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论高压输电线路设计中节能导线的作用

2020-05-11 461 上传者：管理员

摘要：分析表明，节能降耗的实际需要，节能型导线成为输电线路设计中重要选择之一。阐述科学选择导线类型，既要考虑能耗的高低，又要考虑其成本大小，还要考虑导线在输电中的技术参数。

关键词：
节能导线
超高压
输电线路
输送容量
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在高压架空输电线路中，导线是非常重要的设备，主要是负责长距离传输电能。因此，电气性能是选择导线时必须考虑的首要因素，同时还要考虑导线的工程造价。因为，导线是影响高压架空输电线路电能传输性能的重要因素，既要考虑到导线的电气性能，又要考虑导线的机械性能，还要考虑其经济成本。当然，如果选择的导线合适，则能够最大可能地降低能耗^[1,2,3,4]。

如果所选择的导线不合适，则会降低电能传输效率，增加电能传输的成本。从传统的输电线路来看，主要用的是普通的钢芯铝绞线。但是，随着现在人们的节能环保理念不断增强，如何减少电能损耗已成为导线选择的首要因素。所以，现在需要对导线的电气性能、经济成本及节能降耗等方面进行全面深入地分析，从而选择最为合适的导线。为了获得良好的经济效益，则需要坚持环保理念，在输电线路中要充分考虑导线的节能性能等各种技术参数，以提高输电线路的电能输送效率。

1、科学选择导线类型

随着科学技术的飞速发展，导线技术也得到迅速发展，导线的性能也日益优化，类型品种也越来越多样。当前，市场上有着各种各样的导线，如果选择不当，不仅难以在输电线路中发挥积极作用，还可能会影响电能的正常输送，不仅会增加输电成本，降低输电效率，可能还会增加输电线路的安全风险。因此，在设计输电线路中要科学选用节能型的导线，既要考虑导线性能的优良性，又要考虑其造价成本，特别是要充分考虑其节能降耗、增容、静音等方的性能。

在选用导线时，应该从噪声大小、弧垂和驰度、铁塔荷载、无线电干扰及经济成本等因素。一般而言，在选用导线时，主要可以选用以下几种新型导线。对这些导线进行比较，要选择性价比高的导线。主要有6种新型导线:普通钢芯铝绞线、钢芯高导电率铝绞、钢芯高导电率铝绞线、铝合金芯高导铝绞线、铝合金芯高导铝绞线和中强度铝合金绞线。通过对这几种导线方案的比较分析，要选用最佳的导线。

2、电气性能

在选用导线时，应该充分考虑电气性能。导线的载流量越来，其输送电能的能力越强，输电的效率就越高。因此，要尽量选择具有较大承载性能的导线，这样就可以在线路事故发生后而不出现较大的安全事故。在电网运行中，要充分考虑到电能对导线过载流量的影响，尤其要考虑天气变化对导线的电气性能的影响。在对导线技术参数进行核算时，要充分考虑温度对导线的影响，特别是要充分考虑到导线的耐热性和耐寒性，增强导线对恶劣环境的适应性，要确保线路与温度的变化的匹配，以延长导线的使用寿命。

如以钢芯铝及其铝合金绞线的耐热度在70～80℃ 之间，如果温度超出这个范围，就会导致导线的性能不够稳定，增加多种安全隐患，导致线路故障频发。通过计算各种导线的输送功率，虽然不同导线的输送功率、载流量都不相同。但是，总体上没有太大的差异。对各种节能导线的全面深刻分析发现，节能导线具有更加突出的优点。同时，要对电阻的电流损失进行精准计算，并在计算中充分考虑热损耗、额定电流、分裂根数、交流电阻等多种因素。

应该充分考虑铝合金芯高导电率绞线、中强度铝合金绞线、钢芯高导电率铝绞线的节能效果进行计算，尽可能选用电气性能的导线。在选用导线时，为了达到工程要求，要选用可听噪声水平、无线电干扰均在限值以内的。从容量损耗来看，最大的是钢芯铝绞线，其次是中强度全铝合金绞线，再次是铝合金芯铝绞线，最小的是高导电率钢芯铝绞线。

3、机械特性

在对各类导线的机械效果进行比较时，应该充分考虑杆塔与导线弧垂的重量。这就要分析导线的弧垂性，确保其性能良好。同时，要充分考虑自重、拉力及铝钢截面等方面因素的影响。特别是在40℃ 的情况下，计算弧垂杆塔重量时，要关注其最小的弧垂。还要计算导线的风偏角，如果在平均风速是27 m/s的情况下，导线的垂直荷载为最小。在这种情况下，则需要采用塔形设计避免风偏角较大的问题，还要严格控制做好塑性指标Kv值。为了准确掌握导线的机械特性，要考虑其弧垂、荷载、风偏角、过载能力等。从弧垂特性来看，最好的是中强度全铝合金绞线JLHA3-675，其余的导线弧垂特性大致相当。从水平荷载来看，基本相当，但垂直荷载较小的是铝合金芯铝绞线、中强度全铝合金绞线。顺线张力最小的是铝合金芯铝绞线。

4、线路成本

不同类型导线的价格和重量不同。如市场价格较高的是JL4/G1A-630/45高导电率钢芯铝绞线;而价格基本相同的是铝合金芯铝绞线和钢芯铝绞线。位于中等价位的线路导线为高导电率钢芯铝绞线(规格为JL3/G1A-630/45)、铝合金芯高导铝绞线(规格为JL3/LHA1-465/210)、中强度全铝合金绞线(规格为JLHA3-675)。从直线塔运行的耗钢量来看，影响的因素比较多，主要有导线荷载、弧垂及横担长度。通过综合分析10 mm冰区导线结构发现，钢芯高导电率铝绞线、钢芯铝绞线的机械特性基本相当，耗钢量也差不多相同。

这两者所具有的导线张力、垂直荷载、风偏角等因素也大致一样，但是比其他导线的耗刚量更大。从节能性能来看，效果最好的是铝合金芯高导铝绞线(规格为JL3/LHA1-465/210)，效果最差的是普通的钢芯铝绞线。从造价控制看，投入资金最多的是钢芯高导电率铝绞线，其次是中强度铝合金绞线、铝合金芯高导铝绞线，价格稍低的是钢芯高导电率铝绞线、普通钢芯铝绞线。通过对节能性能和成本因素综合分析发现，铝合金芯高导铝绞线的成本回收投资成本回收期限为0.6年，铝合金芯高导铝绞线回收成本一般需要2～3年。

而中强度铝合金绞线的成本回收要3.9年，钢芯高导电率铝绞线的成本回收要6.5年，钢芯高导电率铝绞线的成本回收要7.7年。在进行经济性比较方面，为了准确反映投资的科学性和经济性，可以采用年费用法进行计算。年费用主要包括初次年费用、年运行维护费用、电能损耗费用及资金的利息。将各比较方案按照资金的时间价值折算到基准年的总费用平均分布到项目运行期的各年，年费用低的方案在经济上最优。

在进行线路设计过程中，从最小年费用角度，要充分考虑以下多种因素:(1)按40年的经济使用年限来算，以2年为施工期，第一年投资占60%，第二年的投资占40%。(2)年最大损耗小时数为3200 h。(3)维护设备运行费用的费率为1.4%。(4)电力工程回收率占投资的8%。(5)按照0.387元/kWh的依照上网电价计算。由计算得知，各种不同类型导线的年费用从低到高依次为:钢芯高导电率铝绞线、钢芯铝绞线、钢芯高导电率铝绞线、中强度铝合金绞线、铝合金芯高导铝绞线(JL3/LHA1-465/210)、铝合金芯高导铝绞线(JL1/LHA1-465/210)。

5、结语

导线是高压输电线路重要组成部分，对线路作用的发挥具有决定性的作用。通过对各种导线的机械性能、电气性能和经济性能的分析发现，传统的钢芯铝绞线节能效果差，投入成本大。如果选用节能型的导线，不仅具有良好的节能降耗效果，还能减少资金投入，降低工程造价，具有十分广阔的市场前景。

参考文献：

[1]赖培敦.浅谈新型节能导线在高压输电线路设计中的选型[J].计算机产品与流通,2019(05):68-69.

[2]高天阳.试析新型节能导线在高压输电线路设计中的选型[J].黑龙江科技信息,2016(36):197.

[3]狐冠宇.节能导线在输电工程中的应用研究[D].河北:华北电力大学,2015.

[4]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.

顾伟.节能导线在高压输电线路设计中的应用[J].集成电路应用,2020,37(05):102-103.