2.河北省电力勘测设计研究院 河北省石家庄市 050000）
摘要：导线是架空输电线路的最基本组成部分之一，架线工程投资占工程本体投资30%左右，其对整条架空输电线路的杆塔、基础、绝缘子和金具强度、经济技术指标等起着决定性影响。本工程在导线的选型过程中主要从电气环境影响、电能损耗和载流量、弧垂、过载能力、投资分析和年费用等多个方面对普通钢芯铝绞线、高导电率钢芯铝绞线、铝合金芯铝绞线和中强度全铝合金绞线）进行了详细的技术经济比较。
关键词：输电线路；导线；钢芯铝绞线
引言
经计算比较，四种导线的电气性能、机械性能均可满足本工程的需要。经济比较的边界条件共9个，在88.89%的边界条件下，钢芯铝绞线JL/G1A-400/35的年费用最低，中强度全铝合金绞线JLHA3-425与铝合金芯铝绞线JL3/LHA1-210/220的年费用次之，高导电率钢芯铝绞线JL3/G1A-400/35的年费用略高。
1 工程概况
1.1 路径概况
辛安-成峰500kV线路路径概述
本工程线路经过地区地势为平原，海拔高程在0～50m，地形为平地，交通运输条件较好，施工和运行维护较为方便。
1.2电力系统条件
1）系统额定电压：500kV
2）系统最高运行电压：550 kV
3）功率因数：0.95
4）最大负荷利用小时数：2100小时
5）系统输送功率：系统单回正常输送功率为1200MW，最大持续输送功率为2400MW。
1.3 气象条件
本线路工程设计气象条件见下表。
1.4 杆塔条件
本工程导线截面为4×400 mm2，采用通用设计塔型，直线塔采用5A1、模块、耐张塔采用5A2、5C3模块。
2 导线结构及导线型号
2.1 导线截面及分裂根数
根据系统提资，正常运行输送功率按1200MW考虑，对应的每相电流为1456A，经济电流密度按1.0～1.2考虑，得到的每相导线总截面为1213mm2～1456mm2。采用4×400mm2的结构形式可以满足系统要求。
2.2 导线分裂间距选取
导线分裂间距的选取要考虑分裂导线的次档距振荡和电气两个方面的特性。从电气方面看，有一个最佳分裂间距，在此分裂间距时，导线的表面最大值电场强度最小。
本500kV线路相导线为四分裂、分裂间距为450mm。
2.3 导线的型号选择
在4分裂400m m2规格这一前提下，各种导线的主要技术参数见下表：
3 各类导线的电气性能比较
3.1 导线载流量比较
导线载流量与导线所处气象条件（环境温度、风速、日照强度）有关，在计算导线载流量时，应使导线不超过某一温度，目的在于使导线在长期运行或在事故条件下，由于导线的温升，不致影响导线强度，以保证导线的使用寿命。
各种导线载流量和输送功率见下表：
由上表可知4种导线均能够满足系统要求。各种导线的载流量相差不大，节能导线要比普通导线高出0.8～1.5%。
3.2 交流电阻损失比较
双回路交流输电线路的电阻热损失为：
（3.2-1）
——功率热损耗（MW/km）；
——分裂根数；
——单回路每根导线的额定工作电流（A）；
——导线的交流电阻（Ω/km）。
在计算电能损耗时，导线的交流电阻是随着系统输送功率不断变化的，应分别计算，计算电阻损耗的环境温度为15℃。不同输送功率下的电能热损失见表3.2-2。
表2-4 2000最大负荷利用小时数下的电能热损失（kW•h/km）
从表2-4可看出，三种节能导线与常规导线相比节能效果明显，单位长度年损耗分别为普通导线的97.86%、94.66.%、94.67%。
3.3 小结
（1）同截面的各种导线的载流量和允许输送功率基本相当，均可满足本工程的要求；
（2）三种节能导线与常规导线相比节能效果明显，单位长度年损耗分别为普通导线的97.76%、94.56.%、94.66%。
4 线路造价分析
在同一设计条件下，由于导线机械特性、材质各异，除导线本身的成本外，每公里线路铁塔基数、单位钢耗量、绝缘子和附加金具的种类也略有差异，因而4种导线结构的静态投资是不一样的。
4.1 导线用量计算
根据国网公司统一提供的导线参考价格，各种导线结构的每公里材料量及差价列于表2-10。
由于导线自重及单价的差异，铝合金芯铝绞线JL3/LHA1-210/220和高导电率钢芯铝绞线JL3/G1A-400/35费用基本相当，中强度全铝合金绞线JLHA3-425的导线费用相对较高。
4.2 导线的经济性比较
电价为0.5元/kW•h，年损耗小时数按1000小时，各种导线的经济性比较见表2-12。
表2-12 导线的经济性比较
从以上经济比较可看出：
高导电率钢芯铝绞线JL3/G1A-400/35具有良好的节能效果，但初投资略高于普通钢芯铝绞线JL/G1A-400/35，补偿初投资增量需要8.6年；由于铝合金芯铝绞线JL3/LHA1-210/220导线直流电阻和电阻温升系数小，无磁滞涡流损耗，且初投资费用增加较少，故3.8年即可回收；中强度全铝合金绞线JLHA3-675的导线本体较贵，但同样节能性能较好，补偿初投资增量需要3.33年。
5 年费用
5.1 年费用算法及边界条件
考虑本工程的远景规划，随着输送功率的增加，导线的电阻损耗随之增加。为了进一步比较不同导线结构，本节对4种导线结构在不同输送功率下的年费用进行了计算。
按电力工业部（82）电计字第44号文《颁发“电力工程经济分析暂行条例”的通知》第十五条经济计算-年费行最小法。
5.2 计算结果
按照采用通用设计杆塔，不同输送功率和经济使用年限下的年费用分别见表2-13。
表2-13 正常输送功率的年费用（年最大损耗小时数800h、电力工程回收率8%、10%、12%）
上表中，红色字体为年费用低于普通钢芯铝绞线的年费用。
5.3 小结
经济比较的边界条件共9个，在88.89%的边界条件下，钢芯铝绞线JL/G1A-400/35的年费用最低。
6 结论
同截面的各种导线的载流量和允许输送功率基本相当，均可满足本工程的要求；三种节能导线与常规导线相比节能效果明显，单位长度年损耗分别为普通导线的97.76%、94.56.%、94.66%。
四种导线的机械性能均可满足本工程的要求，中强度全铝合金绞线JLHA3-425弧垂特性最好，三种节能导线的弧垂特性优于或相当于普通钢芯铝绞线，可以增大施放档距，减少塔材；四种导线覆冰过载能力均较优，过载允许覆冰均在21.6mm以上，都能满足轻中冰区的设计要求，且有较大裕度；铝合金芯铝绞线JL3/LHA1-210/220和中强度全铝合金绞线JLHA3-425的垂直荷载相对较小，导线摇摆角相对较大。与典设铁塔间隙圆比较相差不大，个别塔位可采用特殊措施（加重锤、调整塔位）消除摇摆角较大的影响，不会对工程造价造成较大影响。
经济比较的边界条件共9个，在88.89%的边界条件下，钢芯铝绞线JL/G1A-400/35的年费用最低。
参考文献：
[1]500kV输电线路防雷分析及防范措施研究[J]. 周磊，高建伟，李坡. 科技创新导报. 2010（04）
[2]输电线路导线弛度精度的探讨[J]. 王喜梅. 中国城市经济. 2011（29）
论文作者:唐劲飞1,张超2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/8
标签：导线论文; 绞线论文; 功率论文; 年费论文; 铝合金论文; 线路论文; 强度论文; 《电力设备》2017年第10期论文;