架空輸電線(xiàn)路特強(qiáng)鋼芯軟鋁絞線(xiàn)在實(shí)際工程中的應(yīng)用研究

惠勝達(dá) 張 濮

（1.河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南 鄭州 450007；2.濮陽(yáng)供電公司，河南 濮陽(yáng) 457000）

1 南樂(lè)變至頓丘變220kV線(xiàn)路工程概況

南樂(lè)變至頓丘變220kV線(xiàn)路工程，起于濮陽(yáng)南樂(lè)220kV變電站，終于頓丘220kV變電站，線(xiàn)路全長(zhǎng)14km，本期出線(xiàn)兩回，同塔雙回路架設(shè)。根據(jù)系統(tǒng)要求，采用2×630mm2截面導(dǎo)線(xiàn)。選定本工程的主要?dú)庀髼l件為：最大設(shè)計(jì)風(fēng)速28.12m/s（離地10米高），導(dǎo)線(xiàn)最大覆冰厚度10mm，地線(xiàn)最大覆冰厚度15mm，氣象條件組合見(jiàn)表1。

表1 氣象條件一覽表

2 特強(qiáng)鋼芯軟鋁絞線(xiàn)和普通鋼芯鋁絞線(xiàn)比較

本工程對(duì)與普通鋼芯鋁絞線(xiàn)，選擇了較常用的JL/G1A-630/45導(dǎo)線(xiàn)，特強(qiáng)鋼芯軟鋁絞線(xiàn)選擇了可以滿(mǎn)足本工程需要的1種規(guī)格進(jìn)行比較，各導(dǎo)線(xiàn)參數(shù)如表2。

表2 各導(dǎo)線(xiàn)參數(shù)

2.1 導(dǎo)線(xiàn)電氣性能比較

2.1.1 長(zhǎng)期允許載流量校驗(yàn)比較

根據(jù)GB 50545-2010中的有關(guān)規(guī)定鋼芯鋁絞線(xiàn)必要時(shí)可采用80℃驗(yàn)算導(dǎo)線(xiàn)允許載流量。在本文中，我們分別按照70℃和80℃進(jìn)行比較。特強(qiáng)鋼芯軟鋁導(dǎo)線(xiàn)由于特殊的結(jié)構(gòu)型式使其具有較低的應(yīng)力轉(zhuǎn)移點(diǎn)溫度，導(dǎo)線(xiàn)運(yùn)行的工作溫度不會(huì)由于鋁線(xiàn)股的軟化特性而受到限制。運(yùn)行工作溫度完全由鋼芯的軟化特性所決定，而鋼芯的再結(jié)晶溫度較高，可以在較高的溫度下保持正常的機(jī)械強(qiáng)度，因此特強(qiáng)鋼芯軟鋁絞線(xiàn)的允許運(yùn)行工作溫度較普通的鋼芯鋁絞線(xiàn)高許多，以使用軟鋁導(dǎo)線(xiàn)最早的美國(guó)為例，其最高允許溫度定為150℃，國(guó)內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)和廠家也建議最高運(yùn)行溫度取該溫度，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證是安全的，但考慮到高溫電阻損耗的增加及國(guó)內(nèi)較少的高溫運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，本工程特強(qiáng)鋼芯軟鋁導(dǎo)線(xiàn)最高運(yùn)行溫度不超過(guò)120℃為宜。

以下按照環(huán)境溫度為40℃，風(fēng)速0.5m/s，太陽(yáng)輻射功率密度為0.1W/cm2，輻射散熱系數(shù)和吸熱系數(shù)均為0.9，對(duì)所比選導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行長(zhǎng)期允許載流量校核，根據(jù)GB 50545-2010條文說(shuō)明所推薦的公式，其結(jié)果如表3。

表3 導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)期允許載流量比較（單位：A/根）

從上表可以看出，各導(dǎo)線(xiàn)在70℃及80℃時(shí)載流量JLRX/EST-630/65導(dǎo)線(xiàn)最大，特強(qiáng)鋼芯軟鋁導(dǎo)線(xiàn)因可以運(yùn)行在較高溫度，所以其運(yùn)行在高溫時(shí)具有更大的載流量，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)溫度120℃時(shí)，載流量為同等型號(hào)普通鋼芯鋁絞線(xiàn)70℃時(shí)的2倍，因此在極端條件下，可認(rèn)為特強(qiáng)鋼芯軟鋁導(dǎo)線(xiàn)將具有2倍的輸送容量。

2.1.2 電阻損耗比較

作為線(xiàn)路運(yùn)行費(fèi)用中主要組成部分的導(dǎo)線(xiàn)損耗，在全壽命周期費(fèi)用中占有較大的比例，以4×JL/G1A-400/35導(dǎo)線(xiàn)的500kV線(xiàn)路為例，在經(jīng)濟(jì)電流密度輸送情況下，其全壽命周期內(nèi)（30年）的線(xiàn)損折現(xiàn)后將大大超過(guò)其工程投資費(fèi)用，因此，在進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)比選過(guò)程中必須將導(dǎo)線(xiàn)損耗作為重要的一部分參與到工程的全壽命周期方案比選中。

電阻電能損耗為：Q=3I2RoT×10-3（kW）

I-最大相負(fù)荷電流，(A)

Ro-線(xiàn)路每相交流電阻，(Ω)

T-最大負(fù)荷損失小時(shí)，(h)

K-交直流電阻比，

t-導(dǎo)線(xiàn)溫度（℃），取環(huán)境20℃時(shí)導(dǎo)線(xiàn)溫度

a-電阻溫度系數(shù)

由上表可以看出，各參選導(dǎo)線(xiàn)電阻損失（每年）比較中，特強(qiáng)鋼芯軟鋁導(dǎo)線(xiàn)JLRX/EST-630/65電阻損失最小，較普通鋼芯鋁絞線(xiàn)JL/G1A-630/45每年節(jié)省電能2-3%。

表4 導(dǎo)線(xiàn)電子損失比較表

2.2 導(dǎo)線(xiàn)機(jī)械性能比較

2.2.1 導(dǎo)線(xiàn)方案對(duì)桿塔機(jī)械荷載的影

為直觀體現(xiàn)幾種導(dǎo)線(xiàn)對(duì)桿塔的荷載影響，下面以比較常用的JL/G1A-630/45為基準(zhǔn)，比較軟鋁導(dǎo)線(xiàn)荷載的相對(duì)增加量，見(jiàn)表5。

表5 導(dǎo)線(xiàn)對(duì)桿塔荷載相對(duì)比較表（單位：%）

從上表可以看出：由于導(dǎo)線(xiàn)結(jié)構(gòu)型式不同，使用張力和其它機(jī)械荷載是不同的，JLRX/EST-630/65較JL/G1A-630/45相比水平荷載下降5.2%，垂直荷載下降10.9%，張力下降2.3%，因此軟鋁導(dǎo)線(xiàn)可減少鐵塔、基礎(chǔ)工程量，同時(shí)金具、絕緣子的使用強(qiáng)度等級(jí)可適當(dāng)減小。

2.2.2 高溫時(shí)的弧垂特性比較

表6 弧垂特性比較（單位：m）

由上表可看出，在正常工作電流時(shí)，檔距不超過(guò)400米情況下，JLRX/EST-630/65和JLRX/EST-400/50導(dǎo)線(xiàn)的弧垂與JL/G1A-630/45的弧垂相差不大。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)各參選導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)比較，我們得出以下結(jié)論：

（1）各參選導(dǎo)線(xiàn)電氣性能和機(jī)械性能均能滿(mǎn)足本工工程需要，其中特強(qiáng)鋼芯軟鋁導(dǎo)線(xiàn)導(dǎo)電率為63%IACS，在輸送相同電流的情況下，減少輸電線(xiàn)損約2.0-3.0%。

（2）相比普通鋼芯鋁絞線(xiàn)，特強(qiáng)鋼芯軟鋁導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)實(shí)現(xiàn)鋁部應(yīng)力轉(zhuǎn)移，高溫時(shí)軟鋁線(xiàn)幾乎不受力，運(yùn)行張力僅由鋼芯承受，其高溫弧垂不受鋁股長(zhǎng)期蠕變的影響，增容1.5倍以上高溫時(shí)軟鋁導(dǎo)線(xiàn)的弧垂與相同截面鋼芯鋁絞線(xiàn)70℃時(shí)弧垂相當(dāng)。

（3）特強(qiáng)鋼芯軟鋁導(dǎo)線(xiàn)因其長(zhǎng)期運(yùn)行最高溫度可以達(dá)到150℃，所以JLRX/EST-630/65載流量約相當(dāng)于普通鋁絞線(xiàn)JL/G1A-630/45的2倍，單位輸送容量成本僅相當(dāng)于JL/G1A-630/45的50%-60%，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（4）隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷日益增大，新建線(xiàn)路走廊的取得越來(lái)越困難，特強(qiáng)鋼芯軟鋁導(dǎo)線(xiàn)具有較高的載流量，可以為線(xiàn)路以后增容儲(chǔ)備容量，在一定程度上可以緩解電網(wǎng)負(fù)荷增大和路徑走廊取得困難之間的矛盾。

[1]張殿生.電力工程高壓送電線(xiàn)路設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002.

[2]于剛，等.110kV～750kV架空送電線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50545-2010)[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

[3]尤傳永.架空輸電線(xiàn)路鋼芯軟鋁絞線(xiàn)的應(yīng)用研究，電力建設(shè)2006（5）.[4]尤傳永.耐熱鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的耐熱機(jī)理及其在輸電線(xiàn)路中的應(yīng)用，電力建設(shè)2003，24（8）.

[5]新型高壓架空電纜導(dǎo)線(xiàn)：中天科技股份有限公司技術(shù)資料.

[6]黃豪士.輸電線(xiàn)路節(jié)能型增擴(kuò)容導(dǎo)線(xiàn)的特性電力建設(shè)Vol.31,NO2P.29-P.342010年2月.