节能导线选型边界条件的选择

2014-04-03张广玉李春和吴细毛

吉林电力 2014年2期

张广玉，李春和，陈光，吴细毛

(1.东北电力设计院，长春 130021;2.国网辽宁省电力有限公司，沈阳 110006;3.国网辽宁电力科学研究院，沈阳 110006)

我国的输电线路主要采用钢芯铝绞线，但目前面临的电网升级发展，对架空导线的输送能力、工程应用和经济效益提出了更高要求。近年来，随着电力工业快速发展，国家电网公司提出了全寿命周期设计理念，其核心为“两型三新”，即资源节约型、环境友好型、新技术、新材料、新工艺，因此，采用新型导线，降低线路损耗，提高线路输送容量及线路使用寿命势在必行。目前广泛使用的普通钢芯铝绞线存在电能损耗较大、弧垂特性较差、防腐能力差等问题，随科技的高速发展，钢芯高导电率硬铝绞线、铝合金芯铝绞线、铝合金绞线等节能导线应运而生，并均在线路上得到了广泛应用。

1 3种型号节能导线简介

a.钢芯高导电率硬铝绞线。在常规钢芯铝绞线的基础上，通过从晶粒细化、铝线冷拉拔过程的低缺陷控制以及敏感元素的精确控制，在保障铝线强度满足国家标准规定的LY9硬铝线条件下，铝线导电率可以达到63%IACS(国际退火铜标准)。依此开发的高导电率钢芯铝绞线，承力构件采用镀锌钢线，导体采用导电率63%IACS(对应电阻率2.7367×10－8Ω·m)的硬铝线型，可降低线路的电阻损耗，节能效益明显，而其结构、机械性能及施工条件与普通钢芯铝绞线完全一致。

b.铝合金芯铝绞线。铝合金芯铝绞线采用53%IACS的高强度铝镁硅铝合金替代普通钢芯铝绞线中的钢芯和部分铝线，导线外部铝线与普通钢芯铝绞线的铝线相同。在等总截面应用条件下，基本无导电能力的9%IACS钢芯被铝合金芯替代，铝合金芯铝绞线的直流电阻比钢芯铝绞线小3%;铝合金芯铝绞线是铝基体材质，可避免由于磁滞损耗和涡流损耗带来的电能损失;铝合金芯铝绞线的单一铝基体材质，没有多金属的电化学腐蚀，耐腐蚀与钢芯铝铰线相比有所提高。

c.中强度铝合金绞线。中强度全铝合金绞线则采用58.5%IACS中强度铝合金材料。与等总截面的高强度铝合金线相比提高了导电率，降低了抗拉力;与等总截面的普通钢芯铝绞线相比，同样由于铝合金材料替代了钢芯，相当于增大了导线的导电截面，提高了导线导电能力。

2 节能导线型号的选择

2.1 参选节能导线参数

本文参选Q/GDW 632—2011《高导电率钢芯铝绞线》、Q/GDW 1815—2012《铝合金芯高导铝绞线》和Q/GDW 1816—2012《中强度铝合金绞线》等国家电网企业标准的400 mm2截面导线规格参数，电压等级取500 kV，为四分裂导线。参加比选的节能导线参数见表1。

表1 截面400 mm2参选节能导线参数

2.2 参选节能导线的电气性能比较

从载流量、极限输送功率以及电磁环境等方面来看，3种型号节能导线均能满足GB 50545—2010《110 kV～750 kV架空输电线路设计规范》的要求，均可以替换钢芯铝绞线。

2.3 参选节能导线的机械特性比较

从弧垂特性、覆冰过载能力、荷载等方面来看，3种型号节能导线均能满足GB 50545—2010的要求，均可以替换钢芯铝绞线。

3 节能导线全寿命周期费用的经济比较

年费用(CA)比较法:是指通过资金时间价值的计算，将项目的净现值换算为项目计算期内各备选方案各年的等额年费用并进行比较，以年费用较低的方案为最佳方案，其表达式为:

式中:t为计息次数，即寿命期;Ct为寿命期(包括建设期及运行期)内各年度的费用支出;ic为折现率。

下面对钢芯铝绞线、铝合金芯铝绞线、高导电率钢芯铝绞线和中强度全铝合金绞线的全寿命经济性进行比较如下。

3.1 基本数据的选取

4×400 mm2导线的输送容量取700～1300 MW;年负荷利用时间按5000 h考虑，相应的损耗时间取3200 h;运行维护费用取工程本体投资的1.4%;导线寿命期30年，回收率取10%;导线价格选取根据询价，普通钢芯铝绞线1.7万元/t，高导电率钢芯铝绞线在1.8万元/t～1.9万元/t(为普通钢芯铝绞线1.06～1.12倍)，铝合金芯铝绞线在 1.9万元/t～2.0万元/t(为普通钢芯铝绞线 1.12～1.18 倍)，中强度铝合金导线在2.1 万元/t～2.2 万元/t(为普通钢芯铝绞线1.24～1.30倍)。

对于本次参选的导线，3种节能导线分别按普通钢芯铝绞线的1.0～1.3倍对不同输送容量进行比较(普通钢芯铝绞线按1.68万元/t计)，每5%为极差。