220 kV新田長江大跨越輸電線路導(dǎo)線選擇

王新寬，李亞龍，董心平

（1.重慶電力設(shè)計院，重慶 400030；2.山東大學(xué)，山東 濟南 250002；3.泰安供電公司，山東 泰安 271000）

0 引言

本文所述大跨越線路為宜（昌）——萬（州）鐵路供電方案中的高峰站——江南站的220 kV雙回電源線路，（分別簡稱220 kV高江Ⅰ線、220 kV高江Ⅱ線），為兩條單回路架設(shè)，跨越長江處每回均按雙回塔設(shè)計。

線路地處萬州區(qū)近郊，沿線為丘陵，海拔在200～550m之間。220kV高江I線全長15.67km，其中長江大跨越段長1860 m（為耐-直-耐，跨江檔1405 m）；220 kV高江II線全長15.76 km，其中長江大跨越段長1580 m（為耐-直-耐，跨江檔1432 m）。

大跨越段主要氣象條件為：t=-5℃，v=35 m/s，b=10 mm。導(dǎo)線選擇主要考慮：1）導(dǎo)線截面滿足系統(tǒng)規(guī)劃的載流截面的要求；2）導(dǎo)線應(yīng)滿足無線電干擾及可聽噪音的要求；3）導(dǎo)線應(yīng)能適應(yīng)線路沿線地形與氣象條件等環(huán)境條件下機械強度的要求和防振的要求；4）導(dǎo)線應(yīng)具有良好的弧垂特性；5）按通用化設(shè)計原則，導(dǎo)線及導(dǎo)線型號在系統(tǒng)中應(yīng)是常用的，具備較強的替代性，導(dǎo)線對應(yīng)的鐵塔宜于按通用化原則選擇，即運行上便于配置備品、備件；6）符合輸電線路“兩型三新”、“全壽命周期的設(shè)計理念”的技術(shù)原則。

1 導(dǎo)線材質(zhì)選擇

本工程導(dǎo)線選取主要立足于國內(nèi)有成熟制造經(jīng)驗的、在系統(tǒng)中常用的導(dǎo)線型式，并根據(jù)我國的導(dǎo)線制造標(biāo)準(zhǔn)進行選取，對此，本工程主要選擇了JL/LB14-400/65型鋁包鋼芯鋁絞線、JL/LB14-400/95型鋁包鋼芯鋁絞線和JLHA1/G1A-400/50（GB/T 1179-2008標(biāo)準(zhǔn)）型鋼芯鋁合金絞線進行比較。

這三種類型導(dǎo)線在大跨越中普遍采用，而且在大跨越線路中有一定運行經(jīng)驗。根據(jù)相關(guān)文獻和本工程計算情況，這三種導(dǎo)線電氣性能方面均滿足電暈、電壓降、無線電干擾以及可聽噪音的要求。

1.1 鋁包鋼芯鋁絞線

鋼芯鋁絞線的鋼芯采用高強度的鋁包鋼線代替鋼絞線，便是鋁包鋼芯鋁絞線。該種導(dǎo)線在一定程度上增加了導(dǎo)電截面，導(dǎo)電率低，因此具有很好的電氣性能，而且解決了普通導(dǎo)線鋼線和鋁線的電位差，因此防腐性能特別強。

此導(dǎo)線的弧垂特性較普通導(dǎo)線好，特別在大檔距的情況下能顯著地降低塔高，高強度的鋁包鋼線同時也在一定程度上提高了導(dǎo)線的機械強度，導(dǎo)線的抗疲勞強度也較高，但工程投資相對較高。

1.2 鋼芯鋁合金絞線

鋼芯鋁絞線的導(dǎo)電材料鋁更換為鋁合金，便是鋼芯鋁合金絞線，因此鋼芯鋁合金絞線的載流主體是鋁合金單絲，導(dǎo)線一般采用的兩種單絲的導(dǎo)電率分別為53%IACS和52.5%IACS，其單絲拉斷強度分別為295MPa 和 325MPa（315MPa）,鋁合金單絲結(jié)合具有不同強度的鋼芯，形成多種不同拉力質(zhì)量比的導(dǎo)線。因此，該種導(dǎo)線的機械強度高，導(dǎo)線機械過載能力強，跨越檔距的適應(yīng)范圍比較大，在國內(nèi)一些大跨越工程中應(yīng)用較為廣泛，有一定的運行經(jīng)驗。

該種導(dǎo)線同樣具有較普通鋼芯鋁絞線還好的防腐特性，外層的鋁合金一般采用鋁鎂硅合金，鋼芯可采用稀土鋅鋁合金鍍層的加強防腐性能；該種導(dǎo)線的缺點是外層鋁合金絞線的導(dǎo)電率相對普通鋼芯鋁絞線低，電氣性能相對較差，一般情況下通過提高載流截面的方式來滿足電氣性能的要求，工程投資相對較高。

推薦比選的導(dǎo)線及其參數(shù)見表1。

表1 推薦導(dǎo)線參數(shù)表

2 載流量比較

根據(jù)規(guī)程，新田大跨越載流量計算環(huán)境溫度按35℃考慮，風(fēng)速采用0.6 m/s，太陽輻射功率密度采用1000 W/m2。對幾種比選導(dǎo)線進行載流量計算，結(jié)果見表2。

表2 推薦導(dǎo)線載流量表

由表2可見鋁包鋼芯鋁絞線在導(dǎo)線最大載流量方面具有相對較大的優(yōu)勢，但高強度鋼芯鋁合金絞線在導(dǎo)線溫度70℃和90℃情況下同樣能滿足系統(tǒng)潮流的要求。

3 機械特性比較

根據(jù) 《架空送電線路大跨越設(shè)計技術(shù)規(guī)定》中規(guī)定“導(dǎo)線和避雷線平均運行應(yīng)力的上限，應(yīng)根據(jù)防振措施確定。懸掛點的平均運行應(yīng)力不宜超過抗拉強度的25%，或按運行經(jīng)驗確定”,因此，在本工程中，導(dǎo)線懸掛點的平均運行應(yīng)力不超過抗拉強度的25%將是導(dǎo)線設(shè)計的控制條件，并應(yīng)綜合考慮鋁線和鋁合金線的極限應(yīng)力和抗振疲勞應(yīng)力的影響、導(dǎo)線的弧垂特性、安全儲備及過載能力等方面，來確定線路技術(shù)方案，方案比較見表3，以高江II回的跨江檔計算。

表3 應(yīng)力弧垂特性相關(guān)經(jīng)濟技術(shù)比較表

由表3可看出：

1）JLHA1/G1A-400/50的拉重比與 JL/LB14-400/95基本相當(dāng)，JL/LB14-400/65的拉重比最小。

2）為滿足懸掛點應(yīng)力小于25%的要求，各導(dǎo)線均需放松，如此一來，JLHA1/G1A-400/50的弧垂特性要好與其他兩種導(dǎo)線；JL/LB14-400/65導(dǎo)線的弧垂特性最差。

3）JLHA1/G1A-400/50導(dǎo)線的最大使用張力與JL/LB14-400/95略小，比JL/LB14-400/65要大20.6%。

4）各導(dǎo)線的懸掛點EDT/T都控制在25%以內(nèi)，但鋁線和鋁合金線的平均運行應(yīng)力都較大，考慮到鋁合金線極限應(yīng)力大約是鋁線極限應(yīng)力的1.4倍左右，因此，JL/LB14-400/95型鋁包鋼芯鋁絞線最不利于導(dǎo)線抗疲勞損傷，其次是JL/LB14-400/65型鋁包鋼芯鋁絞線，最好是JLHA1/G1A-400/50型鋼芯鋁合金絞線。

5）荷載方面JLHA1/G1A-400/50導(dǎo)線最小，JL/LB14-400/95最大。而在覆冰過載方面，三種導(dǎo)線都滿足要求。

4 經(jīng)濟性比較

對比選導(dǎo)線從本體投資和運行電能損耗來進行比較。計算時，運行期取25年，年利率取7%，對應(yīng)年金現(xiàn)值系數(shù)為12.41，輸送功率取250MW/回，年損耗小時數(shù)取 3000h，上網(wǎng)電價取 0.3 元/（kW·h）。

表4 經(jīng)濟技術(shù)比較表（以高江II回的跨江檔計算）

由表4可見：

1）鋁包鋼芯鋁絞線在降低線路電能損耗方面有優(yōu)勢，按系統(tǒng)規(guī)劃潮流計算可以得出，JL/LB14-400/95型鋁包鋼芯鋁絞線比JLHA1/G1A-400/50型高強度鋼芯鋁合金絞線每年節(jié)約功率損耗費用約為1.59萬元。

2）JLHA1/G1A-400/50型鋼芯鋁合金絞線在導(dǎo)線使用重量方面較其它兩種規(guī)格的導(dǎo)線有一定的優(yōu)勢，較JL/LB14-400/65導(dǎo)線節(jié)約建設(shè)材料費用大約1.29萬元。

3）因跨江檔距較大，3種導(dǎo)線均需新設(shè)計鐵塔，JLHA1/G1A-400/50優(yōu)勢最大，分別比 JL/LB14-400/95、JL/LB14-400/65在鐵塔鋼材的使用上節(jié)省約14.5萬元和25.5萬元。

4）而綜合年損耗及期初總投資，可以看出JLHA1/G1A-400/50較其他兩種導(dǎo)線分別節(jié)省3.46萬元和18.37萬元。

5 結(jié)論

JLHA1/G1A-400/50鋼芯鋁合金絞線在建設(shè)投資和運行損耗費用合計優(yōu)于JL/LB14-400/65型鋁包鋼芯鋁絞線及JL/LB14-400/95型鋁包鋼芯鋁絞線，且其在提高運行可靠性和運行維護難度方面具備較突出優(yōu)勢，因此建議采用JLHA1/G1A-400/50型鋼芯鋁合金絞線。

［1］魯景星，王鋼，李健，萬志方．±500 kV吉陽大跨越輸電線路增容改造導(dǎo)線選擇［J］．電力建設(shè)，2009（30）：33-36．

［2］張殿生．電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊（第二版）［M］．北京：中國電力出版社，2002．

［3］電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計總院．架空送電線路大跨越設(shè)計技術(shù)規(guī)定（試行）．1998．