隨著線路輸送容量要求逐步提高，但城市輸電線路走廊日益擁擠，如何提高線路通道輸送容量，成為電力設(shè)計的新課題。電導(dǎo)線是架空輸電線路的***基本組成元件之一，本文通過對比分析高導(dǎo)電率鋼芯鋁絞線、鋁合金芯鋁絞線和中強度鋁合金絞線共 3 種新型節(jié)能電導(dǎo)線的載流量，采用年費用***小法綜合比較各型電導(dǎo)線的節(jié)能效果和投資分析，提供一種適合新建或改造線路電導(dǎo)線選型的思路。

近年來，我國電導(dǎo)線行業(yè)發(fā)展較快，為達到增容、節(jié)能、改善弧垂特性和防振、防腐性能、降低噪聲和電暈等目標(biāo)，出現(xiàn)了各式各樣的新型電導(dǎo)線產(chǎn)品，簡而言之，同截面單位長度電阻低于常規(guī)鋼芯鋁絞線的電導(dǎo)線，都可以稱為節(jié)能電導(dǎo)線。本文選取高導(dǎo)電率鋼芯鋁絞線、鋁合金芯鋁絞線和中強度鋁合金絞線共 3 種新型節(jié)能電導(dǎo)線，計算其載流量，并采用年費用***小法綜合比較各型電導(dǎo)線的節(jié)能效果和投資分析，總結(jié)分析各節(jié)能電導(dǎo)線的節(jié)能能力，選出合適的節(jié)能電導(dǎo)線。

1.載流量計算

1． 1 節(jié)能電導(dǎo)線參數(shù)

參照《圓線同心絞架空電導(dǎo)線》( GB / T1179 － 2008) ，本文初步選擇 4 種 300mm2 截面的電導(dǎo)線進行比較，分別為: 鋼芯鋁絞線 JL / G1A －300 /40、鋼芯高導(dǎo)電率鋁絞線 JL3 / G1A － 300 /40、鋁合金芯高導(dǎo)電率鋁絞線 JL1 / LHA1 － 165 /175 和中強度全鋁合金絞線 JLHA3 － 340。

1． 2 電導(dǎo)線的輸送容量與電氣特性

1． 2. 1 電導(dǎo)線截面及分裂根數(shù)

參考常規(guī)的系統(tǒng)運行方式、選擇具有代表性的線路輸送容量，本文按正常運行***大輸送容量 53MVA 考慮，根據(jù)《電力系統(tǒng)設(shè)計手冊》對電導(dǎo)線截面按照經(jīng)濟電流密度選擇的要求，常規(guī)電導(dǎo)線型號初步選用單根 300mm2 的規(guī)格組合。

1． 2. 2 電導(dǎo)線電流密度的取值

我國幅員遼闊，各地電網(wǎng)的送電成本又有明顯差異，因此各地區(qū)的經(jīng)濟電流密度亦應(yīng)有所不同，但目前我國尚未制定出適合的數(shù)值，因此，經(jīng)濟電流密度參考原“水電部”1965 年頒布的經(jīng)濟電流密度值選擇。經(jīng)計算，本方案分別考慮每回輸送容量為 53MVA。參選電導(dǎo)線在正常實際的電流密度約 0. 81A / mm2 ，未達到經(jīng)濟電流密度的要求。根據(jù)《110kV ～ 750kV 架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》GB50545 － 2010 第 5. 01 條規(guī)定: 輸電線路的電導(dǎo)線截面，宜根據(jù)系統(tǒng)需要按照經(jīng)濟電流密度選擇，也可根據(jù)系統(tǒng)輸送容量，并應(yīng)結(jié)合不同電導(dǎo)線的材料進行電氣和機械特性等比選，通過年費用***小法進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較后確定電導(dǎo)線截面。

1． 2. 3 電導(dǎo)線的***高允許溫度及載流量

驗算電導(dǎo)線允許載流量時，電導(dǎo)線的允許溫度宜按下列規(guī)定取值: ( 1) 鋼芯鋁絞線和鋼芯鋁合金絞線宜采用 70℃ ，必要時可采用 80℃ ; 大跨越宜采用 90℃ ; ( 2) 鋼芯鋁包鋼絞線和鋁包鋼絞線可采用 80℃ ，大跨越可采用 100℃ ，也可經(jīng)試驗決定。本文導(dǎo)體***高允許溫度采用 80℃ 。經(jīng)計算，得到四種電導(dǎo)線在 80℃ 時的載流量與在此溫度下的輸送容量，參加比選的四種電導(dǎo)線類型在 80℃ 時每回線輸送功率均高于 53MVA，均滿足要求。載流量從小到大排列依次為: JL / G1A － 300 /40、JL3 / G1A－ 300 /40、JL1 / LHA1 － 165 /175、JLHA3 － 340。其中，中強度全鋁合金絞線 JLHA3 － 340 的載流量和輸送容量***大。

2.年費用***小法

2． 1 電導(dǎo)線電能損耗

根據(jù)假定條件，輸送容量為 2 × 53MVA 時，額定電流對應(yīng)為 276A，

線路***大利用小時數(shù)為 2500 ～ 5000 小時，取 2500 小時和 5000 小時計算，年損耗小時數(shù)根據(jù)《供用電技術(shù)》( 中國科技大學(xué)出版社 1992 年版) 提供***大負(fù)荷利用小時 Tmax 與***大負(fù)載損耗小時 τ 和功率因素 cosΦ 之間的關(guān)系計算。經(jīng)計算，各電導(dǎo)線在***大額定輸送容量下的交流電阻損耗功率和全年電阻損失: 以電導(dǎo)線 JL / G1A － 300 /40 為基準(zhǔn)，電導(dǎo)線 JL3 / G1A － 300 /40、JL1 / LHA1 － 165 /175、JLHA3 － 340 的電阻損耗分別減小了 1. 8% 、6. 2% 、9. 2% ，電阻損耗從大到小順序依次為: JL /G1A － 300 /40、JL3 / G1A － 300 /40、JL1 / LHA1 － 165 /175、JLHA3 － 340。

2． 2 年費用***小法綜合比較

年費用***小法是工程方案比較常用的方法，就是用折算年費用評選工程方案。評選的準(zhǔn)則是: 折算年費用越小，經(jīng)濟效果越好; 折算年費用***小的，就是經(jīng)濟上***優(yōu)的工程方案。年費用法能反映工程投資的合理性、經(jīng)濟性。年費用包含初次年費用、年運行維護費用、電能損耗費用及資金的利息。將各比較方案按照資金的時間價值折算到某基準(zhǔn)年的總費用平均分布到項目運行期的各年，年費用低的方案在經(jīng)濟上***優(yōu)。按電力工業(yè)部( 82) 電計字第 44 號文《頒發(fā)“電力工程經(jīng)濟分析暫行條例”的通知》第十五條經(jīng)濟計算—年費行***小法的計算方法，并假定以下計算條件: ( 1) 經(jīng)濟使用年限為 30 年，建設(shè)期按 2 年計算，年投資 60% ，第二年投資 40% 。( 2) 年***大損耗小時數(shù)按按 1100 小時和 3400 小時計。( ***大負(fù)荷利用小時數(shù)對應(yīng)的損耗小時數(shù)) ( 3) 設(shè)備運行維護費率為 1. 4% 。( 4) 電力工程回收率按工程投資的 8%計。( 5) 上網(wǎng)電價按 0. 5 元 / kW． h 考慮。采用節(jié)能電導(dǎo)線后的經(jīng)濟性比較可知 3 種節(jié)能電導(dǎo)線的節(jié)能效果要明顯優(yōu)于普通鋼芯鋁絞線，單從節(jié)能效果看，中強度鋁合金絞線 JLHA3 － 340 的節(jié)能效果***好，年損耗小時數(shù)在 1100 和 3400h 時，經(jīng)濟運行年限內(nèi)每公里線路節(jié)能總量分別達 15. 6、49 萬度; 鋁合金芯鋁絞線 JL / LHA1 － 165 /175 每公里線路節(jié)能總量分別達到 10. 2、31. 8 萬度; 高導(dǎo)電率鋼芯鋁絞線 JL3 / G1A － 300 /40 節(jié)能效果第三。

2． 3 對比分析

從以上 3 種節(jié)能電導(dǎo)線與普通鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟比較，可看出大致的趨勢如下: ( 1) 當(dāng)系統(tǒng)輸送容量越大、***大負(fù)荷年損耗小時數(shù)越多，節(jié)能電導(dǎo)線的經(jīng)濟性越明顯; ( 2) 在 3 種節(jié)能電導(dǎo)線中，中強度鋁合金絞線 JLHA3 － 300 節(jié)能效果***好，年費用稍高于鋁合金芯鋁絞線 JL / LHA1 － 165 /175，本體投資較鋁合金芯鋁絞線 JL / LHA1 － 165 /175 高; ( 3) 高導(dǎo)電率鋼芯鋁絞線 JL3 / G1A － 300 /40 的節(jié)能效果遜于其他兩種節(jié)能電導(dǎo)線，且本體投資較高，經(jīng)濟性較差; ( 4) 以本體投資作為基準(zhǔn)價格計算，則該方案中鋁合金芯鋁絞線 JL / LHA1 － 165 /175 的本體投資較低，中強度鋁合金電導(dǎo)線 JLHA3 － 340 增量投資回收很快，高導(dǎo)電率鋼芯鋁絞線 JL3 / G1A － 300 /40 回收較慢。

3.結(jié)語

從年費用比較可以看出: 高導(dǎo)電率鋼芯鋁絞線 JL3 / G1A － 300 /40、鋁合金芯鋁絞線 JL / LHA1 － 165 /175、中強度鋁合金絞線 JLHA3 － 340的年費用均低于普通鋼芯鋁絞線。故從經(jīng)濟性角度考慮，本文闡述的節(jié)能型電導(dǎo)線均適用于新建或改造線路設(shè)計，的節(jié)能型電導(dǎo)線其節(jié)能能力為: 鋁合金芯鋁絞線 JL / LHA1 － 210 /220 ＞ 中強度鋁合金絞線JLHA3 － 340 ＞ 高導(dǎo)電率鋼芯鋁絞線 JL3 / G1A － 300 /40。線路設(shè)計階段，根據(jù)電力系統(tǒng)要求，并立足線路特征，在計算符合輸送容量和載流量要求的前提下，通過年費用***小法計算比較，選擇符合具體線路的節(jié)能電導(dǎo)線，具有節(jié)能和經(jīng)濟性的優(yōu)點，符合現(xiàn)階段我國電力事業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展要求。