節(jié)能導線在高壓輸電線路設計中的應用研究

梁鵬

（淮北萬里電力規(guī)劃設計院有限公司，安徽 淮北 235000）

導線作為輸電線路最主要的部件之一，它要滿足線路的主要功能—輸送電能的要求，同時要安全可靠地運行，對輸電線路還要求滿足環(huán)境保護的要求，而且還要在經(jīng)濟上合適。因此，對導線在電氣和機械兩方面都提出了嚴格的要求。為了實現(xiàn)長距離電能輸送的目標，在進行輸電線路的設計時，需要通過對導線的選用，進行高壓輸電線路的建設。在當前的導線材料中，鋼芯鋁絞線具有較為良好的性能，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的穩(wěn)定性。通過從電氣、經(jīng)濟兩方面展開性能的對比，傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線具有較高的投資成本，因此，為了提高工程造價水平，往往需要進行節(jié)能導線的選取，能夠有效地減少在輸電線路建設過程中所需要的投資成本和能耗，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)較大的環(huán)境效益。

1 導線的主要類型

當前市面上有多種導線類型，在進行具體的選擇時，如果所選用的類型具有較高的適用性和合理性，那么能夠有效地實現(xiàn)能耗的降低。反之，如果所應用的導線不夠合理，不僅會增加成本的損耗，同時還會影響到電能運輸?shù)男?。在傳統(tǒng)的輸電線路建設過程中，一般以鋼芯鋁絞線為主。當前，我國的社會發(fā)展速度越來越快，也帶動了科學技術的進步，從而促進了導線技術發(fā)展水平的不斷提升，在導線這一領域，取得了很大的突破?，F(xiàn)階段，推出了多種多樣的導線類型，而且在性能上也實現(xiàn)了進一步的優(yōu)化和升級。為了確保電能輸送過程中，所具有的安全性和高效率，避免出現(xiàn)輸電損失，面對當前多種類型的導線，也要進行合理的選擇，不僅要重點關注其性能的安全性和可靠性。同時，還要充分考慮該種導線類型的造價成本，并且也要重視導線所實現(xiàn)的節(jié)能效果，在最大程度上減少生活污染。當前，在市場上有多種導線類型，除了傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線，還有鋼芯、金芯、鋁合金芯高導電率絞線。因此，也要在其具體性能的基礎之上，進行合理的選擇。

2 導線的電氣性能

在具體的工程建設中，為了確保所選用的導線具有較高的合理性，首要考慮的條件就是電氣性能。導線所具有的電氣性能直接影響到在電能運輸過程中所具有的載流量，進而會對電力輸送的效率及具體的能力產(chǎn)生決定性的影響。因此，在進行導線的選擇時，要確保其具有足夠的承載能力，這樣才能夠保障導線具有較大的載流量，即便在運行過程中存在線路事故，也能夠?qū)⑺斐傻陌踩绊懣刂圃谧钚?。電網(wǎng)運行過程中，也要對電能所產(chǎn)生的導線過載流量帶來的影響做到充分考慮。同時，還要結(jié)合具體的氣候變化，針對該項條件所影響的導線性能，做到充分考慮。在進行具體參數(shù)的核算時，要重點關注導線所具有的抗寒、耐熱等性能。如果具有較大的溫差，會使導線受到不利的影響，針對周圍環(huán)境以及溫度的改變，要保障所建設的導線線路具有較強的適應性，這樣才能夠在最大程度上，延長導線使用壽命。對于鋁合金、鋼芯鋁絞線等類型而言，其具體的耐熱范圍控制在80℃以內(nèi)，如果不能夠有效地進行溫度控制，導致其超過了限定的控制范圍，就可能會降低導線性能的穩(wěn)定性，造成其出現(xiàn)故障的概率大大增加，從而帶來較為嚴重的安全隱患。

針對差異性的導線而言，在載流量、輸送功率上都有著不同之處，因此經(jīng)過進行導線輸出功率的計算得知，整體上不存在較大的差距。相比較傳統(tǒng)導線而言，節(jié)能型的導線具有更加顯著的優(yōu)勢，因此在進行電阻損耗的計算時，要確保精準性，同時還要對多種影響因素做到充分考慮，比如，交流電阻、額定電流、分裂根數(shù)等，利用具體的公式，對多種類型的導線參數(shù)展開計算，再分別進行數(shù)據(jù)的比較與分析。在此基礎之上，就能夠有效地對于不同類型的導線所具有的電氣性能，進行綜合判斷，進一步評價所具有的節(jié)能效果。通過計算得知，導線的節(jié)能效果和其輸送效率呈現(xiàn)正相關，導線具有越大的輸送功率，就能越好地實現(xiàn)節(jié)能效果。進一步對比分析各種類型導線所具有的電氣性能，按照性能從高到低選擇了4種導線，分別為鋼芯鋁絞線、中強度全鋁合金絞線、鋁合金芯鋁絞線、高導電率鋼芯鋁絞線。

3 導線的機械特性

進一步對比分析各種類型的導線所具有的機械特性，探索出導線弧垂重量和桿塔之間有著密切的聯(lián)系。因此，在進行導線性能的判斷分析時，也要進行導線所具有的弧垂性的深入分析，如果所處環(huán)境溫度較高，那么在此基礎之上，還要對導線的拉力、自重等要素展開進一步的參考。例如，基于40℃提高導線弧垂計算的精準性，要對其所具有的最小的弧垂做好觀察以及記錄工作。同時，還要進行導線風偏角的計算。一般情況下，如果平均風速處于27m/s，導線能夠達到垂直荷載的最小值。所以要通過塔型設計，盡可能減少風偏角，同時還要針對塑性指標，加強記錄和分析。對于導線而言，所具有的機械特性涉及到多種內(nèi)容，比如，荷載弧垂、風偏角等。以下就針對不同的機械特性，展開不同類型導線性能的比較分析。對于弧垂特性而言，在這些導線中，中強度全鋁合金絞線具有良好的性能。對于其他類型的導線而言，在這一方面不存在較大的差異，而針對水平荷載來說，這些導線類型基本具有同樣的荷載。對于順線張力和垂直荷載這兩方面來看，鋁合金芯鋁絞線都存在偏小的情況。

4 導線選擇的注意事項

4.1 按需求選擇

對于當前的導線市場而言，在進行選擇的過程中，要遵循專業(yè)性的指導意見，避免出現(xiàn)隨意、盲目的選擇。面對多種類型的導線，其種類也具有較高的復雜性，而且導線所具有的使用年限以及具體的造價成本，都會直接影響到電線電路的正常工作，甚至還直接決定了運行的安全性。所以這也說明在高壓輸電線路的建設過程中，導線的選擇具有重要的意義，因此要在遵循保障線路合理性、安全性的基礎之上，對于導線所涉及到的工程成本，進行充分的考慮。同時，還要盡可能地降低生活污染，從噪音能耗以及增擴容量等多角度，進行充分的考慮。因此在電路設計的過程中，也要能夠充分考察導線所存在的噪聲、電磁場等問題，同時還要從經(jīng)濟的角度進行考慮和分析。

4.2 按電氣性能選擇

通常情況下，隨著輸電效率越來越高，也會讓其具有更大的導線載流量，所以在進行導線的選擇工作中，具體應用效果主要體現(xiàn)在電氣性能，這也是在進行導線選擇時一項重要的參考因素。所以，要以承載電流作為優(yōu)先考慮的標準，在具體的電流工作中，也要能夠根據(jù)環(huán)境、天氣以及周圍的情況，對輸電運行的安全性和效率做到充分的考慮。通過對線材指標計算的統(tǒng)計，才能夠提高在不同的溫度條件下所出現(xiàn)的性能改變的可視性水平，從而按照極端的條件之下導線所具有的運行狀態(tài)，對導線材料性能以及環(huán)境在極端性條件所造成的矛盾沖突實現(xiàn)有效的避免，防止其對于電能的傳輸造成不利的影響。

4.3 導線機械特性

在進行導線性能的分析時，一個重要的內(nèi)容就是導線的弧垂，所以也對此提出了基本的要求。通過導線影響因素實驗，能夠?qū)Σ煌膶Ь€條件下所產(chǎn)生的性能影響展開進一步的分析?；谝话愕?0℃環(huán)境之下，在進行桿塔重量的計算時，也要以最小的弧垂作為重點內(nèi)容，同時在眾多影響因素中，還要關注風偏角。通過對塑性指標的有效選擇，能夠?qū)V值起到有效的控制效果，從而實現(xiàn)塔型的固定。這樣能夠滿足不同鋁絞線對于搖擺系數(shù)的要求，能夠滿足上述要求的設計模式也被叫做塔型設計模式。另外，為了對風偏角過大所造成的影響進行有效的處理，可以進一步疊加其高度，也可以通過較為特殊的形狀，防止出現(xiàn)搖擺腳的問題。在具體的處理工作中，要對相關專業(yè)人士的意見做到充分的咨詢和考慮。

5 導線設計中的應用要點

5.1 線材價格

在當前的電網(wǎng)建設中所涉及到的價格成本，一半都來自于各種電氣設備、線路材料。因此，在當前項目成本的控制中，有效地把控電網(wǎng)價格屬于一項關鍵的工作內(nèi)容。對于設計人員而言，在進行線路型號的選擇時，要充分考慮具體的設計要求以及質(zhì)量。在此基礎之上，確保能夠?qū)崿F(xiàn)材料成本的縮小，確保項目預算成本能夠涵蓋實際的成本。在實際設計的過程中，需要考慮的條件包括導線的價格以及具體的性價比。從價格上來看，在當前的導線市場中，高導電率鋁絞線具有著較高的市場價值。

5.2 項目建材損耗

對于鋼材損耗而言，一個具體的決定因素就是耗鋼量以及塔型。同時，在這過程中所收集到的參數(shù)的影響因素也有許多，其中包括線路材料、負荷線路、弧垂度、橫向承擔規(guī)格等方面。在具體的數(shù)據(jù)考察中，根據(jù)相關的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比較普通型的高導電而言，鋼芯鋁絞線具有較大的差異，在損耗率方面處于劣勢的地位。即便這二者從垂直負荷、線材張力等方面都較為相似，但是卻具有一致的耗損率。

5.3 造價和項目成本

為了有效地進行周期項目成本的縮小，從周期上來看，不同類型的線材也有著不同的周期。比如，對于鋁合金高檔線材而言，具體的周期在3年左右。而中等強度的鋁合金線材，周期在4年。對于高層度鋼芯導線以及普通類型而言，甚至能夠達到7～8年的周期，通過進一步綜合實際的成本投入以及對經(jīng)濟性因素的充分考慮，在當前的成本計算中，為了推算投資項目所具有的收益和合理性，也可以將年費用法納入到成本中，實現(xiàn)進一步的推行。通過對各種電線通路所具有的成本消耗、維修運行消耗、線路損耗進行收集，并結(jié)合既得利益的分析，能夠展開進一步的統(tǒng)籌規(guī)劃。具體的方法如下：首先，進行所獲得利潤的轉(zhuǎn)化，讓其成為比率，之后在首年費用總額中加入，并通過對于各種年周期運行的均攤方法，對具體項目所具有的費用消耗以及經(jīng)濟優(yōu)勢進一步的明確。在對線路材料展開統(tǒng)籌規(guī)劃的過程中，設計人員要計算所需要的預算額度，同時還要注意以下事項：首先，對項目資金來說，要通過分批發(fā)放的方式，按照2年為一般壽命周期，5年要進行總體規(guī)劃的60%的發(fā)放，而在第二年按照一定的規(guī)律，進行剩下的40%的發(fā)放；其次，對于年損耗數(shù)量來說，以3100h作為最高限額，具體的設備維護損耗率設置為13%。同時在總投資中，以占比10%為具體回收率的標準，最后還要按照當前的實際計費電價，對全年所產(chǎn)生的費用消耗做到進一步的規(guī)劃。設計人員要充分結(jié)合以往的經(jīng)驗以及實際情況，做好考察工作，同時還要對導線類型展開科學的次序排列，按照高導性、中導型、低導型、一般型展開類別的劃分。根據(jù)具體的計算結(jié)果得知，從年費用由低到高，進行了不同類型導線的排序，分別為鋼芯高導電鋁絞線、中強度鋁合金絞線、鋁合金芯高導鋁絞線。

6 結(jié)語

綜上所述，在高壓線路的輸送過程中，一項重要的設備就是導線，這也直接影響到線路能否順利的運輸。本文針對當前所具有的不同類型的導線，從性能上展開了比較分析得知，傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線不僅具有較高的投資成本，同時也難以實現(xiàn)良好的節(jié)能效果。因此，在進行導線的選擇時，要優(yōu)先選擇節(jié)能型導線，不僅能夠有效地降低能耗，同時還能夠控制工程造價成本、提高造價水平、減少資金投入，實現(xiàn)較大的環(huán)境保護效益以及經(jīng)濟效益。