摘要：经济的快速发展，人们生活水平的提高，对于能源的需求与日俱增。目前，在输电线路的设计过程中，主要采用的导线技术材料为圆线同心绞钢芯铝绞线，此种类型的导线具备良好的稳定性，选用此类导线为后续的施工实践以及运行维护提供了充分的便利，从而较好的服务于国家的各项经济建设。但是随着国家对节能环保工作的要求越来越高，各种新工艺、新材料的导线得到了广泛的普及和应用，这也带来了较大的安全隐患。
关键词：节能导线；高压输电线路设计；应用
引言
科学技术的快速发展使我国快速进入现代化科学技术发展阶段，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节能导线类型
节能导线是指在等截面的情况下，比常规钢芯铝绞线直流电阻小的导线，主要包括钢芯高导电率铝绞线、铝合金芯高导电率铝绞线以及中强度铝合金绞线，钢芯高导电率铝绞线结构与常规钢芯铝绞线完全相同，仅外层铝线的材料有所区别．外层铝线为高导电率硬铝，经退火工艺加工后，铝绞线的导电率由60％IACS提高至63％IACS，使得导线整体直流电阻减小，达到节能的目的．铝合金芯铝绞线，内层为高强度铝合金芯，其导电率也可达53％IACS，既承担拉力又可传输部分电流，增加导电面积，外层铝线为导电率63％IACS的高导电率硬铝，导线的导电率和载流面积同时得到提升．中强度铝合金绞线为单一材料导线，由多根中强度铝合金线绞合而成，其导电率均为58.5％IACS，在直流电阻降低的同时将抗拉强度提升230-295MPa，弧垂低且具有良好的载流传输性能．中强度铝合金绞线的直流电阻在3种节能导线中处于最低水平，节能降耗量尤为明显．
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机械性能比较
机械性能主要内容是反映导线规定安全系数下，导线的过载能力和弧垂特性。过载能力是考验在70%的额定拉断力下，导线可以承载的覆冰厚度，体现了安全裕度的储备。
弧垂特性体现了为保证对地距离需要付出的杆塔高度代价，是经济性比较的基础数据；相荷载包含垂直荷载，横向荷载和纵向荷载，是控制杆塔钢材指标的关键因素。直线塔纵向受力平衡，塔材主要受横向荷载和垂直荷载控制。耐张塔要考虑断线及不均匀覆冰状态下的强度控制，塔材主要受纵向荷载和横向荷载控制。
4线路造价
由于不同种类导线所具有的重量和价格存在一定的差异，规格为JL1/LHA1-465/210的铝合金芯铝绞线和规格为JL/G1A-630/45钢芯铝绞线的价格基本相同，而规格为JL4/G1A-630/45高导电率钢芯铝绞线的市场价格当属最高，而处于中等价格水平的线路导线主要有：规格型号为JL3/G1A-630/45的高导电率钢芯铝绞线、规格型号为JL3/LHA1-465/210的铝合金芯高导铝绞线以及规格型号为JLHA3-675的中强度全铝合金绞线。对直线塔在运行中所产生的耗钢量造成影响的主要因素包括：导线所具备的荷载、横担长度及导线弧垂。结合对10mm冰区不同导线结构综合分析，了解到钢芯高导电率铝绞线与钢芯铝绞线两者所具备的机械特性大致相似，所以产生的耗钢量也基本一致；此两者的导线张力、导线风偏角、垂直荷载等因素基本相同，这也让两者相比较其他导线来说耗钢量更大。从投资成本的角度考虑，需要投入的资金从高到低的排序依次为钢芯高导电率铝绞线JL4/G1A-630/45、中强度铝合金绞线JLHA3-675、铝合金芯高导铝绞线JL1/LHA1-465/210、钢芯高导电率铝绞线JL3/G1A-630/45、普通钢芯铝绞线JL/G1A-630/45。对节能表现和投资成本进行综合考虑，投资成本的回收期限最短的是铝合金芯高导铝绞线JL1/LHA1-465/210，回收年限为0.6年，铝合金芯高导铝绞线JL3/LHA1-465/210从成本回收角度来说，平均需要2～3年时间，中强度铝合金绞线JLHA3-675从成本回收角度考虑大约需要3.9年时间，钢芯高导电率铝绞线JL/G1A-630/45从成本回收角度考虑，大约需要6.5年的时间，钢芯高导电率铝绞线JL4/G1A-630/45的成本回收期限大约为7.7年。在实际的线路设计中，如果从最小年费用计算角度出发，需要综合考虑的条件如下：1.经济使用年限为40年，依照2年的施工期来进行计算，第一年投资则需要达到60%，第二年投资则为40%。2.在此计算模式下，其最大损耗小时数则需要依照3200h来计算。3.设备在运行期间需要进行维护，其费率为1.4%。4.电力工程回收率依照投资的8%进行计算。5.电价依照上网电价0.387元/kWhr进行结算。通过此种计算则可以得出导线年费用的结果从高到低的排序为铝合金芯高导铝绞线JL1/LHA1-465/210、铝合金芯高导铝绞线JL3/ LHA1-465/210、中强度铝合金绞线JLHA3-675、钢芯高导电率铝绞线JL3/G1A-630/45、钢芯铝绞线JL/G1A-630/45、钢芯高导电率铝绞线JL4/G1A-630/45。
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
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