云南某500 kV紧凑型输电线路工程导线选型

柏晓路，鲁景星，韩鹏飞，霍智

（中南电力设计院，武汉430071）

0 引言

紧凑型输电线路相比常规线路有着诸多优势：节约线路走廊，提高输送容量，改善电磁环境，降低系统的补偿度等[1-2]。针对不同的设计条件，紧凑型线路的导线选型也成为一个关键的课题。

云南某500 kV紧凑型输电线路工程设计条件复杂，该线路工程含有轻冰区、重冰区，且I回线路变电站进出线处拟与其他已建双回路共杆，II回线路变电站进出线处改造原已建单回路线路后，与本期形成双回路出线，因此不能全线架设同种导线，需要对不同情况进行导线选型（工程概况见表1）。

表1 工程概况

1 紧凑型线路导线选型

根据系统输送容量的需要，导线需满足3 700 A工作电流的要求。根据摩尔根公式[3-4]对多种典型山区使用导线进行载流量计算，当导线最高允许温度为80°C时，导线允许载流量如表2所示。由表2可知紧凑型线路拟采用6×300 mm2截面导线。

结合以往工程经验，选择国标GB1179-83《铝绞线及钢芯铝绞线》中，截面为300 mm2钢芯铝绞线3种型式作为备选导线方案，分别为LGJ-300/25、LGJ-300/40、LGJ-300/50型钢芯铝绞线。计算上述3种导线的弧垂、覆冰过载能力、允许高差、水平荷载比较、垂直荷载比较及其适用的耐张绝缘子等见表3。

表2 导线载流量 A

表3 导线性能一览表

由表3可见，当导线铝截面相同，钢芯越大，其弧垂特性、覆冰过载能力和允许高差的性能越好，但同时水平荷载与垂直荷载也有所增加，对耐张绝缘子串的强度要求也有所提高。本工程高差较大，LGJ-300/25导线允许高差较小，覆冰过载能力较弱，因此不易采用LGJ-300/25导线；而采用LGJ-300/50导线时，垂直荷载与水平荷载较大，会使工程造价较高；综合比较并根据以往山区工程经验，本工程导线推荐采用6×LGJ-300/40钢芯铝绞线。

2 重冰区常规线路导线选型

由于重冰区不宜采用紧凑型线路[5-6]，需采用常规线路，因此需对重冰区线路导线进行选型。根据以往山区工程经验，重冰区导线采用4分裂形式，分别以LGJ-400/50、LGJ-500/45、LGJ-630/55 3种导线作为备选导线方案。

3种导线载流量参看表2，4×LGJ-400/50、4×LGJ-500/45、4×LGJ-630/55导线在环境温度为40°C、导线温度为80°C时，载流量分别为2 920 A、3 282 A、3 888 A。根据系统输送容量的要求，4×LGJ-630/55导线满足要求，其他2种导线均不满足要求，因此重冰区线路导线采用4×LGJ-630/55。

3 同塔双回线路导线选型

3.1 I回线路双回路导线选型

由于本工程I回线路变电站间隔出线2.1 km线路已与其他已建线路按照双回路共杆设计出线，为节约工程投资，合理利用资源，本工程采用与该已建双回路杆塔共杆后，再变为紧凑型线路，因此需要对同塔双回线路导线进行选型。

由于已建杆塔，当时是按照架设4×LGJ-400/50导线进行设计，而4×LGJ-400/50导线载流量仅为2 920 A，难以满足系统输送容量的要求。鉴于该同塔双回路已经建成并投入运行，为减少改造工程量，节约改造工程投资，需要对I回线路同塔双回线路进行增容导线选择。

本工程以高强度钢芯高强度耐热铝合金绞线JGQNR55/EST-440/12（以下简称JGQ440）和铝包钢芯耐热铝合金型线NRLHX60/LB20-350/55（以下简称NRL350）为备选导线方案，导线参数见表4。

表4 参选增容导线结构及特性参数

3.1.1 载流量比较

依据系统输送容量的需要，导线载流量需满足3 700 A的要求。对备选的2种导线进行载流量计算，计算结果见表5，环境温度为35℃，导线JGQ440和NRL350要满足系统输送容量时，导线温度分别为98℃、113℃；而当环境温度为40℃，导线JGQ440和NRL350要满足系统输送容量，导线温度分别为103℃、118℃。由此可见，2种导线均可满足系统增容要求，只是NRL350的导线运行温度较高。

表5 参选增容导线载流量比较 A

3.1.2 对杆塔负荷的影响

为避免杆塔重新设计，对选择的导线应满足已设计杆塔使用条件的要求。计算2种备选导线对杆塔荷载的影响见表6。

表6 参选增容导线杆塔荷载比较

由表6可知，2种备选导线水平荷载和垂直荷载均比原导线LGJ-400/50相等或者略小；而纵向张力方面，JGQ440的略有增加，但如果将其放松，安全系数k取2.52时，每相纵向张力可达到导线LGJ-400/50的99.9%，小于原导线LGJ-400/50的纵向张力，符合杆塔的使用条件。

3.1.3 最高气温时和最高线温时的弧垂特性

由于与I回线路间隔出线共杆的双回路杆塔在最初设计时LGJ-400/50导线运行温度设定为70℃，而JGQ440和NRL350均属耐热铝合金导线，运行温度都超过70℃，因此需要校核原LGJ-400/50导线和2种备选导线最高气温定位时和最高线温运行时的弧垂特性，以反映对地距离和交叉跨越距离是否满足要求。

由于耐热铝合金导线运行温度较高，定位时最高气温仍然取40℃有些不合理，因此将耐热铝合金导线最高气温适当进行修正，进行弧垂特性计算见表7。

表7 导线在最高气温和最高线温时的弧垂特性

由表7可知，最高气温时2种备选导线的弧垂均比原LGJ-400/50导线小，并且JGQ-440的弧垂最小；最高线温时2种备选导线的弧垂均比原LGJ-400/50导线大，备选导线中JGQ440的弧垂稍小。

由以上计算分析可知，当线路在最高气温情况下定位时，2种备选导线弧垂均比LGJ-400/50小，满足对地和交叉跨越电气距离的要求；当线路在最高线温情况下运行时，2种备选导线在经过个别校核对地和交叉跨越距离后，也可满足要求。

3.1.4 经济比较

对2种备选导线的价格进行比较，2种备选导线单价见表8。由表8可知，对于2.1 km的双回路线路，JGQ440导线的成本投资为12×2.1×3.21=80.892万元，NRL350导线的成本投资为12×2.1×2.9=73.08万元，采用导线JGQ440的导线本体投资要多7.812万元。

表8 导线价格比较

3.1.5 综合比较

通过对2种备选导线的比较分析可知：

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1）从载流量、杆塔负荷、对地距离和交叉跨越距离上来说，2种导线都是满足要求的；

2）从运行上来说，JGQ440导线的运行温度较低，更加安全，且其运行电阻较小，线路损耗比NRL350小13.5%；

3）从投资成本上来说，由于双回路线路部分属于增容改造，线路长度仅为2.1 km，而采用JGQ440导线比NRL350的导线本体投资多7.812万元。

4）从配套金具上来说，在导线最高运行温度下，由于温升引起导线机械性能的变化，同时也引起了配套金具机械性能的变化，因此有必要对金具温升后的机械特性进行校验，而NRL350导线的温升较高，因此在选用配套金具时要求更加严格。

通过以上各方面比较，JGQ440导线在运行温度、线路损耗、配套金具选用方面更具优势，而NRL350在导线本体投资上有优势。由于双回路线路长度较短，对导线本体投资方面影响较小，故本工程I回线路同塔双回线路部分导线推荐采用4×JGQ440导线。

3.2 II回线路双回路导线选型

由于出线走廊限制，本工程II回线路变电站出线处拟采用双回路出线，需对已建线路进行双回路改造，II回线路出线与该已建线路共杆2.5 km后分开。

由于原已建线路导线型号为4×LGJ-400/50线路，而本线路为6×LGJ-300/40紧凑型线路，因此需对双回路杆塔本期II回线路进行导线选型。根据以往山区工程经验，导线采用4分裂形式，分别以LGJ-630/55、JGQ440和NRL350为备选导线。

3.2.1 经济比较

由表9可知，对于2.5 km的双回路改造线路，采用NRL350导线的成本投资最省，JGQ440导线次之，LGJ-630/55最贵。

表9 导线价格比较

2）杆塔本体造价比较。若采用LGJ-630/55导线，双回路杆塔按架设4×LGJ-630/55导线进行设计；若采用高强度耐热铝合金绞线，如前文所述，双回路杆塔可按架设4×LGJ-400/50导线进行设计。杆塔本体造价比较见表10，采用LGJ-630/55导线时，杆塔本体总造价为217.5万元，比采用高强度耐热铝合金绞线时投资高出37.5万元。

表10 杆塔本体造价比较

3.2.2 线路损耗比较

计算3种备选导线的线路损耗见表11，可见LGJ-630/55导线损耗最小，而且远小于其他2种导线的线路损耗，JGQ440次之，NRL350的损耗最大。

表11 线路损耗比较

3.2.3运行环境与配套金具选用比较

根据前节计算，当环境温度为40℃时，导线LGJ-630/55、JGQ440和NRL350要满足系统输送容量时，导线运行温度分别为70℃、103℃、118℃。由此可见，LGJ-630/55运行温度最低，最安全，JGQ440次之，NRL350运行温度最高。

从配套金具上来说，在导线最高运行温度下，由于温升引起导线机械性能的变化，同时也引起了配套金具机械性能的变化，因此温升越高在配套金具的选用上的要求也越高。LGJ-630/55导线的温升最低，最易选用配套金具；而JGQ440导线次之；NRL350导线的温升最高，在选用配套金具时要求最严格。

3.2.4 综合比较

通过对3种备选导线的多方面的比较分析可知：

在经济上，采用LGJ-630/55导线投资最大，比其他2种导线要高出60余万元；在线路损耗上，JGQ440和NRL350导线损耗很大，分别比LGJ-630/55要高出78.3%和106.2%；运行环境与配套金具选用上，LGJ-630/55最优，JGQ440其次，NRL350最差。而对一般的工程建设来说，在设计上要有一定的前瞻性，需要考虑到未来输送容量的增加，因此建议本工程双回路杆塔按照架设4×LGJ-630/55导线来设计，为以后的工程留有裕度，避免以后重复建设。

综合考虑各方面因素后，LGJ-630/55导线投资仅比其他两种导线高出30余万元，而其在线路损耗、运行环境和配套金具选用上都显示出较好的特性，故II回线路同塔双回线路部分导线推荐采用4×LGJ-630/55导线。

4 结语

综上所述，通过技术经济比较，本工程常规紧凑型线路导线推荐采用6×LGJ-300/40导线，重冰区线路导线推荐采用4×LGJ-630/55导线，本工程I回同塔双回线路部分导线推荐采用4×JGQNR55/EST-440/12导线，II回线路同塔双回线路部分导线推荐采用4×LGJ-630/55导线。所取得的成果，对今后其他类似工程具有一定的参考意义。

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