节能导线在高压输电线路设计中的应用李永

发表时间:2020/7/20   来源:《中国电业》2020年2月第6期   作者:李永
[导读] 分析导线在输电线路的施工和运营中承担输送功率的作用
        摘要:分析导线在输电线路的施工和运营中承担输送功率的作用。对于输电线路的设计和施工关键的组成部分,需要对导线技术进行不断创新与改进,从而确保电力供应不断提升。
        关键词:节能导线;高压;输电线;线路造价
        引言
        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。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导线电气性能
        首先应当先行比较导线所具有的载流量,以确保载流量能够具备对事故运行的最大承受效果,所以线路系统的承载性能对于交流输电线路具有重要影响,甚至会影响线路最大容量,还会对导线过载流量产生干扰和影响的因素比较复杂,日常最为常见的影响因素便是天气条件。因此,在进行导线技术参数的核算中,要着重考虑导线对现实温度的适应性,为导线的长期使用做好充分的考量,尤其对于耐热性较差的导线来说,更加需要做好温度的匹配,避免对导线造成严重损害,致使导线无法更好长期稳定使用。钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线的材料类型,其耐热度一般在70-80℃的范围内,如果超过这个温度标准,导线的性能以及稳定性就会容易出现故障和隐患。在部分行业的技术规范中,在必要的情况下可以将温度调整至80℃。通过对各类导线所具备的输送功率进行计算后可以确定,不同种类的导线的载流量、极限输送功率等方面都会有所不同,但是总体来看其差异不大。而这最终节能导线的表现更为优异。其次,为了更好就交流电阻的电流损失进行计算,需要在进行电阻热损计算过程中做好以下几个因素的综合考量,即功率的热损耗、单回路中每根导线的额定工作电流、分裂根数、导线交流电阻等。借助公式可以就铝合金芯高导电率绞线进行计算,同时与中强度铝合金绞线的计算,以及钢芯高导电率铝绞线的计算,则可以就导线中的节能效果予以评定。导线中的输送功率越大,那么导线中的节能效果也就更为显著。
        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27m/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10mm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。
        结语
        导线在高压输电线路的设计中发挥着十分关键作用。本文对不同种类的导线所具备的电气特性和机械特性进行了对比分析,通过对比分析后认为,普通类型的钢芯铝绞线在技能方面的表现较差,并且所投入的成本较大。节能导线在节能以及资金投入方面都具备更加优秀的表现,具备推广前景。
        参考文献
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