220 kV新田長江大跨越輸電線路導線選擇

王新寬，李亞龍，董心平

（1.重慶電力設計院，重慶 400030；2.山東大學，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，跨越長江處每回均按雙回塔設計。

線路地處萬州區近郊，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。導線選擇主要考慮：1）導線截面滿足系統規劃的載流截面的要求；2）導線應滿足無線電干擾及可聽噪音的要求；3）導線應能適應線路沿線地形與氣象條件等環境條件下機械強度的要求和防振的要求；4）導線應具有良好的弧垂特性；5）按通用化設計原則，導線及導線型號在系統中應是常用的，具備較強的替代性，導線對應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”、“全壽命周期的設計理念”的技術原則。

1 導線材質選擇

本工程導線選取主要立足于國內有成熟制造經驗的、在系統中常用的導線型式，并根據我國的導線制造標準進行選取，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標準）型鋼芯鋁合金絞線進行比較。

這三種類型導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驗。根據相關文獻和本工程計算情況，這三種導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。該種導線在一定程度上增加了導電截面，導電率低，因此具有很好的電氣性能，而且解決了普通導線鋼線和鋁線的電位差，因此防腐性能特別強。

此導線的弧垂特性較普通導線好，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線的機械強度，導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，導線一般采用的兩種單絲的導電率分別為53%IACS和52.5%IACS，其單絲拉斷強度分別為295MPa 和 325MPa（315MPa）,鋁合金單絲結合具有不同強度的鋼芯，形成多種不同拉力質量比的導線。因此，該種導線的機械強度高，導線機械過載能力強，跨越檔距的適應范圍比較大，在國內一些大跨越工程中應用較為廣泛，有一定的運行經驗。

該種導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；該種導線的缺點是外層鋁合金絞線的導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。

推薦比選的導線及其參數見表1。

表1 推薦導線參數表

2 載流量比較

根據規程，新田大跨越載流量計算環境溫度按35℃考慮，風速采用0.6 m/s，太陽輻射功率密度采用1000 W/m2。對幾種比選導線進行載流量計算，結果見表2。

表2 推薦導線載流量表

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

3 機械特性比較

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

表3 應力弧垂特性相關經濟技術比較表

由表3可看出：

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

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

3）JLHA1/G1A-400/50導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）各導線的懸掛點EDT/T都控制在25%以內，但鋁線和鋁合金線的平均運行應力都較大，考慮到鋁合金線極限應力大約是鋁線極限應力的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導線最小，JL/LB14-400/95最大。而在覆冰過載方面，三種導線都滿足要求。

4 經濟性比較

對比選導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%，對應年金現值系數為12.41，輸送功率取250MW/回，年損耗小時數取 3000h，上網電價取 0.3 元/（kW·h）。

表4 經濟技術比較表（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勢，按系統規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線使用重量方面較其它兩種規格的導線有一定的優勢，較JL/LB14-400/65導線節約建設材料費用大約1.29萬元。

3）因跨江檔距較大，3種導線均需新設計鐵塔，JLHA1/G1A-400/50優勢最大，分別比 JL/LB14-400/95、JL/LB14-400/65在鐵塔鋼材的使用上節省約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較其他兩種導線分別節省3.46萬元和18.37萬元。

5 結論

JLHA1/G1A-400/50鋼芯鋁合金絞線在建設投資和運行損耗費用合計優于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線選擇［J］．電力建設，2009（30）：33-36．

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

［3］電力工業部電力規劃設計總院．架空送電線路大跨越設計技術規定（試行）．1998．