节能导线分析_徐炳亮.pdf

2023 1期 节能导线分析徐炳亮（福建亿兴电力设计院有限公司，福建 泉州 ）摘要：从电能损耗和载流量、弧垂、杆塔荷载和年费用等方面，对比铝包钢芯铝绞线、钢芯（高导电率）铝绞线、铝合金芯（高导电率）铝绞线和中强度全铝合金绞线共种结构种导线，发现节能导线因自重轻、拉断力小，按国网通用设计原则量身定做的杆塔质量比铝包钢芯铝绞线、钢芯（高导电率）铝绞线轻，基础因荷载小费用也略低，同时电能损耗小于普通导线。关键词：铝绞线；电气性能；机械特性；造价；节能中图分类号：（，）：，（），（），（），：；收稿日期：拟定的基本条件系统额定电压为 ，系统最高运行电压为 ，功率因数为 ，最大负荷利用小时数为 ，气象条件为最高气温、最低气温、年平均气温、全年无覆冰。新建线路系统单回正常输送容量为 ，极限输送容量为 。导线比选导线参数参考 铝合金芯高导电率铝 绞 线、钢 芯 高 导 电 率 铝 绞线、中 强 度 铝 合 金 绞 线、圆线同心绞架空导线 和国家电网公司 关于开展输电线路节能导线试点应用工作的通知 的相关资料，同型式导线有多种导电率铝线，本文对比上述规范所列共 种导线，导线参数见表。其中，导线为铝包钢芯铝绞 ，导线为钢芯铝绞线 ，导 线 为 钢 芯 高 导 电 率 铝 绞 线 ，导线为铝合金芯（高导电率）铝绞线 ，导线为中强度全铝合金绞线 。表 导线参数导线导线导线导线导线导线根直径钢（铝包钢、铝合金）铝（铝合金）截面积钢（铝包钢、铝合金）铝（铝合金）总截面 铝钢截面比 直径 单位质量（）计算拉断力 膨胀系数（）弹性系数 直流电阻（）单价（万元 吨）导线电气性能比较 导线载流量比较钢芯铝绞线允许持续使用温度为 ，若温度输配电工程电工技术 中国电工网升高，则会恶化导线的综合性能。架空输电线路设计规范 中规定，验算导线允许载流量时钢芯铝绞线的允许温度采用 ，必要时可采用。本文钢芯铝绞线、钢芯高导电率铝绞线、铝合金芯铝绞线、中强度全铝合金绞线最高允许温度采用 和 两种方案进行计算。计算中，环境温度为最高气温月的平均气温。根据当地气象统计资料，计算导线载流量的环境温度取 ，日照强度为 ，风速为，导线表面辐射、吸热系数均取。各种导线载流量和输送功率见表。表导线载流量和输送功率导线导线导线导线导线导线允许电流（单导线）输送功率（回）由表可知，当导线允许温度从 上升至 时，导线载流量提高约。参加比选的 种导线的每回线 发热持续输送功率均高于 ，满足系统要求。各种导线的载流量和极限输送功率相差不大，节能导线要比钢芯铝绞线高出 。交流电阻损失比较各种导线结构的电能损耗见表。表 各种导线组合的交流损耗单回输送功率单回输送电流计算参数交流损耗（）导线导线导线导线导线 经济输送 导线温度 单导线交流电阻（）单回路电阻损耗 经济输送 导线温度 单导线交流电阻（）单回路电阻损耗（）年平均电阻损耗 （）当地上网电价（元 ）年利用小时数 年电阻损耗（万元）年损耗费用差值（万元）损耗对比 注：年平均电阻损耗为、经济输送时损耗的平均值。小结（）同截面的各种导线的载流量和允许输送功率基本相当，均可满足本工程的要求。（）对于同截面各型导线交流损耗与直流电阻率，中强度全铝合金绞线节能效果最好，铝合金芯铝绞线次之，铝包钢芯铝绞线再次，钢芯（高导电率）铝绞线最差。导线机械特性比较 弧垂特性导线的弧垂特性与导线的计算拉断力、铝钢截面比、自重等因素有关。钢芯（高导电率）铝绞线结构参数相同、弧垂相同。铝合金芯铝绞线同芯导线结构参数相同，不同芯拉断力不同。计算中，环境温度为最高气温月的平均气温。根据当地气象统计资料，计算导线载流量的环境温度取，日照强度为 ，风速为，导线表面辐射、吸热系数均取。极限输送功率为 时导线线温及对应弧垂见表。表 极限输送功率为 时导线线温及对应弧垂导线型号线温弧垂计算温度允许温度下的弧垂安全系数 安全系数 由表可知，各型导线弧垂相差 。铝包钢芯铝绞线弧垂最小，铝合金芯铝绞线弧垂最大，中强度铝合金绞线 与 铝合金芯铝绞线弧垂相当。导线对杆塔荷载的影响导线传递给铁塔的荷载主要包括水平方向的风及角度荷载、垂直方向的自重及冰荷载、顺线方向的断线张力及不平衡张力荷载。各种导线的各相荷载（导线安全系数为）比较情况见表。表导线结构的每相荷载参数每相荷载 垂直荷重 百分数 导线大风风压百分数 张力百分数 由表可知，垂直荷载方面，中强度全铝合金绞线及铝合金芯铝绞线线密度小，约比钢芯（高导电率）铝绞线小；大风风压方面，各种导线基本相同，这是因为导线的外径基本一致。小结（）对导线弧垂变化进行总结。本工程使用档距较小，安全系数为、的各种导线弧垂相差 ，其中铝包钢芯铝绞线 最小，铝合金芯铝绞线与 中强度铝合绞线弧垂略小，铝合金芯铝绞线弧垂最大。（）对导线对杆塔荷载的影响进行总结。对比的各型导线外径相近，对塔身风荷载影响相同；铝合金芯铝绞线电工技术输配电工程2023 1期 、及 中 强 度 全 铝合金绞线 ，由于质量轻、张力小，对塔身的垂直荷载、张力荷载小于铝包钢芯铝绞线及钢芯（高导电率）铝绞线，杆塔耗钢量低于铝包钢芯铝绞线及钢芯（高导电率）铝绞线。线路造价分析虽然各型导线弧垂略有差异，但受限于耐张段长度短，弧垂差异无法体现于定位排塔，各种导线的杆塔数量相同。使用不同导线，初期投资差异仅在于导线本体、线夹材料费及耗钢量，运维差异在于电能损耗。导线费用计算根据目前导线的市场报价，各型导线及线夹的每千米材料量及差价见表。表 导线的材料量及费用导线结构 导线自重（）导线总重（）单价（万元）导线费用（万元）差价（万元）由表可知，基于导线自重及单价的差异，铝合金芯铝绞线 费用最低，钢芯高导电率铝绞线 费用最高。线路本体投资比较各型导线线路本体投资见表。表线路本体投资参数 基础工程（万元）杆塔工程（万元）架线工程（万元）附件工程（万元）主体投资（万元）注：主体投资不含接地、辅助工程、通信工程。年费用计算按年最大损耗小时数 、电力工程回收率、年计，本工程各型导线的年费用见表。表各型导线的年费用参数 本体投资（万元）前一年投资（万元）续表参数 后一年投资（万元）折算总投资（现值）万元 折算总投资（年值）万元 维修费用（万元）当地上网电价（元 ）年电阻损耗（万元）年费用（万元）年费用比值 由表可知，同种结构导线年费用相近；节能导线本体费用、电能损耗均低于钢芯（高导电率）铝绞线、铝包钢芯铝绞线，考虑初期投资及运维费用后年费用更低；中强度铝合金绞线 年费用最低。节能分析中强度铝合金绞线 导线比普通导线（钢芯铝绞线）节能，主要体现在以下几点。（）减少导线用量 （），全线共减少 ，折合铝 、钢 。按生产铝、钢排放 二 氧 化 碳 、计 算，可 减 少 碳 排 放 。（）减 少 耗 钢 量 （），全 线 共 减 少 ，可减少碳排放 。（）每年减少电能损耗 （），全线减少电能损耗 ，年寿命周期的全线路减少电能 损 耗 ；按 排 放 二 氧 化 碳 （）计算，可减少碳排放 。综上可见，因不同导线建设消耗差距不大，而运行损耗贯穿全寿命周期，故碳排放差异以电能损耗为主。结语对比的种结构同截面种导线，载流量均可满足输送要求；由于结构参数的差异，本工程使用条件下弧垂差为 ，弧垂差异影响塔重 ；按导线量身定做的杆塔，节能导线可节约钢材；若用于同种塔型，则节能导线的结构安全性更高；各型节能导线年费用比钢芯铝绞线低约；节能导线使用小时数越多、计算年限越长、电价越高，节电效果更显著。参考文献 架空输电线路设计规范 王国忠钢芯铝绞线交流电阻简化计算的探讨电线电缆，（）：，输配电工程电工技术