节能导线在高压输电线路设计中的应用研究

梁鹏

（淮北万里电力规划设计院有限公司，安徽 淮北 235000）

导线作为输电线路最主要的部件之一，它要满足线路的主要功能—输送电能的要求，同时要安全可靠地运行，对输电线路还要求满足环境保护的要求，而且还要在经济上合适。因此，对导线在电气和机械两方面都提出了严格的要求。为了实现长距离电能输送的目标，在进行输电线路的设计时，需要通过对导线的选用，进行高压输电线路的建设。在当前的导线材料中，钢芯铝绞线具有较为良好的性能，能够实现较高的稳定性。通过从电气、经济两方面展开性能的对比，传统的钢芯铝绞线具有较高的投资成本，因此，为了提高工程造价水平，往往需要进行节能导线的选取，能够有效地减少在输电线路建设过程中所需要的投资成本和能耗，同时还能够实现较大的环境效益。

1 导线的主要类型

当前市面上有多种导线类型，在进行具体的选择时，如果所选用的类型具有较高的适用性和合理性，那么能够有效地实现能耗的降低。反之，如果所应用的导线不够合理，不仅会增加成本的损耗，同时还会影响到电能运输的效率。在传统的输电线路建设过程中，一般以钢芯铝绞线为主。当前，我国的社会发展速度越来越快，也带动了科学技术的进步，从而促进了导线技术发展水平的不断提升，在导线这一领域，取得了很大的突破。现阶段，推出了多种多样的导线类型，而且在性能上也实现了进一步的优化和升级。为了确保电能输送过程中，所具有的安全性和高效率，避免出现输电损失，面对当前多种类型的导线，也要进行合理的选择，不仅要重点关注其性能的安全性和可靠性。同时，还要充分考虑该种导线类型的造价成本，并且也要重视导线所实现的节能效果，在最大程度上减少生活污染。当前，在市场上有多种导线类型，除了传统的钢芯铝绞线，还有钢芯、金芯、铝合金芯高导电率绞线。因此，也要在其具体性能的基础之上，进行合理的选择。

2 导线的电气性能

在具体的工程建设中，为了确保所选用的导线具有较高的合理性，首要考虑的条件就是电气性能。导线所具有的电气性能直接影响到在电能运输过程中所具有的载流量，进而会对电力输送的效率及具体的能力产生决定性的影响。因此，在进行导线的选择时，要确保其具有足够的承载能力，这样才能够保障导线具有较大的载流量，即便在运行过程中存在线路事故，也能够将所造成的安全影响控制在最小。电网运行过程中，也要对电能所产生的导线过载流量带来的影响做到充分考虑。同时，还要结合具体的气候变化，针对该项条件所影响的导线性能，做到充分考虑。在进行具体参数的核算时，要重点关注导线所具有的抗寒、耐热等性能。如果具有较大的温差，会使导线受到不利的影响，针对周围环境以及温度的改变，要保障所建设的导线线路具有较强的适应性，这样才能够在最大程度上，延长导线使用寿命。对于铝合金、钢芯铝绞线等类型而言，其具体的耐热范围控制在80℃以内，如果不能够有效地进行温度控制，导致其超过了限定的控制范围，就可能会降低导线性能的稳定性，造成其出现故障的概率大大增加，从而带来较为严重的安全隐患。

针对差异性的导线而言，在载流量、输送功率上都有着不同之处，因此经过进行导线输出功率的计算得知，整体上不存在较大的差距。相比较传统导线而言，节能型的导线具有更加显著的优势，因此在进行电阻损耗的计算时，要确保精准性，同时还要对多种影响因素做到充分考虑，比如，交流电阻、额定电流、分裂根数等，利用具体的公式，对多种类型的导线参数展开计算，再分别进行数据的比较与分析。在此基础之上，就能够有效地对于不同类型的导线所具有的电气性能，进行综合判断，进一步评价所具有的节能效果。通过计算得知，导线的节能效果和其输送效率呈现正相关，导线具有越大的输送功率，就能越好地实现节能效果。进一步对比分析各种类型导线所具有的电气性能，按照性能从高到低选择了4种导线，分别为钢芯铝绞线、中强度全铝合金绞线、铝合金芯铝绞线、高导电率钢芯铝绞线。

3 导线的机械特性

进一步对比分析各种类型的导线所具有的机械特性，探索出导线弧垂重量和杆塔之间有着密切的联系。因此，在进行导线性能的判断分析时，也要进行导线所具有的弧垂性的深入分析，如果所处环境温度较高，那么在此基础之上，还要对导线的拉力、自重等要素展开进一步的参考。例如，基于40℃提高导线弧垂计算的精准性，要对其所具有的最小的弧垂做好观察以及记录工作。同时，还要进行导线风偏角的计算。一般情况下，如果平均风速处于27m/s，导线能够达到垂直荷载的最小值。所以要通过塔型设计，尽可能减少风偏角，同时还要针对塑性指标，加强记录和分析。对于导线而言，所具有的机械特性涉及到多种内容，比如，荷载弧垂、风偏角等。以下就针对不同的机械特性，展开不同类型导线性能的比较分析。对于弧垂特性而言，在这些导线中，中强度全铝合金绞线具有良好的性能。对于其他类型的导线而言，在这一方面不存在较大的差异，而针对水平荷载来说，这些导线类型基本具有同样的荷载。对于顺线张力和垂直荷载这两方面来看，铝合金芯铝绞线都存在偏小的情况。

4 导线选择的注意事项

4.1 按需求选择

对于当前的导线市场而言，在进行选择的过程中，要遵循专业性的指导意见，避免出现随意、盲目的选择。面对多种类型的导线，其种类也具有较高的复杂性，而且导线所具有的使用年限以及具体的造价成本，都会直接影响到电线电路的正常工作，甚至还直接决定了运行的安全性。所以这也说明在高压输电线路的建设过程中，导线的选择具有重要的意义，因此要在遵循保障线路合理性、安全性的基础之上，对于导线所涉及到的工程成本，进行充分的考虑。同时，还要尽可能地降低生活污染，从噪音能耗以及增扩容量等多角度，进行充分的考虑。因此在电路设计的过程中，也要能够充分考察导线所存在的噪声、电磁场等问题，同时还要从经济的角度进行考虑和分析。

4.2 按电气性能选择

通常情况下，随着输电效率越来越高，也会让其具有更大的导线载流量，所以在进行导线的选择工作中，具体应用效果主要体现在电气性能，这也是在进行导线选择时一项重要的参考因素。所以，要以承载电流作为优先考虑的标准，在具体的电流工作中，也要能够根据环境、天气以及周围的情况，对输电运行的安全性和效率做到充分的考虑。通过对线材指标计算的统计，才能够提高在不同的温度条件下所出现的性能改变的可视性水平，从而按照极端的条件之下导线所具有的运行状态，对导线材料性能以及环境在极端性条件所造成的矛盾冲突实现有效的避免，防止其对于电能的传输造成不利的影响。

4.3 导线机械特性

在进行导线性能的分析时，一个重要的内容就是导线的弧垂，所以也对此提出了基本的要求。通过导线影响因素实验，能够对不同的导线条件下所产生的性能影响展开进一步的分析。基于一般的40℃环境之下，在进行杆塔重量的计算时，也要以最小的弧垂作为重点内容，同时在众多影响因素中，还要关注风偏角。通过对塑性指标的有效选择，能够对kV值起到有效的控制效果，从而实现塔型的固定。这样能够满足不同铝绞线对于摇摆系数的要求，能够满足上述要求的设计模式也被叫做塔型设计模式。另外，为了对风偏角过大所造成的影响进行有效的处理，可以进一步叠加其高度，也可以通过较为特殊的形状，防止出现摇摆脚的问题。在具体的处理工作中，要对相关专业人士的意见做到充分的咨询和考虑。

5 导线设计中的应用要点

5.1 线材价格

在当前的电网建设中所涉及到的价格成本，一半都来自于各种电气设备、线路材料。因此，在当前项目成本的控制中，有效地把控电网价格属于一项关键的工作内容。对于设计人员而言，在进行线路型号的选择时，要充分考虑具体的设计要求以及质量。在此基础之上，确保能够实现材料成本的缩小，确保项目预算成本能够涵盖实际的成本。在实际设计的过程中，需要考虑的条件包括导线的价格以及具体的性价比。从价格上来看，在当前的导线市场中，高导电率铝绞线具有着较高的市场价值。

5.2 项目建材损耗

对于钢材损耗而言，一个具体的决定因素就是耗钢量以及塔型。同时，在这过程中所收集到的参数的影响因素也有许多，其中包括线路材料、负荷线路、弧垂度、横向承担规格等方面。在具体的数据考察中，根据相关的结果发现，相比较普通型的高导电而言，钢芯铝绞线具有较大的差异，在损耗率方面处于劣势的地位。即便这二者从垂直负荷、线材张力等方面都较为相似，但是却具有一致的耗损率。

5.3 造价和项目成本

为了有效地进行周期项目成本的缩小，从周期上来看，不同类型的线材也有着不同的周期。比如，对于铝合金高档线材而言，具体的周期在3年左右。而中等强度的铝合金线材，周期在4年。对于高层度钢芯导线以及普通类型而言，甚至能够达到7～8年的周期，通过进一步综合实际的成本投入以及对经济性因素的充分考虑，在当前的成本计算中，为了推算投资项目所具有的收益和合理性，也可以将年费用法纳入到成本中，实现进一步的推行。通过对各种电线通路所具有的成本消耗、维修运行消耗、线路损耗进行收集，并结合既得利益的分析，能够展开进一步的统筹规划。具体的方法如下：首先，进行所获得利润的转化，让其成为比率，之后在首年费用总额中加入，并通过对于各种年周期运行的均摊方法，对具体项目所具有的费用消耗以及经济优势进一步的明确。在对线路材料展开统筹规划的过程中，设计人员要计算所需要的预算额度，同时还要注意以下事项：首先，对项目资金来说，要通过分批发放的方式，按照2年为一般寿命周期，5年要进行总体规划的60%的发放，而在第二年按照一定的规律，进行剩下的40%的发放；其次，对于年损耗数量来说，以3100h作为最高限额，具体的设备维护损耗率设置为13%。同时在总投资中，以占比10%为具体回收率的标准，最后还要按照当前的实际计费电价，对全年所产生的费用消耗做到进一步的规划。设计人员要充分结合以往的经验以及实际情况，做好考察工作，同时还要对导线类型展开科学的次序排列，按照高导性、中导型、低导型、一般型展开类别的划分。根据具体的计算结果得知，从年费用由低到高，进行了不同类型导线的排序，分别为钢芯高导电铝绞线、中强度铝合金绞线、铝合金芯高导铝绞线。

6 结语

综上所述，在高压线路的输送过程中，一项重要的设备就是导线，这也直接影响到线路能否顺利的运输。本文针对当前所具有的不同类型的导线，从性能上展开了比较分析得知，传统的钢芯铝绞线不仅具有较高的投资成本，同时也难以实现良好的节能效果。因此，在进行导线的选择时，要优先选择节能型导线，不仅能够有效地降低能耗，同时还能够控制工程造价成本、提高造价水平、减少资金投入，实现较大的环境保护效益以及经济效益。