摘要：在电力生产和传输过程中，会消耗大量的资源和能源，通过使用节能型材料降低电力生产、传输过程的能耗，是电力行业可持续发展的基本措施。近年来，节能导线的研究和应用受到了越来越广泛的关注，进一步降低导线自身电阻，实现传输过程的零能耗、低能耗，既符合节能环保目标，又能帮助电力企业降低电力生产和传输的成本。因此，对节能导线在输电线路中的应用进行研究具有重要的现实意义。
关键词：节能导线; 输电线路; 应用方法
节能导线由于自身电阻小，导电能力远高于一般钢芯铝绞线，在输电线路中的应用可以降低线路损耗，提高电力传输的节能型。目前使用较多的节能导线包括中强度铝合金绞线、铝合金芯铝绞线和钢芯硬铝绞线等。本文将对新型节能导线及其生产制造进行介绍，探讨节能导线在输电线路中的应用及节能效果。
1 节能原理
输电线路损耗主要由电晕损耗和电阻损耗组成，在电晕损耗基本相同的的情况下，输电损耗主要由导线的直流电阻所决定。在交流输电中，还有少量的集肤效应和铁芯引起的损耗，这一部分的损耗约占输电损耗的2－5％。因此，可以说，导线直流电阻的大小决定了输电线路损耗的多少。
2 节能导线的类型
节能类导线是指与普通钢芯铝绞线相比在等外径（等总截面）应用条件下，通过减小导线直流电阻，提高导线导电能力，减少输电损耗，达到节能效果。目前，提出普及推广应用的节能类导线主要包括：钢芯高导电率硬铝绞线、铝合金芯铝绞线和中强度全铝合金绞线三种。
钢芯高导电率硬铝绞线采用63%IACS高导电率铝线(国际退火铜导电率为100%IACS)，替代普通钢芯铝绞线中的61%IACS铝线，与铝截面相同的普通钢芯铝绞线相比，由于铝线导电率的提高，可使导线整体直流电阻值降低，导电能力提高，电能损耗减少。
铝合金芯铝绞线采用53%IACS高强度铝合金芯替代普通钢芯铝绞线中的钢芯和部分铝线，导线外部铝线与普通钢芯铝绞线铝线相同。在等总截面应用条件下，由于基本无导电能力的9%IACS钢芯被铝合金芯替代，所以铝合金芯铝绞线的直流电阻比普通钢芯铝绞线更小，因此提高了导电能力。
中强度全铝合金绞线全部采用58.5%IACS中强度铝合金材料，与等总截面的普通钢芯铝绞线相比，同样由于铝合金材料替代了钢芯，相当于增大了导线的导电截面，使导线的整体直流电阻值降低，提高了导电能力。
3 节能导线的选用
节能导线的试点应用主要考虑直流电阻的降低，以减少线路损耗，达到节能降耗的目的。通知中提供了钢芯高导电率铝绞线、铝合金芯铝绞线、中强度全铝合金绞线，这三种导线是国内比较常用的三种节能导线，与原来线路上使用的钢芯铝绞线相比这三种导线在直流电阻上均有降低。采用节能导线对新建线路影响最大的就是导线的价格、金具的使用、杆塔使用。因此本工程将从导线价格、载流量、对金具使用的影响、对杆塔使用的影响、节能效果、生产制造以及全寿命周期费用的角度来对节能导线进行分析、选择。
3.1 导线价格比较
导线单公里价格表(铝锭价格按基础价16500元/吨计算)
从节能导线单公里价格表上看，钢芯高导电率铝绞线单公里价格最贵，比中强度全铝合金绞线单公里高了0.2万元/km，比铝合金芯铝绞线单公里高了0.89万元。
3.2 导线配套金具的比较
选用节能导线对线路金具影响较小，仅需要对耐张线夹、接续金具特殊考虑，耐张线夹、接续金具价格对线路本体造价影响不大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.3 对杆塔使用条件的影响
节能导线与普通导线外径相差很小，导线风荷载相差很小，水平荷载差别不大；钢芯高导电率铝绞线与普通导线完全一致，对间隙没有影响；铝合金芯铝绞线、中强度全铝合金绞线单位质量比普通导线要小，对导线风偏角影响较大；铝合金芯铝绞线、中强度全铝合金绞线风偏角接近，与普通导线风偏角大4-5度左右，对直线塔使用影响较大。在使用通用塔的情况可以通过将直线塔采用更大一级风速区通用塔，或者通过将摇摆角不满足直线塔换耐张塔满足间隙要求。采用大一级风速通用直线塔或将直线塔更换为耐张塔，均会造成本体费用增加。
不同导线弧垂特性有差异，对普通导线和三种节能导线的弧垂做了比较。由下表可以看出节能导线中铝合金芯铝绞线弧垂性能最差。中强度全铝合金绞线仅在29m/s风速区比钢芯高导电率铝绞线弧垂小。
4 节能效果
节能导线直流电阻降低，以减少线路损耗，达到节能降耗的目的。直流电阻越小有功损耗越小，节能效果越好。下表给出了不同导线的有功损耗，本线路最大损耗小时数为2300（对应最大负荷利用小时数为4000小时）的单公里电阻损耗，计算时最大负荷取262MW，功率因素0.90。
从节能效果上看中强度全铝合金绞线最好，但是选用中强度全铝合金绞线会造成线路本体投资的增加，要以全寿命周期费用的角度去分析、比较、选择。
5 全寿命周期
可以看电价对全寿命周期费用影响较大，在电费小于0.5元时钢芯高导电率铝绞线全寿命费用最低，电费大于0.5元时中强度全铝合金绞线全寿命周期费用最低。在全寿命周期费用计算过程中最大负荷利用小时数采用2300时，实际现有线路仅带很少负荷，因此在现阶段本工程采用钢芯高导电率铝绞线比较合适。
6节能导线的应用方向
首先，节能导线的节能原理就是对同等直径的普通普通钢芯铝绞线进行改造，从而减少其直流电阻以达到提升导电率的一种导线，从而达到对输电流程的电能节约的效果，但是各类导线的特征和参数存在差异性，所以在运用的方向也有所不同。即如高导电率钢芯铝绞线，与一般的普通钢芯铝绞线差别主要在于其导电能力方面，而机械特征方面则并无太大差别。因而可以代替一些普通的钢芯铝绞线的运用范畴，而且施工过程中并不用考虑其机械特征，从而节约了施工的成本和时间。另外，中强度的铝合金绞线则是所有节能导线中节能效果最佳的导线，所有可以运用在一些大功率输送或者以最大负载运行的电路里，不过由于其本身张力过高，所以要求耐张塔设计足够稳固，这就往往需要在建设过程中消耗更大的钢材，而且铝合金芯铝绞线在实际使用时还可以根据其材质的物理特性，运用在一些恶劣的环境中。例如铝合金芯铝绞线本身耐腐蚀性较强，不容易老化，所以可以运用在一些特殊的环境，比如酸性、碱性环境等等，这样可以有效保障导线长期通畅，又能提升导线的使用寿命，降低维护和替换的成本。即便如此，也不可忽视施工过程中的相应的保护措施，例如中强度铝合金绞线在质量方面也要远远小于一般普通的钢芯铝绞线，虽然硬度足够，但是在放线过程中仍需要注意缓慢进行，以避免导线表面出现擦伤和划痕，从而保证运行过程中，受到的电晕损失和无线干扰都能有效降低，保证稳定的输电效率。此外，若一些输电工程或者电网采用了节能导线，而且年损耗小时与输送功率都很大，则可以考虑对导线数量增加，同时保持维护和替换回收时间在 3 年以下; 且年损耗小时与输送功率都很小，则可以延长回收和替换的时间到 10 年，甚至是 15 年。
结语
随着节能导线的种类、材质以及结构不断的改变和革新，导线的输电效率也日益趋于理性状态，不过节能导线的替换和普及也不是一个迅速的过程，这往往需要根据特殊的环境以及外界的干扰因素进行综合考虑，同时充分利用各类节能导线的机械、导电等各项特点，从而发挥节能导线的最大应用价值为电力行业以及更多的用户提供服务。
参考文献
[1]秦君，杜欣慧.新型节能导线在500k V输电线路设计中的选型方法[J].电气技术.2015，12( 12) : 65～67．
[2]张政.节能导线在输电线路中的推广应用浅析[J].通讯世界.2014，11( 11) : 144．
[3]席菲菲.简析新型节能导线在输电线路工程中的运用[J].科技展望.2014，11( 11) : 144～147．
论文作者:赵馨,张鹏程,施怀礼
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/21
标签：导线论文; 节能论文; 绞线论文; 铝合金论文; 电阻论文; 线路论文; 强度论文; 《电力设备》2018年第15期论文;