摘要：本文对常用的几类节能导线进行了性能和经济性等方面的对比，分析了不同情况下节能导线的选型，从而为输电线路合理选择节能导线提供借鉴和参考。
关键词：节能导线；输电线路；选型
0 引言
作为输电线路的基本构成，导线是输电线路建设中需要重点考虑的一个环节。在输电线路的整个工程建设中，导线的架构与安装成本占到35%左右。输电线路的杆塔、强度以及经济指标等都会受到导线的影响。导线在输送电能时，产生的损耗是无法避免的，只能通过技术的革新与新材料的使用探索如何尽量降低损耗。相比常规导线而言，节能导线不仅可以有效的降低损耗，而且在其他很多方面都具有较强的优势，不管是导线的制造、施工还是运营维护都比一般导线表现出色。
输电线路的节能导线选型涉及很多因素，包括导线可以承载的电流量、摇摆角、杆塔的荷载水平等诸多因素都要充分考虑到才能使导线的选型较为合理。本文比较了常用的三种节能导线的性能，针对不同类型的输电线路指出了不同的选型要求，并在实际选型中提出了相应的建议。
1 节能原理
输电线路发生的损耗90%以上是因为电阻的影响，所谓的节能类导线指的正是具有较小电阻的导线。从图2中可以看出钢芯高导电率硬铝绞线所用的材料其导电率为63%，高于61%，比常规的导线具有更好的导电性能因而使导线电阻可以降低。而铝合金芯铝绞线和中强度铝合金绞线两种节能导线则是对铝合金的内芯与铝线的股数进行了改造，使导线整体的导电率得以增强，以此来使电阻减少。
图1 不同类型节能导线的材料对比
2 节能导线的分类
由于铝合金材料技术的不断发展，以及具有高的导电性能的材料硬铝的出现及优化，我国产生了一些新型节能导线，主要分为如下三类：
2.1 铝合金芯铝绞线
不同于钢芯铝绞线，选用的铝合金材料由于在常规的硬铝中加入了硅和镁等金属元素，从而使导线的塑形和延伸率大大增强，此外可以较大程度的提升导电率，不足之处是会稍微减小导线的机械强度。
2.2 钢芯高导电率铝绞线
以往导线以电工硬铝为材料，而该种新型导线所用的材料是硬铝，它在不改变导线结构、不影响导线机械性能的前提下降低了导线的电阻，从而可以极大增强导电性。目前其在国际上得到了较为广泛的应用。
2.3 中强度铝合金绞线
它将铝合金作为导线的全部材料，在降低电阻增强导电性的同时也可以增加机械强度。
3 导线的性能分析
3.1 导线电阻和载流量
导线的电阻对其输送的容量有着重要的影响，并且较低的电阻率也可以减少导线因为电阻而造成的能量损耗。相比传统的钢芯铝绞线，以上三种节能导线的电阻都较小。此外在导线可承载的流量和最大输送功率方面，三种节能导线之间没有太大差别，其中，电阻稍微高一点的是JL(GD)/GIA-30/25型号的导线。而相比常规导线，节能导线的载流量与最大输送功率均高出1.7%~3.8%左右。
3.2 导线的机械性能
首先在导线的摇摆角方面，铝合金芯铝绞线与中强度铝合金绞线有着较大摇摆角，因而在铁塔等特殊的使用条件下二者有着良好的表现，可以很好的满足对摇摆角有着特殊要求的工程的需要。对于导线过载能力这一指标，节能导线具有较轻的重量以及较大的张力，因而可以更好的承载覆冰的重压。过载覆冰能力较好的导线类型是具有较大张力且重量较轻的JLHA3-335，其次是JL(GD)/GIA-30/25，而过载冰厚较弱的是JL/LHAI-165/170。
3.3 经济性
节能导线的选择需要遵循经济原则，力求节约成本。上述三种节能导线各自具有不同的资金耗费。成本较低的是铝合金芯高导电率铝绞线和中强度铝绞线，这两种导线投入应用后，因为其有着较低的损耗率，仅需半年多的时间就可以收回初始投资。而钢芯高导电率弥补最初的沉没成本大概需要三到四年的时间，尽管其在初始建设时仅需要很少的投资，但导线的损耗率较高，所带来的是因导线损耗而必须付出的维护和保养费用，长期看来并不划算。
此外在节约的成本方面，国家电网公司在十二五期间计划每年对增加输电线路长度约6.5万km,将节能导线在输电线路的覆盖率大约为25%，这样全年共可以节约电能3.6亿千瓦时，若按照每千瓦时0.36元的电价，节省的费用约为1.34亿元。由此可见节能导线所带来的庞大的经济效益。
4 不同电压输电线路的节能导线选型
4.1 110kV、220kV输电线路
110k的输电线路选用的节能导线规格通常为1×240 和1×300 ，而2×400 的导线在220kV线路中应用较多。从下表中可以看出，不同类型的导线在节能方面有着不同的表现。对于钢芯高导电率硬铝导线，其节能水平基本不受横截面积的影响。而中强度铝合金导线和铝合金芯高导电率导线的横截面积越大，节能效果越不明显。
图9 导线节能效果的差异
对于输送电压为110kV和220kV的线路，根据线路所在的不同区域环境以及不同的地理特征应当分别选取适合的导线类型。具体而言，在输电线路处于较差的运行环境中并且运行条件较为落后的情况下或是输电线路跨越较长的距离且有着较少的耐张塔的情况下，选择中强度铝合金绞线较为恰当，因其有着较高的机械强度，从而可以抵抗恶劣的外在条件。当输电线路位于重工业污染较为严重的地区时，可以选用铝合金芯高导电率铝绞线。线路所处的位置比较拥挤，移动和拆迁不方便时，应尽量选择有着较小风偏角的导线如钢芯高导电率铝绞线，从而充分利用不够充裕的空间。此外，当搭建新的线路利用的是原有的老线路杆塔时，为了保证旧有的杆顶的稳固应考虑使用荷载较小的导线。
4.2 500kV输电线路
对于输送电压为500kV的线路，选择钢芯高导电率铝绞线较好，因为它的机械特性较为优良，此外也有很高的节能效果。
5 结语
电力输送系统离不开导线的重要作用，而在电力的输送过程中发生导线的损耗是不可避免的。采用节能导线可以很好的解决这一问题，在输电网络中广泛应用节能导线不仅可以使电能的损耗率极大程度的降低从而降低成本耗费，更可以提升资源的利用效率，减少对环境的影响。节能导线的选型需要综合考虑多种问题，针对的实际情况应区别分析，采用最为合理的节能导线类型。本文对常用的几类节能导线的特点、性能进行了总结。未来电网的进一步发展需要不断更新技术，通过新材料的研发以及新技术工艺的推广使节能导线得到进一步的推广和应用，从而提升电网的智能化与节能化程度。
参考文献：
[1]张庆. 输电线路新型节能导线选型与技术经济比较分析[J]. 中国外资, 2013(20):385-385.
[2]张思祥, 胡俊鹏. 输电线路节能导线选型研究[C]// 全国电网设计技术交流会. 2013.
[3]赖惠君. 输电线路的节能导线选型分析[J]. 电工技术, 2017(5):122-123.
[4]刘新. 抚顺66kV输电线路节能导线选型研究[D]. 华北电力大学, 2016.
论文作者:代长江,宋沅泽
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/30
标签：导线论文; 节能论文; 线路论文; 铝合金论文; 电阻论文; 绞线论文; 强度论文; 《电力设备》2018年第10期论文;