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摘要：本文首先介绍了节能导线的分类，并以假设±800kV线路模型为例，对各种节能导线与普通钢芯铝绞线进行技术经济比较，分析利用节能导线后的经济效益和社会效益，提出推广及节能导线的合理建议。
关键词：节能导线；特高压直流输电；型线；年费用法
0引言
进入21世纪，国家大力提倡节能减排和使用新能源。我国政府正在以科学发展观为指导，加快发展现代能源产业，坚持节约资源和保护环境的基本国策，把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置。根据我国经济发展和能源分布格局，按照电力中长期发展规划，需要将西南水电、西北火电、西部光伏发电、风力发电等各类形式的电能输送到中东部负荷中心。预计未来15 年内我国需要建设的直流输电工程超过30 项，输送总容量超过1.5 亿千瓦[1-4]。因此，非常有必要研究特高压直流输电线路的节能导线的选择。
本文以±800kV直流输电线路模型为例，对各种节能导线与普通钢芯铝绞线进行技术经济比较，提出推广及节能导线的合理建议。
1节能导线选择.
目前国内节能导线主要分为软铝类节能导线、高导电率钢芯铝绞线、中强度铝合金绞线、高导电率硬铝类节能导线等。
碳纤维复合材料芯软铝绞线更适宜在老、旧线路改造中应用，以充分发挥其高运行温度的优势。在施工条件较好的新建线路中，经过技术经济比较，特强钢芯软铝绞线也勉强可以采用。但总体来说，软铝类节能导线更适合解决增容问题，并不适宜在新建的输电线路工程中推广应用。
铝合金芯铝绞线（圆铝和型铝）、中强度全铝合金绞线、钢芯高导电率硬铝绞线从全寿命周期经济性、施工和运行方便性、通用设计匹配性三个方面都有良好的表现，目前国内产能和制造水平也可满足工程招标要求，因此适合在新建线路中全面推广。
2导线型式选择
根据系统方案的要求，综合考虑电流密度以及电磁环境等因素，选用的截面为6×630。根据截面，选择了前文所述3种类型节能导线与钢芯铝绞线进行比较，分别为：高导电率钢芯铝绞线、铝合金芯铝绞线、中强度铝合金绞线。其中铝合金芯铝绞线分别考虑圆线结构和型线结构。鉴于目前国内硬铝单线生产水平，高导电率硬铝分别选取可大规模化工业生产的61.5％IACS（L1）硬铝和可已具备规模化生产的62.5％IACS（L3）硬铝，所选参比的节能导线型式详见表2.1所示。
从上表可以看出：
（a）荷载方面，节能导线水平荷载基本相同；除铝合金芯型铝绞线JL1X/LHA1-575/210的垂直荷载较钢芯铝绞线略有增加外，其余线型垂直荷载较钢芯铝绞线相当或较低；中强度铝合金绞线JLHA3-675和铝合金芯型铝绞线JL1X/LHA1-575/210的额定拉断力均较常规的钢芯铝绞线JL/G1A-630/45大。
（b）弧垂和塔高方面，从上表拉重比那栏数据可以看出，中强度铝合金绞线JLHA3-675的弧垂性能最好，铝合金芯型铝绞线JL1X/LHA1-575/210的弧垂性能较差，钢芯高导电率铝绞线JL3/G1A-630/45的弧垂性能与钢芯铝绞线基本相同；铝合金芯圆铝绞线JL1（3）/LHA1-465/210的弧垂特性较钢芯铝绞线略差。
2.2电气特性分析
①电流密度方面，输送额定容量5000MW时，参比各线型的实际电流密度处于0.58 A/mm2～0.83A/mm2，小于参考的经济电流密度；②输送能力方面，参比各导线方案在温度70℃时均能满足系统输送功率5000MW时载流量的要求；③传输效率方面，所有参比线型的传输效率均在97.0%以上，表现出极好的传输效率；④导线表面最大场强、地面合成场强、离子流密度、无线电干扰和可听噪声等电磁环境参数均表现出随分裂导线子导线直径的增大而减小的趋势，所有参比线型的电磁环境指标均满足规程规范的要求。
2.3经济型分析（年费用）
采用目前最为常用和有效的综合评比方法—年费用法对各参比线型进行综合经济比较，在给定的边界条件下，分别计算了电价为0.3元/度、0.4元/度、0.5元/度、0.6元/度时各线型方案的年费用，结果如下：
（a）节能效益比较，各节能导线与普通钢芯铝绞线6×JL/G1A-630/45相比，型线结构的铝合金芯铝绞线节能效果最为显著，负荷利用小时数从4000h～5000h时，经济运行年限内每公里线路节能总量分别达162.5～243.9万度，节能效益十分显著；
（b）年费用比较，为便于比较分析和说明，特将630mm2系列线型6×JL/G1A-630/45、6×JL1/LHA1-465/210、6×JL3/LHA1-465/210、6×JLHA3-675、6×JL3/G1A-630/45、6×JL1X/ LHA1-575/210依次编号为线型①、线型②、线型③、线型④、线型⑤、线型⑥；各线型方案的年费用按优劣顺序排序汇总如下表所示。
从上表可以看出，当电价较低或年最大负荷损耗小时数较小时，线型⑥—6×JL1X/LHA1-575/210年费用最优。
3节能效益评估
①经济效益，当电价为0.3元/kWh，损耗小时数τmax=3000h，若推广应用铝合金芯型铝绞线6×JL1X/LHA1- 575/210达到1000km，则每年可减少线路损耗分别为14774.33万kWh和8130万kWh，每年可分别节约4432.3万元和2439万元；当电价为0.3元/kWh，损耗小时数τmax=3000h，若推广应用铝合金芯圆铝绞线6×JL3/LHA1-535/240达到1000km，则每年可减少线路损耗9396万kWh，每年可节约2818.8万元。可见，采用节能导线后，经济效益十分显著。
②社会效益，如果推广应用铝合金芯型铝绞线6×JL1X/LHA1-660/240（线型Ⅵ）或6×JL1X/LHA1- 575/210（线型⑥）达到1000km，则每年可减少线路电能损耗分别为10332.7万kWh和5408.3万kWh，折合标准煤分别为3.32万吨和1.74万吨，减少二氧化碳排放分别为8.69万吨和4.55万吨，减少二氧化硫排放分别为280吨和150吨，减少氮氧化物排放分别为250吨和150吨；如果推广应用铝合金芯圆铝绞线6×JL3/LHA1-535/240达到1000km，则每年可减少线路损耗6747.3万kWh，，折合标准煤2.17万吨，减少二氧化碳排放5.67万吨，减少二氧化硫排放180吨，减少氮氧化物排放160吨。
4.小结
①当系统输送容量越大、最大负荷年损耗小时数越多、电价越高时，节能导线的经济性越明显；
②当电价较低或年最大负荷损耗小时数较小时，630mm2系列的线型⑥—6×JL1X/LHA1-575/210年费用最优。
③在负荷损耗小时数和电价较高时，节能效益占比较大，经济性的优越型凸显出来。
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论文作者:郭瀚
论文发表刊物:《电力设备》2015年4期供稿
论文发表时间:2015/12/3
标签：导线论文; 绞线论文; 节能论文; 铝合金论文; 线路论文; 电价论文; 分别为论文; 《电力设备》2015年4期供稿论文;