JRLX/T节能导线在输电线路工程中的应用

陈 杰，唐占元，安之焕，卢志超，高 健

(国网青海省电力公司经济技术研究院，青海 西宁 810000)

0 引言

架空输电线路导线是输电线路工程的重要组成部分，导线选择是否正确，对线路运行的经济性和安全性起着十分重要的作用。近些年，国家电网公司“创建绿色电网”意识的不断加强，积极推广应用新技术成为了公司科技创新工作的关键环节。随着电网建设规模的不断加大，输电线路长度、输送容量的逐年递增，选择适合的传输导线将会带来客观的经济效益。因此，电力工业的飞速发展对架空输电线路导线提出了更高的要求，为了提高输电线路的输送容量，利用现有的线路走廊尽可能多的输送电能，电网管理者积极研究质量轻、强度高、弛度低、耐腐蚀、线损低的新型导线，以取代传统的钢芯铝绞线，JRXL/T节能导线由此应运而生〔1〕。

1 JL/G1A与JRLX/T节能导线对比

钢芯铝绞线由铝线和钢线绞合而成，适用于架空输电线路。JL/G1A-240/40型钢芯铝绞线所示含义为：J-绞线；L-铝；G1A-1A型钢；外绞线(此处为铝)的截面为240 mm2，内芯线(此处为钢)的截面为40 mm2。

新型碳纤维复合芯导线是一种全新结构的节能型增容导线，导线的型号为JRLX/T(J-架空导线，RL-软铝，X-型线，T-碳纤维复合材料)，规格用软铝型线标称截面和复合芯标称截面表示。碳纤维复合芯导线以下简称JRLX/T。

JL/G1A与JRLX/T节能导线在导线结构、材料性能等方面均有所不同：

(1)结构对比

JRLX/T将JL/G1A中的钢芯用碳纤维和玻璃纤维复合芯取代，既减轻了导线的重量，又增加了导线的强度；将JL/G1A外层圆形铝绞线用紧压双层梯形铝绞线取代，增大了铝截面，从而增强了线路的输送容量；外层铝采用高温退火铝，与钢芯铝绞线相比，其导电率更高。

(2)材料性能对比

选取标称截面为240 mm2的JL/G1A导线与JRLX/T节能导线，二者的主要材料性能对比见表1。

表1 JL/G1A-240/40与JRLX/T-240/28材料性能对比

由表1可见，在标称截面相同时，JRLX/T较JL/G1A而言，有重量轻、弹性系数高、线膨胀系数小等优势。线膨胀系数小这一特点，可有效减小输电线路导线弧垂，从而加强线路运行的安全性和可靠性。

(3)载流量对比

选取240 mm2截面的JL/G1A与JRLX/T进行载流量对比，如图1所示。

图1 JL/G1A与JRLX/T载流量对比

由图1可见，JRLX/T比JL/G1A的运行温度高2倍，其载流量可达相同截面JL/G1A的2倍。

(4)应力弧垂对比

选取标称截面为240 mm2的JL/G1A与JRLX/T进行应力弧垂对比，见表2。

表2 JL/G1A-240/40与JRLX/T-240/28应力弧垂对比

注：表2中数据适用气象条件为设计最大风速30 m/s，导线覆冰10 mm。

由表2可见，JRLX/T允许运行温度为JL/G1A的2～3倍，且其应力与弧垂均小于后者，这充分体现了JRLX/T耐热性好、弧垂小的优势。

(5)价格对比

标称截面为240 mm2的J L/G1A与JRLX/T的价格对比见表3。

表3 JL/G1A-240/40与JRLX/T-240/28价格对比

由表3可见，在价格方面，JRLX/T节能导线是JL/G1A的3倍多。其成本高的原因在于科技含量。目前其主要材料和配套的金具均需进口，加之国内各地的JRLX/T节能导线的使用尚属试验阶段。但是，随着各地应用推广力度的加大，国内生产合作的技术转让和原材料的国产化，其成本下降也是一种必然趋势。

2 JRLX/T节能导线优点

JRLX/T节能导线与传统导线相比具有重量轻、强度大、耐高温、弧垂小、线损低、耐腐蚀、与环境亲和等优点，实现了电力传输的节能、环保与安全〔2,3〕。

(1)重量轻。碳纤维复合芯的比重约为钢芯的1/4。在相同外径下，JRLX/T单位长度重量约为JL/G1A的60 %～80 %。导线自重的减轻使铁塔高度降低，基础根开缩小，缩短施工工期，节省线路综合造价。

(2)强度高。JRLX/T的强度为普通JL/G1A的2倍，因此，可以加大杆、塔之间的跨度，减少20 %以上的杆、塔，从而降低建造成本。

(3)耐高温，导电率高，载流量大。传统的JL/G1A正常运行温度为70 ℃，极限使用温度也仅100 ℃；而JRLX/T外层的铝导体为耐高温退火铝，能在140 ℃下长期有效运行，最高工作温度可达200 ℃。另外，JRLX/T中铝的电导率可达到63 % IACS以上，在相同外径条件下，JRLX/T的铝材截面积为JL/G1A的1.29倍，因此可提高载流量约30 %。

(4)线膨胀系数小，弧垂小。碳纤维复合芯的线膨胀系数小，仅为钢芯的1/8；在高温条件下，JRLX/T的弧垂不到JL/G1A的1/10，能有效减少架空线路的绝缘空间走廊，提高线路运行的安全性和可靠性。

(5)线损低。JRLX/T的交流电阻小，在相同传输容量下，线损减少29 %，能减少发电容量，节约能源成本。

(6)耐腐蚀。碳纤维复合材料具有优良的绝缘性能，避免了导体在通电时铝线与镀锌钢线之间的电化腐蚀问题，使用寿命长，为普通导线的2倍多。

(7)电晕损耗低。JRLX/T表面紧凑、光滑，降低了导线表面的粗糙系数，减少了电晕电量损失，能减少电晕损耗约20 %。

(8)节约铝材。按每年电力线路200万吨铝用量计算，能节约铝材近100万吨。

3 应用效果

民和天健硅业有限公司，位于民和县马场垣乡下川口工业园区东南侧，拟建天健硅业110 kV变电站位于厂区中间。新建天健硅业客户110 kV“T”接线路在原110 kV园华线32号进行“T”接，原线路导线采用JL/G1A-240/40型钢芯铝绞线。根据天健硅业公司和乐华公司的最终负荷，并按经济电流密度计算，本工程导线型号最终确定使用JRLX/T-240/28型碳纤维复合芯节能导线。导线的安全系数、最大使用张力见表4。

表4 导线安全系数及最大使用张力

由表4可知，JRLX/T节能导线较相同截面的JL/G1A导线，在进出线档及正常档，其最大使用张力均较小。110 kV线路进出线档导线最大设计张力不得大于5 000 N，JRLX/T节能导线最大使用张力小的特点使其运行更安全；正常档导线弧垂最低点处JRLX/T最大使用张力远远小于JL/G1A，充分体现了其安全性好的优势。

该线路使用的JRLX/T节能导线重量轻，强度高，安全性好，自投运以来，未发生任何机械、电气故障；换线段线路最大档距为307 m，更换JRLX/T节能导线后，导线弧垂比同档(原110 kV园华线24号～新32号～乐华110 kV进线构架)原JL/G1A导线小0.5 m～1.0 m，弧垂优势显著；该JRLX/T节能导线在160 ℃时长期输送容量达到172 MW，其载流量和输送容量提高近一倍，实现了节能倍容传输。总体来看，JRLX/T节能导线在该线路上的运行情况良好。

4 结语

JRLX/T节能导线的电气性能和机械性能均优于传统JL/G1A导线，它的应用，有助于构造安全、环保、高效、节能型输电网络，可广泛用于新线路建设、老线路增容改造、电站母线，并可用于大跨越、大落差、重冰区、高污染等特殊气候和地理场合的线路。但是，目前JRLX/T节能导线在国内的生产技术及工艺尚不成熟，其价格为传统JL/G1A导线的3倍多，影响了JRLX/T节能导线的大规模应用。然而，随着电力行业的不断发展，JRLX/T节能导线存在的问题终将解决，其应用也会更加广泛。