高导电率钢芯铝绞线在750 kV输电线路中的应用研究

刘光辉，郑艳红，王中阳，龚兴国，严得录，谢金华

（1.西北电网有限公司，陕西西安 710048；2.国网陕西省电力公司经济技术研究院，陕西西安 710065；3.青海送变电工程公司，青海西宁 810001；4.新疆电力设计院，新疆乌鲁木齐 830001）

近年来，我国电线电缆行业制造技术和工艺不断进步，各种新型导线不断涌现，针对性也越来越强，特别是国家的“节能减排、低碳环保”政策的执行[1-3]，使得导线市场涌现了大量的节能导线，节能导线可以节约一定的能源，但不同导线有不同的电气特性、机械特性，如运用不当，不但得不到应有的收益，反而可能会对电网的安全稳定运行带来不利影响。因此，必须有针对性地合理选用新型节能导线，更好地贯彻“两型三新”的建设原则[4-6]。

本文将高导电率钢芯铝绞线在新疆与西北主网联网750 kV第二通道工程（哈密变—哈密换流站段）中的应用研究作为切入点，分析解决高导电率钢芯铝绞线在工程应用中的技术及经济问题，表明高导电率钢芯铝绞线既具有优良的机电性能，又具备突出的节能优势，在新建线路中优势明显，是极有推广潜力的导线。

1 高导电率钢芯铝绞线的特性

高导电率钢芯铝绞线就机电性能而言，钢芯铝绞线适用的线路工程，高导电率钢芯铝绞线都能够适用，且多项性能指标（电阻损耗、防振等）可以得到改善，具有更好的全寿命周期经济性。

1.1 导线电气性能

高导电率钢芯铝绞线电阻损耗低，节能环保。通过减小导线直流电阻，提高导线导电能力，减少输电损耗，从而达到节能效果。

导线载流量与导线所处气象条件（环境温度、风速、日照强度）有关，在计算导线载流量时，应使导线不超过70℃，目的在于使导线长期运行（70℃）或事故条件下运行（80℃），由于导线温升，不致于影响导线强度。在35℃环境温度时，导线最大输送容量如表1所示。

表1 导线最大输送容量Tab.1 The maximum transm ission capacity of conductor

通过计算可以看出：在环境温度35℃，导线温度70℃时，高导电率钢芯铝绞线的最大输送容量较钢芯铝绞线增加2%。

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。在交流输电线路中，还有少量的集肤效应和铁芯引起的损耗，这一部分的损耗占输电损耗的2% ～5%。因此，导线直流电阻的大小决定了输电线路损耗的多少。

高导电率钢芯铝绞线比普通的钢芯铝绞线在20℃时的直流电阻方面低3%，全年的有功功率损耗低于6.6 kW/km，在最大损耗小时数1400 h的全年电阻损耗低于9200 kW·h/km；在最大损耗小时数2200 h的全年电阻损耗低于14500 kW·h/km；在最大损耗小时数3200 h的全年电阻损耗低于21100 kW·h/km。

从以上分析可以看出，在电气方面，高导电率钢芯铝绞线不仅减少电能损失，而且可以输送更多的电能。

1.2 导线机械性能

1）导线弧垂特性。不同导线弧垂特性有差异，与普通钢芯铝绞线的弧垂做了比较。高导电率钢芯铝绞线在500 m档距下的弧垂略小（约0.05 m），对杆塔排位基本没有影响，全线杆塔造价没有增加。

2）金具配套方便，施工工艺与传统导线相同。

3）高导电率钢芯铝绞线额定拉力与普通导线一致，对杆塔荷载没有影响。因此，使用高导电率钢芯铝绞线时，可以使用国家电网公司750 kV通用设计塔型，避免了重复设计，降低了工程造价，同时提高了线路设计的标准化，在实际应用中做到了无缝衔接。

1.3 导线回收年限

高导电率钢芯铝绞线的前期建设费用较高，但后期运行时可以节省电能（电价暂按0.2元/kW·h考虑）。经计算，在最大损耗小时数1400 h高导电率钢芯铝绞线可在24 a内回收由于导线前期建设增加的投资；在最大损耗小时数2200 h高导电率钢芯铝绞线可在15 a内回收由于导线前期建设增加的投资；在最大损耗小时数3200 h高导电率钢芯铝绞线可在11 a内回收由于导线前期建设增加的投资。

可见，采用高导电率钢芯铝绞线比钢芯铝绞线而多出的投资，最少可以在11 a内因节能而收回由于导线前期建设增加的投资，节能效益明显。

2 高导电率钢芯铝绞线的应用

高导电率钢芯铝绞线在新疆首次运用在新疆与西北主网联网750 kV第二通道工程（哈密变—哈密换流站段）中，线路途经的地貌单元主要为山前冲洪积平原、剥蚀丘陵台地。主要为戈壁荒漠景观，地势较平坦、开阔。因此，该区域属微风振动多发区。在线路设计时需注意其防振性能。经计算，高导电率钢芯铝绞线的铝部应力与普通钢芯铝绞线相当（高导电率钢芯铝绞线铝部应力略小）。因此，在此区域使用高导电率钢芯铝绞线是安全的。

3 结语

高导电率钢芯铝绞线前期投资较钢芯铝绞线高，随着后期运行，节能效果显现，在11 a后，因节能而节省的费用大于导线初期投资增加的费用。即：在11 a内，高导电率钢芯铝绞线经济性差于钢芯铝绞线；在11 a后，高导电率钢芯铝绞线经济性优于钢芯铝绞线。按照50 a的设计年限，在最大损耗小时数3200 h的全年电阻损耗21100 kW·h/km，电价按0.2元/kW·h，每100 km输电线路在39 a内节省电能费用约1645万元。高导电率钢芯铝绞线具备突出的节能优势，在新建线路中优势明显，极有推广潜力。

[1] 中国国家标准化管理委员会.GB/T1179-2008圆线同心绞架空导线[S].北京：中国标准出版社，2008.

[2] 中国国家标准化管理委员会.GB/T23308-2009架空绞线用铝镁硅系合金圆线[S].北京：中国标准出版社，2009.

[3] 张瑞永，赵新宇，李明，等.输电线路新型节能导线的推广应用[J].电力建设，2012，33（6）：89-92.ZHANG Ruiyong，ZHAO Xinyu，LI Ming，et al.New energy-saving wiretrans mission line[J].Electric Power Construction，Promotion and Application，2012，33（6）:89-92（in Chinese）.

[4] 陈洋，高翔，蒋华君，等.节能型架空导线及其节能效果评估[J].电线电缆，2011，6（4）：14-16.CHEN Yang，GAO Xiang，JIANG Huajun，et al.Assessment of energy-saving overhead conductors and energysaving effect of wire and cable[J].Electric Wire&Cable，2011，6（4）:14-16（in Chinese）.

[5] 曹小龙.电力设备接地引下线导通测试方法的探讨[J].电瓷避雷器，2010（5）：41-47.CAO Xiaolong.Discussion on the continuity testing method of power equipment grounding lead[J].Insulators and Surge Arresters，2010（5）：41-47.

[6] 杨立红，杨明玉.与波速无关的柔性直流输电线路单端行波故障测距算法[J].电力科学与工程，2013，29（6）:12-16.YANG Lihong，YANG Mingyu.Fault-location method for VSC-HVDC transmission line One-terminal traveling waves unrelated to wave seed[J].Electric Power Science and Engineering，2013，29（6）:12-16.