摘要：在架空输电工程建设中，导线的选择直接决定输电线路运行的经济性，尤其是节能导线的应用，使输电损耗有效降低，且基本满足对导线机械性能的要求，具有最高的综合经济效益。本文主要通过对比分析不同导线类型的电气性能、机械特性以及造价成本，对节能型导线特点及应用优势予以探讨，以作参考。
关键词：节能导线；高压输电线路；设计；应用
在高压输电工程中，导线型号的选择关系着施工成本及输电线路运行安全与经济性，以某输电工程为例，要求使用630mm2截面大小的导线，在以往可供选择的导线型号并不多，多数情况以普通钢芯铝绞线为主。近年来，随着输电线路节能性与经济性要求提出，对于节能型导线需求有较大提升，同时，各类节能型输电导线也不断涌现，具有更低的导线电阻，输电线路损耗得到有效控制。除常规的钢芯铝绞线外，具有更高导电率的的导线型号有钢芯、铝合金芯高导电率铝绞线这两大类，下面就结合这几类导线，分别从造价、电气、以及机械性能等方面予以分析，既要满足较高导电性能，降低导线损耗，还要符合基本的高压输电线路机械性能要求，然后再结合导线成本进行综合分析，最终帮助供电企业，科学选择节能型导线，为高压输电工程带来更高的经济及安全效益。
1 导线电气性能比较
在高压输电线路中，根据实际负荷的大小，对于导线载流量也有相应要求，而且不同型号导线的载流量有较大差异。而且载流量决定了输电导线在运行状态下的最大负荷能力。但在输电线路投运后，受多种因素影响，导线载流量也会有所变化，要充分考虑气象条件的变化，特别是在不同温度下，因温度系数的存在，同类型导线的载流量会有较大不同，所以，在对比分析各类导线载流量时，需尽可能保证气象因素一致性。而且有的导线具有较差耐热性，在超出正常温度范围时，导线性能会表现出更大劣势，以至于缩短了导线的使用寿命。
对于常规的输电线路导线而言，如钢芯或铝合金芯铝绞线，其可耐受的环境温度约为80℃，一旦高于该温度值，会带来严重导线性能的损失，甚至导致输电线路故障。对于不同类型的输电导线，单从极限输送功率考虑，基本上在相同水平，均能够满足高压输电对于功率的要求，因此为有效区分节能型导线的优势，应主要从输电损耗方面考虑。由于高压输电多数为交流电，在导线阻抗作用下，必然会存在电能损耗问题，这也是输电线路运行不可避免的，其中，导线电阻的是主要的功耗部分，因此，要从电阻热损耗进行考虑，进而分析各类型导线的节能效果。在计算电阻热损之前，需要对导线参数予以了解，其中包括导线电阻、分裂根数以及工作状态下的额定电流等，这样套入公式，便可获得不同导线的热损耗。通过分析计算结果，具有高导电率特点的导线型号确实具有较高节能效果，高压输电损耗更小，而且节能型导线的节能效果，通常会随着输电功率的增加而愈加明显。
2 导线机械特性比较
由于高压输电线路中杆塔跨度较大，在导线重力以及风载作用下，对导线机械性能提出较高要求。应当优选高机械性能的导线，才能减少输电线路机械损伤发生。
导线弧垂的比较，往往是衡量不同类型导线机械性能的重要方式，这是因为弧垂的产生是由其自重和铝钢线截面关系所决定的，而且还能通过计算来确定不同类型导线弧垂大小。取环境温度为40℃，计算得知，铝合金芯高导铝绞线的弧垂属于最大值，其余钢芯类型的导线基本上有相同弧垂，这表面铝合金芯具有强度劣势。然后再通过计算不同类型导线的风偏角来分析其机械稳定性，在取27m/s计算风速时，由于铝合金芯铝绞线的自重较轻，其导线的载荷也较小，更难以抵御风载荷的作用，因此具有最大风偏角。同时，由于输电线路导线设计多是建立在通用杆塔型号的基础上，应当对其Kv值加以留意，如果所用正是铝合金芯铝绞线，为有效预防导线出现较大摇摆角，可借助于加高塔高的方式，但会带来输电线路成本压力。
3 导线造价对比分析
对于不同类型导线而言，以导线单价成本加以对比，由高到低分别为：高导电率钢芯铝绞线、铝合金芯高导铝绞线、普通钢芯铝绞线，这与其导线自重也有关系。同时，杆塔结构的耗钢量往往也与导线自重载荷有所关联，以铝合金芯高导铝绞线为例，其自重最轻，导致垂直载荷不足，更易在风力作用下发生较大偏角，若选用的是直线塔，需要加高杆塔的高度来加以处理，无形中增大输电工程成本，再就是要更换为耐张塔，这是因为耐张塔的耗钢量同导线的垂直载荷无明显关联，仅取决于水平载荷以及导线的张力。因此，对于钢芯的普通或者高导电率铝绞线来说，因其具有大致相同的机械性能，所以在耗钢量方面也几乎一致，而铝合金芯高导铝绞线因其垂直载荷不足，且具有更大的风偏角，故而其具有最大的耗钢量。
各类导线的比对分析：首先在节能性能上分析，高导电率的铝合金芯铝绞线的功耗最小，长期运行更加经济，之后依次为钢芯高导电率铝绞线、普通钢芯铝绞线；其次在导线造价成本角度分析，钢芯高导电率铝绞线的因使用新型高导电率材料，且导线自重最大，故而其单体造价最高，之后依次为铝合金芯高导铝绞线、普通钢芯铝绞线。经对比分析导线的节能及成本，可以计算出不同类型导线的增量投资回收期限，其中钢芯高导电率铝绞线的回收年限最长，约为7.7年，然后依次分别为钢芯铝绞线（6.5年）、铝合金芯高导铝绞线（2.3年）。这样我们将以示例工程数据为基础加以分析，进而计算出各类导线的最小年费用，以便作最终的造价分析。工程基本数据为：施工期为两年，输电线路的计划服务年限为40年，导线的年最大损耗小时数约为3600小时，输电电价以上网价为准，高压输电线路的运维成本约占1.4％，最后输电工程的回收成本仅能占到总投资的1/12。经综合计算，可知，铝合金芯高导铝绞线的年费用最低，也就是更加经济，其后依次为钢芯高导电率铝绞线与普通的钢芯铝绞线，这可为节能型导线在输电工程中的应用提供有力参考。
4 结束语
综上所述，经综合分析各导线的造价、电气以及机械性能，可以得出常规钢芯铝绞线基本不具备节能效果，而且综合费用成本较高，相比而言，节能型导线具有更高的经济性，在输电工程中有较高应用价值。
参考文献：
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