节能导线在输电线路工程中的应用

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

随着电力系统的发展，电力负荷的快速增长，随着国民经济的发展和负荷的增大，线路损耗有趋于严重的可能。本项目将对这些问题作出研究，最大限度地减少线路损耗，达到节能减排的目的。

1 节能原理

输电线路损耗主要由电晕损耗和电阻损耗组成，在电晕损耗基本相同的的情况下，输电损耗主要由导线的直流电阻所决定。在交流输电中，还有少量的集肤效应和铁芯引起的损耗，这一部分的损耗约占输电损耗的2－5％。因此，可以说，导线直流电阻的大小决定了输电线路损耗的多少。

2 节能导线的类型

节能类导线是指与普通钢芯铝绞线（详见图1）相比在等外径（等总截面）应用条件下，通过减小导线直流电阻，提高导线导电能力，减少输电损耗，达到节能效果。目前，提出普及推广应用的节能类导线主要包括：钢芯高导电率硬铝绞线（详见图2）、铝合金芯铝绞线（详见图3）和中强度全铝合金绞线（详见图4）三种。

钢芯高导电率硬铝绞线采用63%IACS高导电率铝线(国际退火铜导电率为100%IACS)，替代普通钢芯铝绞线中的61%IACS铝线，与铝截面相同的普通钢芯铝绞线相比，由于铝线导电率的提高，可使导线整体直流电阻值降低，导电能力提高，电能损耗减少。

铝合金芯铝绞线采用53%IACS高强度铝合金芯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铝线相同。在等总截面应用条件下，由于基本无导电能力的9%IACS钢芯被铝合金芯替代，所以铝合金芯铝绞线的直流电阻比普通钢芯铝绞线更小，因此提高了导电能力。

中强度全铝合金绞线全部采用58.5%IACS中强度铝合金材料，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，使导线的整体直流电阻值降低，提高了导电能力。

1）目前常用的“普通钢芯铝绞线”组成结构图如图1：

图1

2）新型节能“钢芯高导电率硬铝绞线”组成结构图如图2：

图2

3）新型节能“铝合金芯铝绞线”组成结构图如图3：

图3

4）新型节能“中强度全铝合金绞线” 组成结构图如图4：

图4

3 节能导线的选用

节能导线的试点应用主要考虑直流电阻的降低，以减少线路损耗，达到节能降耗的目的。通知中提供了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，这三种导线是国内比较常用的三种节能导线，与原来线路上使用的钢芯铝绞线相比这三种导线在直流电阻上均有降低。采用节能导线对新建线路影响最大的就是导线的价格、金具的使用、杆塔使用。因此本工程将从导线价格、载流量、对金具使用的影响、对杆塔使用的影响、节能效果、生产制造以及全寿命周期费用的角度来对节能导线进行分析、选择。

3.1 导线价格比较

导线单公里价格表(铝锭价格按基础价16500元/吨计算)

从节能导线单公里价格表上看，钢芯高导电率铝绞线单公里价格最贵，比中强度全铝合金绞线单公里高了0.2万元/km，比铝合金芯铝绞线单公里高了0.89万元。

3.2 导线配套金具的比较

节能导线金具价格一览表

可以看出，选用节能导线对线路金具影响较小，仅需要对耐张线夹、接续金具特殊考虑，耐张线夹、接续金具价格对线路本体造价影响不大。

3.3 对杆塔使用条件的影响

节能导线与普通导线外径相差很小，导线风荷载相差很小，水平荷载差别不大；钢芯高导电率铝绞线与普通导线完全一致，对间隙没有影响；铝合金芯铝绞线、中强度全铝合金绞线单位质量比普通导线要小，对导线风偏角影响较大；铝合金芯铝绞线、中强度全铝合金绞线风偏角接近，与普通导线风偏角大4-5度左右，对直线塔使用影响较大。在使用通用塔的情况可以通过将直线塔采用更大一级风速区通用塔，或者通过将摇摆角不满足直线塔换耐张塔满足间隙要求。采用大一级风速通用直线塔或将直线塔更换为耐张塔，均会造成本体费用增加。

不同导线弧垂特性有差异，对普通导线和三种节能导线的弧垂做了比较。由下表可以看出节能导线中铝合金芯铝绞线弧垂性能最差。中强度全铝合金绞线仅在29m/s风速区比钢芯高导电率铝绞线弧垂小。

三种节能导线弧垂特性差别不大，对实际施工定位中杆塔呼高影响不大。

29m/s风速区导线最大弧垂

4 节能效果

节能导线直流电阻降低，以减少线路损耗，达到节能降耗的目的。直流电阻越小有功损耗越小，节能效果越好。下表给出了不同导线的有功损耗，本线路最大损耗小时数为2300（对应最大负荷利用小时数为4000小时）的单公里电阻损耗，计算时最大负荷取262MW，功率因素0.90。

由上表可以看出：节能效果最好的是中强度全铝合金绞线，其次是铝合金芯铝绞线，高导电率钢芯铝绞线最差；在300/25系列导线中铝合金芯铝绞线损耗与高导电率钢芯铝绞线差别不大。

从节能效果上看中强度全铝合金绞线最好，但是选用中强度全铝合金绞线会造成线路本体投资的增加，要以全寿命周期费用的角度去分析、比较、选择。

5 全寿命周期

35、39m/s风速区节能导线全寿命周期费用图示（51km）

可以看电价对全寿命周期费用影响较大，在电费小于0.5元时钢芯高导电率铝绞线全寿命费用最低，电费大于0.5元时中强度全铝合金绞线全寿命周期费用最低。在全寿命周期费用计算过程中最大负荷利用小时数采用2300时，实际现有线路仅带很少负荷，因此在现阶段本工程采用钢芯高导电率铝绞线比较合适。