10kV架空双分裂导线设计与应用

周华健，余志军

（1.荆楚理工学院，湖北 荆门 448000 ；2.襄阳市三新供电服务有限公司宜城分公司，湖北 宜城 441400）

1.10 kV 架空导线分类

10 kV 架空导线按架空方式分常用单回路架设和多回路同杆架设方式；按敷设方式分全部采用单根导线敷设方式；按导线型号分架空导线常用的有绝缘导线和裸导线；按导线结构分单股、多股和空心导线；按导线材质分铝导线、铜导线、钢芯铝导线、铝合金导线和钢导线等。目前电力系统10 kV 架空线路普遍采用的导线型号及架设方式。导线型号综合安全、经济、导线特性、电网规划等要求，95%以上会选用多股绝缘钢芯铝导线JKLYJ 型。架设方式全部采用单根敷设架空方式（湖北省电力公司企业标准Q/GDW-15-009-2009）。

2.10 kV 架空导线载流能力

导线载流能力取决于导线截面积大小，与导线载流能力成正比。导线材质不同，载流能力不同，综合考虑投资及安全性能大多采用多股绝缘钢芯铝导线JKLYJ 型。线路输送距离远近对导线载流能力影响较大，导线供电半径过大，加上线路电阻、电抗、电压降等因素影响导致线路末端载流能力降低。用电负荷大小及负荷接入地点不同影响导线载流能力，尤其重负荷在线路末端，受线路电阻、电抗、电压降等因素影响末端电能质量下降等导致线路载流能力减弱。

3.大工业用户负荷接入案例分析与实践应用

以宜城安达水泥厂专线为例，其最大装机容量为4800 kW（两台变压器及5 台高压电机），距离最近邓林11 万变电站9 km（负荷集中在线路末端、电力规程允许10 kV 电压损耗±7%）。

3.1 设计方案一

采用 JKLYJ-10 kV-240 型导线单回架设方式。计算电压损失率（10 kV 配电工程设计手册IV.TM727-62）：

校核电压损失ΔU=(PR+QX)/UN R=roL X=xoL

P-线路上通过的有功功率kW；Q-线路上通过的无功功率kVar；R-线路电阻Ω/km；X-线路电抗Ω/km；UN-线路额定电压10 kV；ro-导线单位长度电阻(钢芯铝绞线240型)0.132 Ω/km；xo-导线单位长度电抗（三角形排列钢芯铝绞线240 型、几何均距2.5 m 以内）0.357 Ω/km；L-线路长度9 km

功率因数按照大工业最低标准设COSφ＝0.9

视在功率S ＝P/COSφ=4800/0.9 ＝5333 kW

电压损失率：ΔU%＝（ΔU/UN）×100%＝（1317/10000）×100%＝13.17%

综合结论：根据用户负荷理论计算10kV 线路末端电压损失率13.17% ＞允许最大电压损失率7%（2 倍），不符电力行业规范要求，电压损失率过大严重影响用户设备运行安全及使用效率，此方案不可取。

3.2 设计方案二

采用 35 kV 专线架设方式。

35kV 开关站及变压器：从邓林11 万变电站出一路35 kV专线架设至安达水泥厂，在厂区内建35 kV 开关站一座，安装6300 kVA/35 kV 变压器一台（按变压器经济运行负载率80%考虑：6300×80% ＝5040 kVA 正好满足水泥厂最大装机容量4800 kW）。

10 kV 高压室：根据用户负荷需求及分布，35 kV 变压器二次输出单一电压为10 kV，建10 kV 高压室，高压柜一进七出分别供给10 kV 高压电机5 台，10 kV 变压器2 台。

电力投资、电能损耗及设备维护等分析：电力投资方面，通过设计成本核算，建设一条35 kV 专线及一座35 kV 开关站相比建10 kV 专线增加投资420 万元（35 kV 专线总投资794.5万元，10 kV 双分裂导线专线总投资374.5 万元）。

电能损耗方面，用户用电设备电压等级实际为10 kV 及0.4 kV，35 kV 变压器离用户设备较远满足不了整体需求（输出0.4 kV 利用率不高），需要一次变压后（输出单一电压10 kV）才能满足用电设备需求。故35 kV 变压器相对10 kV 用户为额外损耗，按照节能SL7-6300kVA 变压器考虑，根据2020 年湖北省销售电价及收费标准，有功空载损耗为5904 度/月，35 kV大工业用电单价0.5919 元/度，合计每月多出电费3500 元，每年多42000 元，长年累月必定给用户带来沉重的经济负担。

设备维护方面，由于水泥厂生产时粉尘较大,环境污染较严重，增加了35 kV 线路设备后期检修维护成本（一般采用露天安装），降低了设备使用寿命。

综合结论：采用35 kV 供电方式（与10 kV 供电方式比对），用户一次投入成本增加，用电设备（35 kV 变压器）额外电能损耗增加，设备维护成本增加，故此方案不可取。

3.3 设计方案三

根据经济电流密度合理选择导线截面积（10kV 配电工程设计手册IV.TM727-62）。导线截面积选择：

Izd（通过最大电流）；P(最大实际负荷4800 kw) ；L（线路长度9 km）；功率因数按照大工业最低标准COSφ＝0.9；经济电流密度J 结合用户实际生产利用小时取0.9。

根据经济电流密度核算要求选择≥400mm2截面导线，当前国内10 kV 线路设计规划要求全部绝缘化（湖北省电力公司企业标准Q/GDW-15-009-2009），常用最大截面导线为240 型，极特殊情况采用300 型。

综合结论：10 kV 架空线路上使用最大截面积导线240～300 mm2＜设计标准400 mm2，无法满足用户用电负荷需求，此方案不可取。

3.4 设计方案四

采用JKLYJ-10kV-240 型双分裂导线架空方式。按照单回线路平均分担2400 kW 负荷核算，计算电压损失率（10 kV 配电工程设计手册IV.TM727-62）：

校核电压损失ΔU=(PR+QX)/UNR=roL X=xoL

P-单回线路上通过的有功功率kW；Q-线路上通过的无功功率kVar；R-线路电阻Ω/km；X-线路电抗Ω/km；UN-线路额定电压10 kV；ro-导线单位长度电阻(钢芯铝绞线240型)0.132 Ω/km；xo-导线单位长度电抗（三角形排列钢芯铝绞线240 型、几何均距2.5m 以内）0.357 Ω/km ；L-线路长度9 km

功率因数按照大工业最低标准设COSφ＝0.9

视在功率S ＝P/COSφ=2400/0.9 ＝2666.7 kW

综合结论：理论计算按输送电压10 kV 考虑（邓林变电站实际输送电压为10.5 kV），该用户满负荷生产，线路末端电压最大损失率6.59% ＜允许最大电压损失率7%，符合电力行业运行规范要求,故此方案经济实用、安全可靠、确实可行。

线路间隔棒安装：为了防止大风导致双分裂导线互相发生鞭击损坏绝缘层以及降低微风震动保护导线，在大档距中间（档距40～45 m 内可不考虑）安装MRJ-5/200 型或者其他形式间隔棒。

4.实践应用效果检测

安达水泥厂采用JKLYJ-10 kV-240 型架空双分裂导线运行2 年后现场采集情况如下：邓林11 万变电站安达水泥厂10 kV 专线输出（首端）电压为10.5 kV，安达水泥厂微机综合保护显示末端运行三相电压分别为ab 10.31 kV，bc10.29 kV，ac 10.27 kV，最低为10.27 kV。电压损失率如下：

平衡率2.2%小于允许的最大电压损失率7%，因此，满足电力行业运行规范要求，厂区内所有设备运行正常，达到了电力行业设计标准及实际应用理想效果。图1 为安达水泥厂10 kV 高压控制室安装现场。

图1 安装现场图

图2 为安达水泥厂高压室微机综合保护现场电压显示效果（ab 10.31 kV，bc 10.29 kV，ac 10.27 kV）。

图2 现场电压显示效果

图3 为安达水泥厂高压室机械表现场电压显示效果（ab 10.31 kV，bc 10.29 kV，ac 10.27 kV）。

图3 现场电压显示效果图

5.结论

实践证明，10 kV 架空双分裂导线对提高线路的输送容量、传输效率，降低线路电能损耗，提高线路末端电压质量，减少电力部门和用电户额外投资成本，节约资源等效果显著。在实际投入应用中，设备运行正常、降损节能、安全可靠、经济合理。10 kV 架空双分裂导线针对负荷较大用户和负荷较重的公用线路及提高10 kV 开关站输送能力等方面有一定的实用性，社会经济价值可观。