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中国电业【2020年第7期】

  • ID:271850
  • 浏览:4053
  • 学科:产业经济
  • 更新时间:2020-07-17 15:16:34
  • 期刊: 中国电业
内容简介
《中国电业》杂志创办于1950年,是全国电力行业创办时间最早、覆盖面最广、影响最大的杂志。杂志以多种形式准确、及时、深刻地反映电力工业的改革和发展,以深度调查和理论探讨形成独到风格,在国际国内及电力行业内外都有较大影响,在电力媒体中长期处于领军位置。

节能导线在高压输电线路设计中的应用研究

2020-07-20 16:48:30 产业经济 江庆阳,王磊,高鹏翔
资料简介

摘要: 在架空输电工程建设中,导线的选择直接决定输电线路运行的经济性,尤其是节能导线的应用,使输电损耗有效降低,且基本满足对导线机械性能的要求,具有最高的综合经济效益。本文主要通过对比分析不同导线类型的电气性能、机械特性以及造价成本,对节能型导线特点及应用优势予以探讨,以作参考。

节能导线在高压输电线路设计中的应用研究

江庆阳 王磊 高鹏翔

青海送变电工程有限公司 青海西宁 810001

摘要:在架空输电工程建设中,导线的选择直接决定输电线路运行的经济性,尤其是节能导线的应用,使输电损耗有效降低,且基本满足对导线机械性能的要求,具有最高的综合经济效益。本文主要通过对比分析不同导线类型的电气性能、机械特性以及造价成本,对节能型导线特点及应用优势予以探讨,以作参考。

关键词:节能导线;高压输电线路;设计;应用

在高压输电工程中,导线型号的选择关系着施工成本及输电线路运行安全与经济性,以某输电工程为例,要求使用630mm2截面大小的导线,在以往可供选择的导线型号并不多,多数情况以普通钢芯铝绞线为主。近年来,随着输电线路节能性与经济性要求提出,对于节能型导线需求有较大提升,同时,各类节能型输电导线也不断涌现,具有更低的导线电阻,输电线路损耗得到有效控制。除常规的钢芯铝绞线外,具有更高导电率的的导线型号有钢芯、铝合金芯高导电率铝绞线这两大类,下面就结合这几类导线,分别从造价、电气、以及机械性能等方面予以分析,既要满足较高导电性能,降低导线损耗,还要符合基本的高压输电线路机械性能要求,然后再结合导线成本进行综合分析,最终帮助供电企业,科学选择节能型导线,为高压输电工程带来更高的经济及安全效益。

1 导线电气性能比较

在高压输电线路中,根据实际负荷的大小,对于导线载流量也有相应要求,而且不同型号导线的载流量有较大差异。而且载流量决定了输电导线在运行状态下的最大负荷能力。但在输电线路投运后,受多种因素影响,导线载流量也会有所变化,要充分考虑气象条件的变化,特别是在不同温度下,因温度系数的存在,同类型导线的载流量会有较大不同,所以,在对比分析各类导线载流量时,需尽可能保证气象因素一致性。而且有的导线具有较差耐热性,在超出正常温度范围时,导线性能会表现出更大劣势,以至于缩短了导线的使用寿命。

对于常规的输电线路导线而言,如钢芯或铝合金芯铝绞线,其可耐受的环境温度约为80℃,一旦高于该温度值,会带来严重导线性能的损失,甚至导致输电线路故障。对于不同类型的输电导线,单从极限输送功率考虑,基本上在相同水平,均能够满足高压输电对于功率的要求,因此为有效区分节能型导线的优势,应主要从输电损耗方面考虑。由于高压输电多数为交流电,在导线阻抗作用下,必然会存在电能损耗问题,这也是输电线路运行不可避免的,其中,导线电阻的是主要的功耗部分,因此,要从电阻热损耗进行考虑,进而分析各类型导线的节能效果。在计算电阻热损之前,需要对导线参数予以了解,其中包括导线电阻、分裂根数以及工作状态下的额定电流等,这样套入公式,便可获得不同导线的热损耗。通过分析计算结果,具有高导电率特点的导线型号确实具有较高节能效果,高压输电损耗更小,而且节能型导线的节能效果,通常会随着输电功率的增加而愈加明显。

2 导线机械特性比较

由于高压输电线路中杆塔跨度较大,在导线重力以及风载作用下,对导线机械性能提出较高要求。应当优选高机械性能的导线,才能减少输电线路机械损伤发生。导线弧垂的比较,往往是衡量不同类型导线机械性能的重要方式,这是因为弧垂的产生是由其自重和铝钢线截面关系所决定的,而且还能通过计算来确定不同类型导线弧垂大小。取环境温度为40℃,计算得知,铝合金芯高导铝绞线的弧垂属于最大值,其余钢芯类型的导线基本上有相同弧垂,这表面铝合金芯具有强度劣势。然后再通过计算不同类型导线的风偏角来分析其机械稳定性,在取27m/s计算风速时,由于铝合金芯铝绞线的自重较轻,其导线的载荷也较小,更难以抵御风载荷的作用,因此具有最大风偏角。同时,由于输电线路导线设计多是建立在通用杆塔型号的基础上,应当对其Kv值加以留意,如果所用正是铝合金芯铝绞线,为有效预防导线出现较大摇摆角,可借助于加高塔高的方式,但会带来输电线路成本压力。

3 导线造价对比分析

对于不同类型导线而言,以导线单价成本加以对比,由高到低分别为:高导电率钢芯铝绞线、铝合金芯高导铝绞线、普通钢芯铝绞线,这与其导线自重也有关系。同时,杆塔结构的耗钢量往往也与导线自重载荷有所关联,以铝合金芯高导铝绞线为例,其自重最轻,导致垂直载荷不足,更易在风力作用下发生较大偏角,若选用的是直线塔,需要加高杆塔的高度来加以处理,无形中增大输电工程成本,再就是要更换为耐张塔,这是因为耐张塔的耗钢量同导线的垂直载荷无明显关联,仅取决于水平载荷以及导线的张力。因此,对于钢芯的普通或者高导电率铝绞线来说,因其具有大致相同的机械性能,所以在耗钢量方面也几乎一致,而铝合金芯高导铝绞线因其垂直载荷不足,且具有更大的风偏角,故而其具有最大的耗钢量。

各类导线的比对分析:首先在节能性能上分析,高导电率的铝合金芯铝绞线的功耗最小,长期运行更加经济,之后依次为钢芯高导电率铝绞线、普通钢芯铝绞线;其次在导线造价成本角度分析,钢芯高导电率铝绞线的因使用新型高导电率材料,且导线自重最大,故而其单体造价最高,之后依次为铝合金芯高导铝绞线、普通钢芯铝绞线。经对比分析导线的节能及成本,可以计算出不同类型导线的增量投资回收期限,其中钢芯高导电率铝绞线的回收年限最长,约为7.7年,然后依次分别为钢芯铝绞线(6.5年)、铝合金芯高导铝绞线(2.3年)。这样我们将以示例工程数据为基础加以分析,进而计算出各类导线的最小年费用,以便作最终的造价分析。工程基本数据为:施工期为两年,输电线路的计划服务年限为40年,导线的年最大损耗小时数约为3600小时,输电电价以上网价为准,高压输电线路的运维成本约占1.4%,最后输电工程的回收成本仅能占到总投资的1/12。经综合计算,可知,铝合金芯高导铝绞线的年费用最低,也就是更加经济,其后依次为钢芯高导电率铝绞线与普通的钢芯铝绞线,这可为节能型导线在输电工程中的应用提供有力参考。

4 结束语

综上所述,经综合分析各导线的造价、电气以及机械性能,可以得出常规钢芯铝绞线基本不具备节能效果,而且综合费用成本较高,相比而言,节能型导线具有更高的经济性,在输电工程中有较高应用价值。

参考文献:

[1]狐冠宇.节能导线在输电工程中的应用研究[D].华北电力大学,2015.

[2]张思祥,胡俊鹏.输电线路节能导线选型研究[J].山东电力技术,2014(01):20-25.

[3]李钊,李春燕,冯砚厅.节能导线在输电线路中的节能效果分析[J].电力科学与工程,2016,32(10):28-33.