淺談增容導(dǎo)線在工程實際中的選用

蘇明強

【摘 要】為滿足廈門島內(nèi)電力負荷發(fā)展需要，緩解安兜變和東渡變的供電壓力，并加強島內(nèi)110 kV配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)供電可靠性，廈門電網(wǎng)計劃于2017年建成220 kV松柏變電站一期，并配套將已建東渡-半蘭山和東渡-安兜220 kV線路開斷接入松柏變供電，同時對開斷后形成的東渡-松柏220 kV雙回線路導(dǎo)線進行增容改造，以滿足系統(tǒng)輸送容量要求。

【關(guān)鍵詞】線路工程;增容改造;膨脹系數(shù);對比分析

【中圖分類號】TM75 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）05-0135-03

0 前言

廈門借經(jīng)濟特區(qū)建設(shè)30周年，積極推進廈門市綜合配套改革，隨著金磚五國會議的臨近，地鐵1號線、2號線相繼開工建設(shè)，以及廈門火車站改擴建等大型基礎(chǔ)設(shè)施項目有序地推進，廈門市將迎來新一輪的經(jīng)濟建設(shè)浪潮，社會用電需求與日俱增，電力先行的步伐更是任重道遠。為緩解市區(qū)安兜變和東渡變的供電壓力，加強島內(nèi)110 kV配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高供電可靠性，于2017年建成220 kV松柏變電站一期，并配套將已建東渡-半蘭山和東渡-安兜220 kV線路開斷接入松柏變供電，同時對開斷后形成路徑長度為3 km的東渡-松柏220 kV雙回線路導(dǎo)線進行增容改造，以滿足系統(tǒng)輸送容量要求。

原線路東渡-半蘭山和東渡-安兜220 kV線路為同塔雙回線路，始建于1987年，導(dǎo)線型號為2×LGJ-240/30型鋼芯鋁絞線，單回路長期允許輸送容量為340 MVA（環(huán)境溫度為40 ℃、導(dǎo)線溫度為70 ℃）。全線采用雙回路鐵塔架設(shè)，主要氣象條件：離地15 m高度處大風(fēng)35 m/s，覆冰0 mm。鐵塔主要設(shè)計條件：離地15 m高度處大風(fēng)35 m/s，覆冰0 mm，適用導(dǎo)線型號為2×LGJ-300/25型鋼芯鋁絞線，安全系數(shù)取2.5。

根據(jù)廈門市電網(wǎng)規(guī)劃，東渡-半蘭山和東渡-安兜220 kV線路開斷后形成的東渡-松柏220 kVI、Ⅱ回線路在系統(tǒng)發(fā)生線路N-1的情況下，單回路遠景規(guī)劃最小輸送容量應(yīng)不小于722 MVA（環(huán)境溫度為40 ℃，對應(yīng)需選用常規(guī)導(dǎo)線型號為2×JL/G1A-630/45型鋼芯鋁絞線），而原線路單回路長期允許輸送容量僅為340 MVA，不滿足系統(tǒng)輸送容量要求，所以需對其進行增容改造。工程建設(shè)地點為廈門市湖里區(qū)仙岳山公園。

1 增容改造方案的選擇

輸電線路增容改造常用的幾種方案如下：①開辟新走廊并采用滿足輸送容量要求的國網(wǎng)標準物資導(dǎo)線及相關(guān)典設(shè)塔形、金具新建輸電線路;②拆除可結(jié)合的舊線路導(dǎo)地線及桿塔，采用普通常規(guī)大截面導(dǎo)線及與之匹配的桿塔全線重建;③在盡量利用已建桿塔的基礎(chǔ)上，更換普通大截面導(dǎo)線，放松導(dǎo)線張力，局部采用增加或頂高直線桿塔以解決因放松導(dǎo)線張力引起的弧垂增大而產(chǎn)生的對地或交叉跨越安全距離不足問題[1];④更換原線路導(dǎo)線為截面相當(dāng)?shù)牡统诙饶蜔釋?dǎo)線，無需增加桿塔?？梢姡桨涪?、②、③均需增加桿塔，不僅存在選址、征地、青賠、林木砍伐等政策處理問題，同時基坑開挖、桿塔組立都將造成原線路停電時間長等影響，不適用于本工程建設(shè)地點為廈門市湖里區(qū)仙岳山公園的地理環(huán)境及島內(nèi)供電負荷緊張的形勢。故本工程增容改造方案優(yōu)選方案④，屆時新導(dǎo)線架線時利用舊線帶新線施工，不僅可減少政策處理帶來的建設(shè)工期不可控問題，也減少了對植被的破壞，真正實現(xiàn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的電網(wǎng)建設(shè)理念。

2 增容改造的技術(shù)要求

采用增容導(dǎo)線對線路進行增容改造的同時，對線路的基本設(shè)備如桿塔、基礎(chǔ)、走廊寬度等不進行大的改動，從技術(shù)方面需要滿足以下幾點要求：①載流量滿足系統(tǒng)輸送容量要求;②導(dǎo)線在滿足輸送額定載流量時，其線溫值對應(yīng)的弧垂特性與原線路導(dǎo)線的弧垂特性略小或相近，以滿足對地及交叉跨越安全距離的要求;③增容導(dǎo)線引起的桿塔荷載比原線路導(dǎo)線的荷載略小或者相近，確保舊線路設(shè)備不超條件使用;④塔頭間隙滿足安全距離要求;⑤導(dǎo)線型號已列入國家電網(wǎng)公司標準物資采購目錄。

3 導(dǎo)線型號的選擇

3.1 導(dǎo)線初選

根據(jù)國網(wǎng)公司標準物資采購目錄，收集各廠家的技術(shù)資料，結(jié)合已掛網(wǎng)具有運行經(jīng)驗的導(dǎo)線形式，本工程選擇2×STACIR/AW-160/35型鋁包殷鋼芯超耐熱鋁合金絞線和2×JRLX/T-240/28型碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線進行載流量核算及經(jīng)濟比較，并與原線路導(dǎo)線進行弧垂特性、鐵塔荷載等方面的技術(shù)比較，以優(yōu)選導(dǎo)線。各種導(dǎo)線的機械特性見表1。

3.2 技術(shù)比較

3.2.1 載流量核算

鋁包殷鋼芯超耐熱鋁合金絞線的鋁部分添加具有耐熱性能的金屬鋯，長期允許運行線溫達230 ℃;碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的鋁部分采用具有高溫特性的退火軟鋁線，長期允許運行線溫達180 ℃。不同導(dǎo)線在允許線溫范圍內(nèi)對應(yīng)輸送容量見表2。

由表2可知，導(dǎo)線在允許線溫內(nèi)的輸送容量均滿足系統(tǒng)722 MVA的要求。

3.2.2 弧垂性能對比

（1）在控制張力滿足桿塔使用條件的情況下，要求增容導(dǎo)線最大使用張力與原線路鐵塔適用導(dǎo)線LGJ-300/25允許最大使用張力相當(dāng)或更小。

根據(jù)規(guī)程規(guī)定導(dǎo)線在弧垂最低點的設(shè)計安全系數(shù)應(yīng)不小于2.5的前提下，所選導(dǎo)線最大使用張力均在鐵塔適用允許張力范圍內(nèi)（見表3）。

（2）為滿足架線后導(dǎo)線在最大弧垂工況下對原地面設(shè)施交叉跨越的安全距離要求，新導(dǎo)線弧垂特性與原線路導(dǎo)線LGJ-240/30應(yīng)相當(dāng)或更小。

由表4可知，所選導(dǎo)線在滿足系統(tǒng)輸送容量對應(yīng)線溫的弧垂特性均優(yōu)于原線路，導(dǎo)線對地及交叉跨越距離滿足安全凈距要求。

3.2.3 鐵塔荷載比較

表4中，已將導(dǎo)線張力折算到鐵塔允許張力范圍，且STACIR/AW-160/35型鋁包殷鋼芯超耐熱鋁合金絞線及JRLX/T-240/28型碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的綜合截面積、外徑尺寸、單位重量均小于原線路導(dǎo)線，計算水平及垂直荷載均小于原線路，故鐵塔荷載滿足受力要求。

3.2.4 線夾要求

鋁包殷鋼芯超耐熱鋁合金絞線和碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線因其允許運行線溫高的特殊性，所以耐張線夾、接續(xù)管等與導(dǎo)線直接接觸的金具均需使用與導(dǎo)線匹配的耐熱金具。

3.2.5 施工要求

鋁包殷鋼芯超耐熱鋁合金絞線為全金屬結(jié)構(gòu)，同常規(guī)鋼芯鋁絞線一樣可以采用人工放線，市面上絕大多數(shù)施工輔助器具均可采用，壓接施工方法與普通鋼芯鋁絞線的配套金具相同;而碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線導(dǎo)線外層采用導(dǎo)電率最高的鋁股，需采用張力放線，對張力的控制精度要求高，對施工器械、場地的要求也高，施工工藝步驟多而復(fù)雜，若施工方法或工藝選擇不當(dāng)，則容易發(fā)生外層軟鋁線劃傷、導(dǎo)線松股、起燈籠、抽芯、碳纖維折斷等事故。

3.3 經(jīng)濟比較

根據(jù)表5可知，擬選導(dǎo)線在技術(shù)均滿足工程要求的前提下，鋁包殷鋼芯超耐熱鋁合金絞線的本體投資小于碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線。

4 結(jié)論

綜上對比分析，本增容改造工程選擇施工工藝簡單、投資費用少的鋁包殷鋼芯超耐熱鋁合金絞線。該型導(dǎo)線的承載部分為鋁材中添加金屬鋯，提高了耐熱性能。承力部分的鋁包殷鋼芯是由鐵和鎳組成的具有低膨脹系數(shù)的合金，當(dāng)導(dǎo)線工作線溫低于拐點溫度時，導(dǎo)線的線膨脹系數(shù)為承載與承力部分的綜合膨脹系數(shù);當(dāng)工作線溫高于拐點溫度時，由于耐熱鋁合金線與殷鋼芯存在較大的線膨脹系數(shù)差異，導(dǎo)線的承力全部轉(zhuǎn)移到殷鋼芯上，耐熱鋁合金線不再承受導(dǎo)線張力，此時殷鋼芯線膨脹系數(shù)即為鋁包殷鋼芯超耐熱鋁合金絞線的線膨脹系數(shù)[1]，為殷鋼導(dǎo)線實現(xiàn)倍容，而且能保持低弛度。

參 考 文 獻

[1]劉素伊.倍容量導(dǎo)線在廊坊110 kV輸電線路增容改造中的應(yīng)用[J].硅谷，2012（21）.

[2]余虹云.耐熱導(dǎo)線應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2008.

[3]王高益.淺談耐熱導(dǎo)線在海南電網(wǎng)的應(yīng)用[J].電力技術(shù)，2010（7）.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]