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摘要：导线的选择是高压输电技术的重要环节，它对线路的输送容量、传输性能、环境问题（静电感应、电晕、无线电干扰、噪声）等输电线路的技术、经济指标都有很大的影响。本文在此从一个具体的110kV输电线路工程的导线选型分析设计来探讨在实际输电工程中对导线选择的研究。
关键词：110kV输电线路；导线选型；地线选型
一、概述
该110kV输电线路工程所处地区电网网架结构比较薄弱，全区无500kV电网和大电源支持，所需电力全部由区外电网受进，供电能力和供电可靠性均受限制。各区县220kV、110kV变电站布点少，网架布局不完善，变电容量分布不均，未能深入负荷中心。农村35kV线路供电距离长，挂灯笼现象严重，线损高，供电安全可靠性较差。因此需新建一批110kV输变电工程，以解决该地区供电能力不足的问题。
该工程线路自220kV甲变110kV构架起，至拟建110kV乙变110kV构架止。新建线路总长约21．3km，全线单、双回路角钢塔架设，其中单回路长约0．3km，双回路长约21．0km，新建线路导线截面1×300mm2。并根据系统通信方案，自220kV甲变至拟建110kV乙变随新建架空线路架设1根24芯OPGW光缆，线路长约21．2km，从而形成甲－乙24芯光缆通道。该工程首先利用GPS进行电力线路、危险设施等现场障碍物的定位调查，以补充地形图及卫片资料信息量的不足，使得优化排位结果更接近现场实际情况。本工程沿线地貌为冲积平原，地形平坦开阔，起伏较小，线路沿线主要道路有省道、县道、村村通，交通条件一般。按照《国家电网公司输变电工程工艺标准库》相关工艺标准，根据当地的气象条件，导线设计覆冰厚度为10mm，地线设计覆冰厚度应较导线增加5mm（仅针对地线支架的机械强度设计）。本工程线路中甲变110kV配电装置共有14个出线间隔，向西出线，乙变110kV配电装置共有4个出线间隔，向北出线，本期线路利用甲变110kV配电装置北起第三、第四出线间隔出线，分别进入乙变110kV配电装置对应间隔。下面就该线路的导线和地线选型做具体分析。
1、导线选型
1．1导线型号的确定
在高压输电技术中导线的选择是十分重要的环节。在输电线路中，导线既要满足输送电能的要求，同时也要安全可靠运行，且在经济上是合适的，因此，对导线在电气和机械两方面都提出了严格的要求。
本电力系统条件：
系统额定电压：110kV；系统最高运行电压：121kV；系统正常输送功率：25MW～49．5MW；事故时每回极限输送功率：49．5MW；功率因数：0．95；最大负荷利用小时数：2017小时；年损耗小时数：800小时；上网综合电价：0．387元/度。在导线选型时原则上应综合考虑的因素有：经济电流密度、允许载流量、对环境的影响（包括无线电干扰、电晕噪声等）、必要的机械强度、电能损耗、回收初投资年限、年费用等。为推动新技术、新材料、新工艺应用，主要采用节能类导线，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。根据系统对导线截面的要求，本工程新建线路导线截面为300mm2。本工程主要选择了钢芯铝绞线与上述三种导线进行比较。参选导线参数如表1所示。
表1 导线型号及技术参数表
综合比较可以得出以下结论。从电气性能方面分析：4种导线载流量基本相同，均可满足本工程要求；b、c、d三种导线电能损耗较小，在上网电价较高时，表现出一定的节能优势。
从机械特性方面分析：b导线弧垂特性最好，a、d导线基本相近，c导线略差；四种导线覆冰过载能力基本相近；对杆塔的荷载a导线最小，b、d导线略大，c导线最大；a导线风偏角最小，d、c、b导线风偏角依次增大。四种导线机械特性基本相近，由于b、c导线风偏角较大，不能直接使用国网通用设计塔型，本工程亦不推荐采用。从经济性比较：a导线年费用最低，b、c、d导线年费用略高。由于本工程系统输送容量较小，最大负荷利用小时数较低，在不更换已有线路导线的情况下，对于节能导线而言，节能效果并不明显，且钢芯铝绞线（JL/G1A－300/25）从电气特性、机械特性均能满足本工程需求，从经济特性上看，在本工程系统输送容量较小的情况下相对具有优势。通过以上分析，考虑导线制造、设计、施工、运行经验，钢芯铝绞线JL/G1A－300/25作为110kV线路通用导线，在本地区有着丰富的运行经验，因此本工程推荐导线采用JL/G1A－300/25钢芯铝绞线。根据可研评审意见，本工程全线为d1级污秽区。导线悬垂绝缘子串采用复合绝缘子，导线跳线绝缘子串采用防污瓷绝缘子，导线耐张串采用防污瓷绝缘子（构架用）和普通玻璃绝缘子（杆塔用）。
根据可研评审意见，本工程全线采用角钢塔架设；基础形式为台阶基础、板式基础和钻孔灌注桩基础。在导线截面和分裂方式的选取中，要充分考虑导线的机械特性。高压线路能安全可靠地进行，导线要有优良的机械性能和一定的安全度。本工程新建线路为架空线，乙变终期规划容量为3×50MVA，110kV出线4回。根据可研评审意见，本工程新建线路导线截面选择300mm2，其持续极限输送容量为107．7MVA（环境温度40℃）～133MVA（环境温度25℃），可以满足远景供电需求。
1．2地线及OPGW光缆型号的确定
根据上述分析，本工程导线推荐采用JL/G1A－300/25钢芯铝绞线。根据国家电网公司《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545－2010）规定，与300mm2截面配合的架空地线标称截面不应小于80mm2。同时结合系统通信方案：本工程随新建线路采用一根GJ－80镀锌钢绞线和一根24芯OPGW光缆作为地线。OPGW光缆作为通信通道及架空地线安装在架空电力线路上，其选型必须满足以下四个条件。①光缆中信息的传输、衰耗应满足通信的要求。根据通信专业的要求，本工程光缆采用G652光纤，该光纤技术指标如下。
图1 单相接地短路电流曲线
由图1可见，当甲变发生单相接地短路时，本期新建线路地线上返回短路电流最大为19．244kA。当本工程线路部分采用1根GJ－80和1根24芯光缆时，对短路电流分配的比例约为1：4，故OPGW光缆其实际流过的返回电流约15．395kA。短路电流的持续时间取决于主保护的动作时间加相应断路器全分闸时间，本工程按照短路电流持续时间0．25秒对OPGW光缆热稳定进行校验。本工程初步选定的OPGW光缆其允许短路电流为16kA（0．25秒，40～200℃），短路电流容量为64kA2?S，具体型号满足参数要求即可。
③必须有足够的机械强度及耐振疲劳强度，从而达到输电线路上电气性能和机械性能应相互配合的要求。
④地线、光纤复合架空地线的设计安全系数宜大于导线，与另一根架空地线机械特性应尽量接近。本工程随新建线路架设1根24芯OPGW光缆，光缆路由长约21．2km，形成甲变－乙变的24芯光缆通道。乙变通过甲变接入该地区光纤通信网络，并沟通至地调。根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）的要求，本工程OPGW光缆铝包钢单丝直径2．8mm。
2导线、地线的机械物理特性
2．1导、地线参数
本工程使用的导、地线具体参数及使用条件见表3。
表3 新建线路导线、地线机械特性表
2．4 导线、地线防舞
导线舞动是危害输电线路安全稳定运行的一种严重灾害，输电线路舞动具有发生机理复杂、防治难度大和破坏力强的特点，是架空输电线路领域的难题。目前认为舞动的发生主要取决于三方面的因素，即覆冰、风的激励和输电线路的结构及参数。对照本地区电网舞动分布图，本地区舞动发生情况较少，舞动区域分为1级区和0级区，没有2级及以上的舞动区。本地区大部分区域为0级舞动区，1级舞动区主要分布在西部的平原地区、东部的平原和丘陵地区等。本工程位于1级舞动区，根据电网舞动分布图使用相关规定，可不考虑加装防舞装置。
结束语
本工程在导线选型上综合比较了钢芯铝绞线、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的电气性能、机械性能和经济性，最终采用钢芯铝铰线。钢芯铝绞线导电率较高，可以达到同等截面铜导线的61%，线损最小，能源利用率较高。另外确定了地线及OPGW光缆的选型方案及导线、地线的防振防舞措施。该110kV输变电工程对导线及地线的选型方案可供同类型的输变电工程作为参考，从而去确定最优的选型方案，以满足各种性能要求。
参考文献：
［1］郭志涛，马杰，王永瑞．220kV线路增容改造的耐热导线选型［J］．机电信息，2017（36）：83+85．
［2］赖惠君．输电线路的节能导线选型分析［J］．电工技术，2017（05）：122－123．
论文作者:徐恒波,陈亮
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/26
标签：导线论文; 地线论文; 线路论文; 工程论文; 光缆论文; 截面论文; 绞线论文; 《防护工程》2019年第6期论文;