架空输电线路特强钢芯软铝绞线在实际工程中的应用研究

惠胜达 张 濮

（1.河南省电力勘测设计院，河南 郑州 450007；2.濮阳供电公司，河南 濮阳 457000）

1 南乐变至顿丘变220kV线路工程概况

南乐变至顿丘变220kV线路工程，起于濮阳南乐220kV变电站，终于顿丘220kV变电站，线路全长14km，本期出线两回，同塔双回路架设。根据系统要求，采用2×630mm2截面导线。选定本工程的主要气象条件为：最大设计风速28.12m/s（离地10米高），导线最大覆冰厚度10mm，地线最大覆冰厚度15mm，气象条件组合见表1。

表1 气象条件一览表

2 特强钢芯软铝绞线和普通钢芯铝绞线比较

本工程对与普通钢芯铝绞线，选择了较常用的JL/G1A-630/45导线，特强钢芯软铝绞线选择了可以满足本工程需要的1种规格进行比较，各导线参数如表2。

表2 各导线参数

2.1 导线电气性能比较

2.1.1 长期允许载流量校验比较

根据GB 50545-2010中的有关规定钢芯铝绞线必要时可采用80℃验算导线允许载流量。在本文中，我们分别按照70℃和80℃进行比较。特强钢芯软铝导线由于特殊的结构型式使其具有较低的应力转移点温度，导线运行的工作温度不会由于铝线股的软化特性而受到限制。运行工作温度完全由钢芯的软化特性所决定，而钢芯的再结晶温度较高，可以在较高的温度下保持正常的机械强度，因此特强钢芯软铝绞线的允许运行工作温度较普通的钢芯铝绞线高许多，以使用软铝导线最早的美国为例，其最高允许温度定为150℃，国内各研究机构和厂家也建议最高运行温度取该温度，并通过试验验证是安全的，但考虑到高温电阻损耗的增加及国内较少的高温运行经验，本工程特强钢芯软铝导线最高运行温度不超过120℃为宜。

以下按照环境温度为40℃，风速0.5m/s，太阳辐射功率密度为0.1W/cm2，辐射散热系数和吸热系数均为0.9，对所比选导线进行长期允许载流量校核，根据GB 50545-2010条文说明所推荐的公式，其结果如表3。

表3 导线长期允许载流量比较（单位：A/根）

从上表可以看出，各导线在70℃及80℃时载流量JLRX/EST-630/65导线最大，特强钢芯软铝导线因可以运行在较高温度，所以其运行在高温时具有更大的载流量，当导线温度120℃时，载流量为同等型号普通钢芯铝绞线70℃时的2倍，因此在极端条件下，可认为特强钢芯软铝导线将具有2倍的输送容量。

2.1.2 电阻损耗比较

作为线路运行费用中主要组成部分的导线损耗，在全寿命周期费用中占有较大的比例，以4×JL/G1A-400/35导线的500kV线路为例，在经济电流密度输送情况下，其全寿命周期内（30年）的线损折现后将大大超过其工程投资费用，因此，在进行导线比选过程中必须将导线损耗作为重要的一部分参与到工程的全寿命周期方案比选中。

电阻电能损耗为：Q=3I2RoT×10-3（kW）

I-最大相负荷电流，(A)

Ro-线路每相交流电阻，(Ω)

T-最大负荷损失小时，(h)

K-交直流电阻比，

t-导线温度（℃），取环境20℃时导线温度

a-电阻温度系数

由上表可以看出，各参选导线电阻损失（每年）比较中，特强钢芯软铝导线JLRX/EST-630/65电阻损失最小，较普通钢芯铝绞线JL/G1A-630/45每年节省电能2-3%。

表4 导线电子损失比较表

2.2 导线机械性能比较

2.2.1 导线方案对杆塔机械荷载的影

为直观体现几种导线对杆塔的荷载影响，下面以比较常用的JL/G1A-630/45为基准，比较软铝导线荷载的相对增加量，见表5。

表5 导线对杆塔荷载相对比较表（单位：%）

从上表可以看出：由于导线结构型式不同，使用张力和其它机械荷载是不同的，JLRX/EST-630/65较JL/G1A-630/45相比水平荷载下降5.2%，垂直荷载下降10.9%，张力下降2.3%，因此软铝导线可减少铁塔、基础工程量，同时金具、绝缘子的使用强度等级可适当减小。

2.2.2 高温时的弧垂特性比较

表6 弧垂特性比较（单位：m）

由上表可看出，在正常工作电流时，档距不超过400米情况下，JLRX/EST-630/65和JLRX/EST-400/50导线的弧垂与JL/G1A-630/45的弧垂相差不大。

3 结论

通过对各参选导线进行详细技术比较，我们得出以下结论：

（1）各参选导线电气性能和机械性能均能满足本工工程需要，其中特强钢芯软铝导线导电率为63%IACS，在输送相同电流的情况下，减少输电线损约2.0-3.0%。

（2）相比普通钢芯铝绞线，特强钢芯软铝导线通过实现铝部应力转移，高温时软铝线几乎不受力，运行张力仅由钢芯承受，其高温弧垂不受铝股长期蠕变的影响，增容1.5倍以上高温时软铝导线的弧垂与相同截面钢芯铝绞线70℃时弧垂相当。

（3）特强钢芯软铝导线因其长期运行最高温度可以达到150℃，所以JLRX/EST-630/65载流量约相当于普通铝绞线JL/G1A-630/45的2倍，单位输送容量成本仅相当于JL/G1A-630/45的50%-60%，经济效益明显。

（4）随着经济的发展，电网负荷日益增大，新建线路走廊的取得越来越困难，特强钢芯软铝导线具有较高的载流量，可以为线路以后增容储备容量，在一定程度上可以缓解电网负荷增大和路径走廊取得困难之间的矛盾。

[1]张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[M].北京：中国电力出版社，2002.

[2]于刚，等.110kV～750kV架空送电线路设计规范(GB50545-2010)[S].北京：中国计划出版社，2010.

[3]尤传永.架空输电线路钢芯软铝绞线的应用研究，电力建设2006（5）.[4]尤传永.耐热铝合金导线的耐热机理及其在输电线路中的应用，电力建设2003，24（8）.

[5]新型高压架空电缆导线：中天科技股份有限公司技术资料.

[6]黄豪士.输电线路节能型增扩容导线的特性电力建设Vol.31,NO2P.29-P.342010年2月.