摘要：随着碳纤维复合芯导线的进一步推广应用，与该导线相关的规程、规范在逐步完善，但未就该导线施工图设计定位温度取值作出明确规定，现对工程设计中常用的碳纤维复合芯导线定位温度取值方法展开对比讨论，并给出推荐取值办法。
关键词：定位温度；碳纤维导线；施工图设计
0引言
碳纤维导线因具有质轻、强度高、低弧垂、倍容输电、耐腐蚀、损耗小、使用寿命长等优异性能而得到广泛应用。自2013年碳纤维芯棒国家标准出台以来，国家电网公司陆续在全国各省市开展了碳纤维导线应用。
已建线路应用增容耐热导线时，应首先校验已建线路杆塔的使用条件，其次满足设计规程中相关交叉跨越距离要求。在确定导线型号、安全系数与平均运行应力后，在给定气象条件下，根据电线力学计算即可得出临界档距与控制应力，进而计算出定位温度下的导线应力和定位K值。
本文就碳纤维导线施工图设计时，导线定位温度展开讨论。
1碳纤维导线的增容特性
碳纤维导线通过提高允许运行温度，以提升单位输送容量，等截面前提下载流能力显著优于普通导线，最高可以实现提高100%输送容量。
根据以往工程设计方法，总结计算方法如下。
2经济电流密度运行温度对比法
一般工程设计按经济电流密度选择导线截面，并以最高气温弧垂来校验对地和交叉跨越的安全间距。鉴于导线达到允许温度的时间在全年运行中所占比重很小，一般不要求对允许温度弧垂校验安全距离（200m及以上档距的重要交叉跨越除外）。
碳纤维导线应用于公网局部改造中，大部分时间导线按照对应普通导线的经济电流密度运行，因此按照以下步骤开展计算。
第1步，计算钢芯铝绞线和碳纤维导线在不同环境温度（10°C-40°C）下，满足钢芯铝绞线经济输送容量的导线温度。经济电流密度取0.9A/mm2。
第2步，求得钢芯铝绞线和碳纤维导线温度差值，将差值加到钢芯铝绞线定位温度--40℃之上。
第3步，在系统N-1运行情况下，计算钢芯铝绞线70℃时对应的碳纤维导线温度，验算对重要交叉跨越物的安全距离。
按照以上计算方法，选取代表性算例如下：某220kV输电线路，变电站进出线段采用1×LGJ-400/50导线，其余段均采用2×LGJ-400导线，现拟将1×LGJ-400/50导线更换为1×JLRX1/F1B-500/50导线，两种导线主要参数对比见表1。
表1 导线参数对比表
经计算，2×LGJ-400钢芯铝绞线和1×JLRX1/F2B-500/50碳纤维导线在不同环境温度下，满足2×LGJ-400导线经济输送容量的导线温度见下表2。
表2 导线温度对比表
由表2知，导线运行温度差值在12-13℃。钢芯铝绞线定位温度为40℃，考虑差值温度后，并适当考虑定位裕度，碳纤维复合芯导线定位温度建议取60℃。
在系统N-1运行情况下，导线计算温度见表3。
表3 导线温度对比表
因此，对重要交叉跨越处，碳纤维复合芯导线验算定位温度取120℃。
3极限运行温度差值法
根据GB 50545规定，对于允许温度为70℃、80℃的导线，须分别按照为40℃、50℃定位弧垂校验导线对地和交叉跨越间距，因此极限运行温度与定位弧垂温度有30℃差值。
在系统N-1运行情况下，由表3知，对应于2×LGJ-400导线允许温度70℃，JLRX1/F1B-500/50导线温度为120℃，减去30℃，定位温度取90℃。
对重要交叉跨越处验算定位温度仍取120℃。
4按发热条件计算法
对于未按经济电流密度选择截面、导线输送负荷较高且持续稳定，须按实际输送负荷计算，环境温度取最热月的平均最高气温。
按照以上计算方法，选取代表性算例如下。某热电厂双回110kV送出线路，线路采用1×LGJ-300导线，电厂扩建后输送负荷由150MW提高至300MW，拟采用更换碳纤维导线的方案满足送出需求。经核算已建杆塔使用条件，拟更换为1×JLRX1/F1B-360/40型碳纤维复合芯导线，两种导线主要参数对比见表4。
表4 导线参数对比表
经计算，环境温度取35℃、风速0.5m/s、辐射系数0.9、吸收系
数0.9、日照强度0.1W/cm2等条件下计算载流量，导线温度90℃时满足系统规划最大载流量要求。因此，须按90℃定位弧垂校验导线对地和交叉跨越间距。
在系统N-1运行情况下，碳纤维复合芯导线运行温度提高至长期允许使用温度160℃，对重要交叉跨越处按该允许温度验算。
5 结论
经济电流密度运行温度对比法与极限运行温度差值法，适用于一般按经济电流密度运行的输电线路。显然，极限运行温度差值法，机械的套用了GB 50545规程中关于普通导线定位温度的结论，不建议采用。经实际工程检验，采用经济电流密度运行温度对比法，碳纤维复合芯导线的定位与验算温度取值合理，推荐采用。
对于未按经济电流密度选择截面、导线输送负荷较高且持续稳定，应按实际发热条件计算，确定碳纤维复合芯导线的定位与验算温度。
参考文献
[1] 张金玉,杨作新.碳纤维导线在输电线路应用中的相关计算[J].中国电力规划设计协会供用电设计分会技术交流会论文集,2010, 358-360.
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[5] GB/T 29325-2012.架空导线用软铝型线[S]. 2012.
作者简介：
张慧芳，1986，男，工程师，研究方向为架空输电线路的设计和研究；
李喆，1983，男，高级工程师，研究方向为架空输电线路的设计和研究；
陈萌，1986，男，工程师，研究方向为架空输电线路的设计和研究；
田龙龙，1991，男，工程师，研究方向为架空输电线路的设计和研究；
论文作者:张慧芳,李喆,陈萌,田龙龙
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/5
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