)最低標(biāo)準(zhǔn)設(shè)COSφ＝0.9

視在功率S ＝P/COSφ=2400/0.9 ＝2666.7 kW

綜合結(jié)論：理論計(jì)算按輸送電壓10 kV 考慮（鄧林變電站實(shí)際輸送電壓為10.5 kV），該用戶滿負(fù)荷生產(chǎn)，線路末端電壓最大損失率6.59% ＜允許最大電壓損失率7%，符合電力行業(yè)運(yùn)行規(guī)范要求,故此方案經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠、確實(shí)可行。

線路間隔棒安裝：為了防止大風(fēng)導(dǎo)致雙分裂導(dǎo)線互相發(fā)生鞭擊損壞絕緣層以及降低微風(fēng)震動保護(hù)導(dǎo)線，在大檔距中間（檔距40～45 m 內(nèi)可不考慮）安裝MRJ-5/200 型或者其他形式間隔棒。

4.實(shí)踐應(yīng)用效果檢測

安達(dá)水泥廠采用JKLYJ-10 kV-240 型架空雙分裂導(dǎo)線運(yùn)行2 年后現(xiàn)場采集情況如下：鄧林11 萬變電站安達(dá)水泥廠10 kV 專線輸出（首端）電壓為10.5 kV，安達(dá)水泥廠微機(jī)綜合保護(hù)顯示末端運(yùn)行三相電壓分別為ab 10.31 kV，bc10.29 kV，ac 10.27 kV，最低為10.27 kV。電壓損失率如下：

平衡率2.2%小于允許的最大電壓損失率7%，因此，滿足電力行業(yè)運(yùn)行規(guī)范要求，廠區(qū)內(nèi)所有設(shè)備運(yùn)行正常，達(dá)到了電力行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際應(yīng)用理想效果。圖1 為安達(dá)水泥廠10 kV 高壓控制室安裝現(xiàn)場。

圖1 安裝現(xiàn)場圖

圖2 為安達(dá)水泥廠高壓室微機(jī)綜合保護(hù)現(xiàn)場電壓顯示效果（ab 10.31 kV，bc 10.29 kV，ac 10.27 kV）。

圖2 現(xiàn)場電壓顯示效果

圖3 為安達(dá)水泥廠高壓室機(jī)械表現(xiàn)場電壓顯示效果（ab 10.31 kV，bc 10.29 kV，ac 10.27 kV）。

圖3 現(xiàn)場電壓顯示效果圖

5.結(jié)論

實(shí)踐證明，10 kV 架空雙分裂導(dǎo)線對提高線路的輸送容量、傳輸效率，降低線路電能損耗，提高線路末端電壓質(zhì)量，減少電力部門和用電戶額外投資成本，節(jié)約資源等效果顯著。在實(shí)際投入應(yīng)用中，設(shè)備運(yùn)行正常、降損節(jié)能、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。10 kV 架空雙分裂導(dǎo)線針對負(fù)荷較大用戶和負(fù)荷較重的公用線路及提高10 kV 開關(guān)站輸送能力等方面有一定的實(shí)用性，社會經(jīng)濟(jì)價(jià)值可觀。