劉琦

[摘 要]導(dǎo)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(dǎo)線的應(yīng)用意義重大?；诖耍疚慕榻B了在架空線路中以普通鋼芯鋁絞線為基準(zhǔn)，分別對鋼芯高導(dǎo)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(dǎo)鋁絞線4種節(jié)能導(dǎo)線從技術(shù)性、經(jīng)濟性等方面分析比較，得出新型節(jié)能導(dǎo)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(guān)鍵詞]架空輸電線路、新型節(jié)能導(dǎo)線、技術(shù)經(jīng)濟性

中圖分類號：TM75 文獻標(biāo)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(shù)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(guān)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(dǎo)線的直流電阻決定，另外還有少量的肌膚效應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)線更是一大重要的技術(shù)關(guān)鍵。

二、節(jié)能導(dǎo)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(dǎo)線。新型導(dǎo)線主要通過導(dǎo)線材料性能提升（如導(dǎo)電率為61.5%IACS、62%IACS、62.5%IACS和63%IACS的高導(dǎo)硬鋁，63%IACS軟鋁），導(dǎo)線材料類型優(yōu)化（如采用鋁合金芯、鋁包鋼芯、復(fù)合芯），導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線，都可以稱為節(jié)能導(dǎo)線。節(jié)能導(dǎo)線主要通過三類技術(shù)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(dǎo)電率，實現(xiàn)61.5%～63%IACS的高導(dǎo)電硬鋁，降低線路的電阻損耗，主要產(chǎn)品為鋼芯高導(dǎo)電率鋁絞線：（2）采用具有一定強度和導(dǎo)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(yīng)用條件下，由于基本無導(dǎo)電能力的9%IACS鋼芯被導(dǎo)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(dǎo)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(shù)經(jīng)濟比較

1、導(dǎo)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(zhǔn)導(dǎo)線，從導(dǎo)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(dǎo)線進行比較。比較的邊界條件以10mm冰區(qū)、25m/s基本風(fēng)速，同塔雙回雙分裂導(dǎo)線進行計算。

（1）電磁環(huán)境

導(dǎo)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(yīng)、無線電干擾、可聽噪音等方面。以鋼芯鋁絞線為基準(zhǔn)進行比較，所選的導(dǎo)線外徑、單絲直形狀、絞線方式等方面比基準(zhǔn)導(dǎo)線相同或更好，因此在相同的工況條件下，所選節(jié)能導(dǎo)線電場效應(yīng)、無線電干擾、可聽噪音方面相同或更好。

（2）導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(dǎo)線比普通鋼芯鋁絞線的弧垂特性也好。

（2）風(fēng)偏角

基本風(fēng)速為25m/s時，以南網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計模塊2E1X3-Z3計算，各導(dǎo)線的風(fēng)偏角。

（3）荷載特性

各種導(dǎo)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(fēng)速10m/s。計算各導(dǎo)線的覆冰過載能力。可以看出，4種節(jié)能導(dǎo)線的覆冰過載能力均能過載到20mm以上，滿足10mm冰區(qū)設(shè)計覆冰要求。綜合以上機械特性比較情況，4種節(jié)能導(dǎo)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(dǎo)線的導(dǎo)線、鐵塔、基礎(chǔ)、絕緣子、金具及施工等等分析，4種節(jié)能導(dǎo)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(dǎo)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(zhǔn)，增量投資回收年限，4種節(jié)能導(dǎo)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(dǎo)線的年費用也增加，但除鋼芯高導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)電率鋁絞線、鋁包鋼芯高導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)電率鋁絞線的接續(xù)管與普通鋼芯鋁絞線略有差異，導(dǎo)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(yīng)力轉(zhuǎn)移型特強鋼芯軟鋁型線絞線、碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)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(yīng)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(dǎo)線技術(shù)已日趨成熟，有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可遵循，并且在國能外得到廣泛應(yīng)用。所選的4種節(jié)能導(dǎo)線與普通鋼芯鋁絞線相比，電氣、機械性能相同或相當(dāng)，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(dǎo)電率鋁絞線、鋁合金芯高導(dǎo)電率鋁絞線、中強度全鋁合金絞線及鋁包鋼芯高導(dǎo)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(guān)人員在進行架空輸電線路新型節(jié)能導(dǎo)線應(yīng)用的時候，需要總結(jié)和確定各類導(dǎo)線的使用特點，充分考慮導(dǎo)線的生產(chǎn)能力控制要求，規(guī)范導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)和工程應(yīng)用技術(shù)，在以后的新建線路中，采用節(jié)能導(dǎo)線代替普通鋼芯鋁絞線有很大的推廣前景。

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