幾種新型鋁合金擴徑導線的設計

雷強　王義芳　鮑松　黃健

摘要：文章將以某750kV線路作為工程依托，以常規(guī)擴徑導線為基礎，引進幾種鋁合金材料（LHA1、LHA2、LHA3）的梳絞型組合，提出幾種新型擴徑導線的設計，為工程應用提供了較為實用的參考意義，也為類似工程的導線設計及選型提供了思路。

關鍵詞：擴徑導線；鋁合金；梳絞型；750kV交流線路工程；輸電線路 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM244 文章編號：1009-2374（2016）24-0023-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.011

西北地區(qū)的750kV交流線路工程中，由于海拔較高，線路產(chǎn)生的電磁環(huán)境指標（無線電干擾、可聽噪聲）往往較高。輸電線路的電磁環(huán)境指標與導線外徑息息相關，解決該問題的方法主要為提高導線外徑，而普通導線在加大外徑的同時勢必增加了導線的有效截面。但是，根據(jù)當?shù)?50kV線路工程的輸送潮流，往往不需要采取過大截面的導線。因此，科研人員研發(fā)了擴徑導線并在眾多750kV工程中開展應用。

常規(guī)的擴徑導線為梳絞型鋼芯鋁絞線，即一種將普通鋼芯鋁絞線抽去部分鋁單絲的導線，例如鋼芯擴徑鋁絞線JLK/G1A-310（400）/50，其在鋼芯鋁絞線JL/G1A-400/50的基礎上，不改變鋼芯，抽去了12股鋁線但未改變外徑。該導線以滿足輸送潮流為前提，在維持鋼芯鋁絞線JL/G1A-400/50外徑的同時，減少了導線截面，大幅減少了工程本體投資。

但常規(guī)的擴徑導線[鋼芯擴徑鋁絞線JLK/G1A-310（400）/50]電能損耗較高，已有較多學者提出對常規(guī)擴徑導線進行優(yōu)化設計，但大多數(shù)的優(yōu)化設計方案僅僅圍繞鋁、鋼材料開展。

本文以常規(guī)擴徑導線為基礎，引進幾種鋁合金材料（LHA1、LHA2、LHA3）的梳絞型組合，提出幾種新型擴徑導線的設計，為工程應用提供了較為實用的參考意義，也為類似工程的導線設計及選型提供了思路。

1 工程參數(shù)

以某典型750kV單回線路為依據(jù)，其工程參數(shù)如下：（1）系統(tǒng)額定電壓：750kV；（2）正常輸送潮流：1000MW；（3）功率因數(shù)：0.95；（4）最大負荷利用小時數(shù)：5000小時；（5）年損耗小時數(shù)：3200小時；（6）上網(wǎng)電價：0.28元/度。

2 新型擴徑導線結構

本文的新型鋁合金擴徑導線圍繞鋼芯擴徑鋁絞線JLK/G1A-310（400）/50展開。

如前文所述，圖1鋼芯擴徑鋁絞線JLK/G1A-310（400）/50在鋼芯鋁絞線JL/G1A-400/50的基礎上，不改變鋼芯，抽去了12股鋁線。

2.1 鋁合金芯擴徑鋁絞線

結構示意圖

圖2的鋁合金芯擴徑鋁絞線是以鋼芯擴徑鋁絞線JLK/G1A-310（400）/50結構為參照（以該導線為基準，下同），將高強度鋁合金LHA1替代其中的鋼線及兩層（18股）鋁線，該導線在保持了JLK/G1A-310（400）/50的外徑的基礎上，減小電能損耗8%。但該導線由于拉重比較低，弧垂增加28%，因此難以在750kV線路中推廣。

2.2 中強度鋁合金擴徑導線

圖3中強度鋁合金擴徑導線JLHA3K-360（450）是以鋼芯擴徑鋁絞線JLK/G1A-310（400）/50結構為參照，將中強度鋁合金LHA3替代全部導線單絲（共49股），該導線在保持了外徑的基礎上，減小電能損耗11%，弧垂增加27%，因此亦難以在750kV線路中推廣。

2.3 鋁合金芯中強度鋁合金擴徑導線

圖4 鋁合金芯中強度鋁合金擴徑導線JLHA3K/LHA1-250/110結構示意圖

圖4鋁合金芯中強度鋁合金擴徑導線JLHA3K/LHA1-250/110內(nèi)部15根為LHA1，外兩層為34根LHA3。該導線較基準擴徑導線減小電能損耗8%，弧垂雖增加15%，但仍可用于750kV線路中。經(jīng)測算，其年費用較基準擴徑導線可降低1.8%左右。

圖5鋁合金芯中強度鋁合金擴徑導線JLHA3K/LHA1-175/185（275）內(nèi)部25根為LHA1鋁合金，外兩層為24根LHA3。該導線較基準擴徑導線減小電能損耗4%，弧垂增加8%，可用于750kV線路中。經(jīng)測算，其年費用較基準擴徑導線可降低1.5%左右。

2.4 高強度鋁合金擴徑導線

圖6高強度鋁合金擴徑導線JLHA2K-360（450）是以鋼芯擴徑鋁絞線JLK/G1A-310（400）/50結構為參照，將高強度鋁合金LHA2替代全部導線單絲（共49股），該導線較基準擴徑導線減小電能損耗2%，抗拉力較強，弧垂減少7%，可用于750kV線路中。經(jīng)測算，其年費用較基準擴徑導線可降低2.2%左右。

3 新型擴徑導線分析

本文分析的新型擴徑導線中，圖2和圖3的型式雖然大幅降低導線電能損耗，但由于抗拉力不足導致弧垂較高，難以在目前的750kV線路中進行推廣。圖4、圖5導線型式在弧垂特性滿足工程條件的情況下降低了電能損耗，圖6導線型式在大幅降低弧垂的情況下亦能有效降低電能損耗，該三種導線均可在類似的工程中進行推廣。

值得注意的是，圖6導線型式的年費用估算，是在不改變基準方案的立塔方案前提下進行，若能綜合利用該導線的弧垂特性優(yōu)化立塔方案以減少桿塔數(shù)量，其年費用將更具優(yōu)勢。

4 結語

本文將某750kV線路作為工程依托，以常規(guī)的擴徑導線（鋼芯擴徑鋁絞線JLK/G1A-310（400）/50）為基礎，引進幾種鋁合金材料（LHA1、LHA2、LHA3）的組合，提出五種新型鋁合金擴徑導線的設計方案。經(jīng)對比分析得出，其中鋁合金芯中強度鋁合金擴徑導線、高強度鋁合金擴徑導線的年費用較優(yōu)，為工程實際應用提供了較為實用的參考意義，也為類似工程的導線選型及設計提供了思路。

參考文獻

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作者簡介：雷強（1986-），男，中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司工程師，碩士，研究方向：輸電線路電氣設計；王義芳（1982-），男，中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司工程師，碩士，研究方向：輸電線路電氣設計；鮑松（1989-），男，中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司工程師，碩士，研究方向：輸電線路電氣設計；黃健（1956-），男，中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司教授級高級工程師，碩士，研究方向：輸電線路設計及工程建設管理。

（責任編輯：黃銀芳）