输电论文第五篇：低风压铝合金芯高导电率铝型线绞线的运用实践
摘要：随着电网飞速发展，对导线的要求越来越高，以某220kV线路工程为例，通过年费用最小法对导线选型进行计算分析，推荐采用大截面节能导线。与常规钢芯铝绞线2×JL1/G1A-300/40相比，风荷载降低15%，电阻损耗分别减少12.7%，年费用低15.73万元/km（低4.5%），经济效益显著。
关键词：220kV输电线路; 低风压; 大截面导线;
Abstract：With the rapid development of power grid, the demand for conductors is getting higher and higher. Taking a 220 kV line project as an example, the conductor selection is calculated and analyzed by the method of minimum annual cost, and the large cross-section energy-saving conductor is recommended. Compared with the conventional steel core aluminum strand 2 ×JL1/G1 A-300/40, the wind load is reduced by 15%, the resistance loss is reduced by 12.7%, and the annual cost is reduced by 157300 yuan/km(by 4.5%).
引言
高压输电线路导线选型研究是交流输电线路的重要课题，对线路的输送容量、电能损耗、电磁环境有很大的影响。同时对整个工程的造价影响极大。因此，导线合理选型对交流输电线路节约成本、降低工程造价及运行损耗有着十分深远的意义[1]。
本文以江西某工程为例，新建单回架空线路33.4公里，地形比例为丘陵50%、平地15%、泥沼35%。设计气象条件为基本风速27m/s、设计覆冰10mm。输送容量416MW。
1 导线选型简介
根据系统远期输送的要求，对于常规钢芯铝绞线2×300mm2或1×720mm2及以上截面的才能满足要求。本论文仅对单分裂1×720mm2及以上截面导线进行研究。
1.1 钢芯铝绞线
该导线为常规截面导线，本次选取720mm2对应型号JL/G2A-720/50参与比选。
1.2 中强度铝合金绞线
该导线由中强度铝合金线绞合而成，为现阶段广泛推广应用的三种节能导线之一。本次选取720mm2对应型号JLHA3-775参与比选。
1.3 钢芯铝合金绞线型线
在原有圆线同心绞架空导线上进行改进，以型线单线代替常规的圆线结构制成型线同心架空导线，可提高导线的综合性能。本次选取“T”型型线JL3X/LHA1-660/240参与比选。
1.4 低风压导线
采用加强芯高导电率铝合金线LHA55.25，该铝合金产品导电率达到55.25%IACS，比国标要求的导电率还要高3%左右，抗拉强度为315MPa，与等结构的铝合金芯铝绞线对比，在保证导线的抗拉强度的同时，进一步降低了导线的电阻，提升了导线的节能效果。
同时采用低风压导线，该导线最外层采用型线结构和V形沟槽，使得导线表面形成一定的粗糙度，似高尔夫球状外表面。使导线表面形成一定的粗糙度，降低导线的阻力系数，从而降低了导线的风压。
本次选取1×JL3X/LHA1(DFY)-660/240低风压铝合金芯高导电率铝型线绞线参与比选。各新型导线主要技术参数见表1。
2 导线性能分析
经载流量、电阻损耗、导线温度、交流电阻和电磁环境计算得知，在极限输送容量情况下，JL/G2A-720/50的导线温度最高，为64.07℃，JL3X/LHA1(DFY)-660/240的导线温度最低，为53.35℃；相同输送容量下，新型大截面型线节能导线的节能效果更好；各参选导线方案的电磁环境计算结果均满足限值要求。相同输送容量（416MW）下1×JL3X/LHA55.25(DFY)-660/240和常规2×JL1/G1A-300/40相比，电阻损耗分别减少12.7%。
表1 新型导线主要技术参数 下载原表
经导线弧垂、过载能力、耐张串强度、对杆塔荷载计算得知，JLHA3-775导线弧垂特性最好；参选的导线覆冰过载均满足要求；导线金具串配套采用2×120kN耐张串。
经导线用量、杆塔耗钢量、基础用量、绝缘子用量、损耗费用比较得知，以JL/G1A-720/50导线为基准进行比较，最经济的导线是JLHA3-775，本体投资节约且损耗小；JL3X/LHA55.25(DFY)-660/240损耗最小，虽然静态投资较大，但仅需3年收回投资。JL/G1A-720/50静态投资最大。
3 导线年费用比选分析
进一步采用年费用最小法[1]进行综合技术经济比较。按公式1进行计算，年费用计算结果见表2。
边界条件如下：（1）经济使用年限为30年，施工期按2年计算，前一年投资为60%，后一年投资为40%。（2）年最大损耗小时数3200h。（3）设备运行维护费率1.4%。（4）电力工程回收率8%。（5）上网电价0.41元/kW·h。
表2 年费用比较表 下载原表
从比选计算可得：（1）在输送容量416MW时，低风压铝合金芯高导电率铝型线绞线1×JL3X/LHA55.25(DFY)-660/240的年费用最低，年费用最高的是钢芯铝绞线JL/G2A-720/50。（2）低风压铝合金芯高导电率铝型线绞线1×JL3X/LHA55.25(DFY)-660/240与常规2×JL1/G1A-300/40相比，电阻损耗分别减少12.7%，年费用低15.73万元/km（低4.5%）。
4 导线三维电场计算模拟
在以往采用二维计算模型，将导线视为与地面平行的无限长直导线，导线对地高度取最小对地高度或平均对地高度（导线悬挂点高度减去弧垂的2/3）的基础上，本计算采用三维模型模拟计算，特别是对于档距较长、弧垂较大的线路，弥补的二维简化模型误差较大的难点，更准确地反映线路周围的电场强度分布，提高设计精度。
本计算采用线性单元模拟电荷法，每一线电荷单元在任意空间位置产生电势和场强，指定位置的电场强度由之叠加得到。架空线路通过调节悬链线方程模拟实际导线弧垂。
选定本工程现场某段线路。220kV线路绝缘子串串长取2.5米，档距410米，最高运行电压242kV，导地线弧垂13米。
计算得到的JL3X/LHA55.25(DFY)-660/240电场强度最大值为1104.2V/m，距离地面1.5m高处电场强度三维分布图见图1。
图1 电场强度三维分布图 下载原图
垂直路径的方向，三相导线分布使得档间离地1.5m处的电场具有“双峰”形状（峰值发生在边导线外）；距中线50m处场强很小，可以忽略不计。沿线方向，由于铁塔具有静电屏蔽作用，档的两端电场强度迅速减小；档距中央导线离地最近，场强达到峰值。
依据我国在《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）中明确了工频电场公众曝露控制限值为4kV/m。由计算结果可知，上述导线的电磁环境满足限值要求。
5 结论
(1）在220kV输电线路中采用了低风压铝合金芯高导电率铝型线绞线1×JL3X/LHA55.25(DFY)-660/240。与常规2×JL1/G1A-300/40相比，风荷载与一般导线相比降低15%，电阻损耗分别减少12.7%，年费用低15.73万元/km（低4.5%），经济效益显著。
(2）本文采用三维模型进行电场计算，低风压铝合金芯高导电率铝型线绞线1×JL3X/LHA55.25(DFY)-660240电磁环境满足限值要求。
参考文献
[1]架空导线应用技术[M].中国电力出版社，2015.
[2]GB 50545-2010.110kV~750kV架空输电线路设计规范[M].北京：中国计划出版社，2010.
[3]张士元．500kV送电线路采用三分裂导线经济效益分析[J]．吉林电力技术，1992(4):3-4.
