张 濮,惠胜达
1.濮阳供电公司,河南濮阳 457000
2.河南省电力勘测设计院,河南郑州 450007
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。
近年来,国家电网公司提出了“工程建设全寿命周期管理”的先进理念,并提出了“资源节约型、环境友好型”和“新技术、新材料、新工艺”的“两型三新”指导原则。强调以较低的全寿命费用实现最终功能,创造最大的经济效益、环境效益和社会效益。
近年来根据不同需求出现了诸如高强度铝合金导线、耐热铝合金导线、有机复合材料芯导线,及钢芯软铝导线等。其中高强度铝合金导线具有较好的弧垂特性,比普通铝更耐腐蚀,但其导电率较低,仅为52.5%~53.0%IACS,因此在截面相同时导致其线路损耗增加;耐热铝合金导线最高运行温度可以达到150℃,输送容量可以增加50%以上,甚至100%,但其导电率也只达到58%IACS,同样会增加线路损耗,这种能源损失是无法弥补的。为提高导线的导电率,其后出现了包括钢芯软铝导线、有机复合芯导线等以软铝为导体的新型导线,软铝具有63%IACS 的导电率,在相同截面时具有更小的电阻,可以减少导线损耗,另外该导线张力主要由芯线承担,因此具有较小的线膨胀系数,在高温时具有较好的弧垂特性,但其中的有机复合芯软铝导线目前价格较高,性价比较低,而钢芯软铝导线在美国和加拿大等国家已有近二十年应用历史,国内也有多个厂家可以生产,并已在多个工程上应用,价格相对较低;根据以上分析,高强度铝合金导线、耐热铝合金导线和钢芯铝合金导线等新型导线不再参与导线选型的详细对比,本文选择工程中常用的普通钢芯铝绞线与特强钢芯软铝导线进行比较。
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2 种规格进行比较,各导线参数如表1:
钢芯软铝导线JL/G1A-630/45钢芯铝绞线钢芯软铝导线参选导线项目JLRX/EST-630/65 JLRX/EST-500/65
表1 导线性能参数表
3.1.1 导线费用比较
表2 导线费用比较
由上表可以看出各参选导线每公里导线费用均比普通钢芯铝导线要高,这是由于特强钢芯软铝导线目前属于新型导线,尚处于推广期,生产成本较高,导致导线价格偏高,随着市场的成熟,该导线价格也必然下降到合理水平。
3.1.2 对相关本体费用的影响
本工程三种参选导线中,JLRX/EST-500/65 荷载和张力均下降不少,可减少铁塔、基础工程量。同时金具、绝缘子的使用强度等级适当减小。JLRX/EST-630/65 较JL/G1A-630/45 相比垂直荷载稍有增加,但水平荷载减小,张力基本没有变化,对铁塔和基础而言,影响不大。
下表为以JL/G1A-630/45 导线为基准,其他参选特强钢芯软铝导线的铁塔和基础相对增加量:
表3 铁塔和基础比较(单位:万元/km)
3.1.3 基于全寿命周期的导线多方案经济分析和评价
近年来,国内外部分线路对导线的评价采用“总拥有费用法”(Total Owning Cost 简称TOC 方法)和“导线年费用(AC)法”,实质上即是全寿命周期费用分析方法。也就是在设计阶段确定送电线路从建成到服役终结时的总费用。
在进行导线多方案比选时所涉及的寿命周期费用包括:初始投资费用、运行期间设备维护费用、电能损耗费用和补充千瓦投资等各种费用。最后将所有费用折现成净现值,用于对各个参与比选的导线方案的评估。
在工程经济中,我们可以利用总拥有费用法计算导线的寿命周期费用,其表达式为:
PC-费用现值;
COt-为第t 年的现金流出;
导线全寿命费用假定边界条件如下:
1)本工程按开工投入100%,施工建设期为1 年;
2)线路工程经济使用期按30 年计算;
3)年损耗小时数为5500 小时;
4)电力工业投资回收率按8%假定计算;
5)上网电价按0.35 元/度电价假定计算。
JLRX/EST-500/65单位静态投资(万元/km) 150.0 179.0 156.7项目 导线型号JL/G1A-630/45 JLRX/EST-630/65
表4 总费用比较
由上表可以看出,特强钢芯软铝导线JLRX/EST-630/65 单位输送容量成本最低,相比同等型号的普通钢芯铝绞线,输送成本仅为钢芯铝绞线的58.7%,经济优势比较明显。长期将该导线作为提高输电线路输送能力的一种重要手段而广为使用,具有推广应用的价值和前景。
[1]于刚,等.110kV~750kV架空送电线路设计规范(GB 50545-2010)[S].北京:中国计划出版社,2010.
[2]郭峰,等.输电线路全寿命周期成本设计.北京:中国计划出版社,2010.
[3]新型高压架空电缆导线:中天科技股份有限公司技术资料.
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