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【摘 要】导线是架空输电线路的最基本组成元件之一，架线工程投资占工程本体投资30%左右。因此，做好架空输电线路新型节能导线的应用意义重大。基于此，本文介绍了在架空线路中以普通钢芯铝绞线为基准，分别对钢芯高导硬铝绞线、中强度全铝合金绞线、铝包钢芯铝绞线、铝合金芯高导铝绞线4种节能导线从技术性、经济性等方面分析比较，得出新型节能导线在输电线路中完全能替代传统的钢芯铝绞线，并且具有良好的节能效果。
【关键词】架空输电线路；新型节能导线；技术经济性
Talking about the Application of New Energy - saving Wire for Overhead Transmission Line
Wang Yong
（Yunnan Silver Tower Power Construction Co.， Ltd Kunming Yunnan 650000）
【Abstract】The wire is one of the most basic components of the overhead transmission line. The investment in the overhead line project is about 30% of the investment of the engineering body. Therefore， the aerial transmission line to do a new type of energy-saving wire application is significant. Based on this， this paper describes the overhead line in the ordinary steel core aluminum wire as the base， respectively， on the steel core high-conductivity hard aluminum wire， the strength of the aluminum alloy wire， aluminum clad steel core aluminum wire， aluminum alloy core High-conductivity aluminum wire four kinds of energy-saving wire from the technical， economic and other aspects of analysis and comparison， obtained a new type of energy-saving wire in the transmission line can replace the traditional steel core aluminum wire， and has a good energy saving effect.
【Key words】Overhead transmission lines；New energy-saving wire；Technical economy
1. 前言
近年来，随着国民经济和工业技术快速发展，电力的需求量越来越大，如何在架空输电线路中减少电能损耗，始终是电力行业关注的焦点。输电线路损耗主要由电晕损耗和电阻损耗组成，在电晕损耗基本相同的情况下，输电损耗主要由导线的直流电阻决定，另外还有少量的肌肤效应和铁芯引起的损耗，但该部分损耗只占输电线路损耗的2%～5%，影响相对较小。由此可见减少导线的直流电阻是降低电能损耗的重要因素，其中采用新型节能导线更是一大重要的技术关键。
2. 节能导线简介
目前，我国线缆行业发展较快，出现了各式各样的新型节能导线。新型导线主要通过导线材料性能提升（如导电率为61.5%IACS、62%IACS、62.5%IACS和63%IACS的高导硬铝，63%IACS软铝），导线材料类型优化（如采用铝合金芯、铝包钢芯、复合芯），导线结构优化调整（如“T”、“SZ”型线）等方式实现。其中很多导线都能达到节能的效果。宽泛地说，只要在同等截面水平下，单位长度电阻低于常規钢芯铝绞线的导线，都可以称为节能导线。节能导线主要通过三类技术原理达到节能降耗目的：（1）保持钢芯铝绞线的结构形式不变，通过材料和工艺手段提高硬铝的导电率，实现61.5%～63%IACS的高导电硬铝，降低线路的电阻损耗，主要产品为钢芯高导电率铝绞线：（2）采用具有一定强度和导电率的合金代替钢芯和部分乃至全部电工硬铝。在等总截面应用条件下，由于基本无导电能力的9%IACS钢芯被导电率高合金芯替代，总的直流电阻可降低3%左右，从而达到了节能的目的。主要代表产品有铝合金芯铝绞线，中强度全铝合金绞线等；（3）采用退火工艺处理的软铝代替电工硬铝，导电率可由61%IACS提高到63%IACS，比普通的硬铝线高出约2%IACS，降低绞线的直流电阻，减少电能损耗。
3. 技术经济比较
3.1 导线所受环境及自身条件比较。
根据220kV输电线路常用的JL/G1A-500/45为基准导线，从导线生产力，施工工艺等方面考虑，选择目前国内外4种等截面主流节能导线进行比较。比较的边界条件以10mm冰区、25m/s基本风速，同塔双回双分裂导线进行计算。
（1）电磁环境。
导线电气特性需要考虑电磁环境的影响，主要包括电场效应、无线电干扰、可听噪音等方面。以钢芯铝绞线为基准进行比较，所选的导线外径、单丝直形状、绞线方式等方面比基准导线相同或更好，因此在相同的工况条件下，所选节能导线电场效应、无线电干扰、可听噪音方面相同或更好。 （2）导线载流量。
根据载流量计算常规边界条件下，各参比节能导线载流量在70℃。
（3）交流电阻及电晕损耗
根据交流电阻和电晕损耗的计算公式，以每回正常最大负荷输送容量为305MVA为例，计算出交流电阻损耗和电晕损耗。与普通钢芯铝绞线相比，节能导线电能损失均较小，且随损耗小时数增加，节能效果将更加显著。
3.2 機械性能比较。
（1）弧垂特性。
中强度全铝合金的的弧垂特性最好，在工程应用中能减小杆塔高度及杆塔受力截面，进而提高工程投资经济性，其余几种节能导线比普通钢芯铝绞线的弧垂特性也好。
（2）风偏角。
基本风速为25m/s时，以南网标准设计模块2E1X3-Z3计算，各导线的风偏角。
（3）荷载特性。
各种导线的张力及不同气象条件下单位荷载。
（4）覆冰过载。
覆冰验算的气象条件为：气温-5℃、风速10m/s。计算各导线的覆冰过载能力。可以看出，4种节能导线的覆冰过载能力均能过载到20mm以上，满足10mm冰区设计覆冰要求。综合以上机械特性比较情况，4种节能导线的机械特性与普通钢芯铝绞线基本相同，均能替代普通钢芯铝绞线使用。
3.3 经济比较。
（1）一次性投资比较。
综合导线的导线、铁塔、基础、绝缘子、金具及施工等等分析，4种节能导线分别使用在20Km的条件县一次性投资估算值。
（2）增量投资回收年限。
将节能导线相对钢芯铝绞线增加的投资与所节约的电能损耗比较，以电价为0.4元为例，在最大利用小时数在5000h，损耗小时数3200h条件下，以钢芯铝绞线为基准，增量投资回收年限，4种节能导线增量投资回收年限均比钢芯铝绞线高，中强度全铝合金绞线的增量投资回收年限最增加最少。
（3）全寿命周期比较。
随着电价和损耗小时数增加，4种节能导线的年费用也增加，但除钢芯高导电率由于一次性投资高，部分条件下年费用比基本的钢芯铝绞线高外，其余3种节能导线的年费用均比普通钢芯铝绞线低，节能效果更好。其中中强度全铝合金绞线年费用最低，最具节能效果。
3.4 配套金具及施工工艺。
钢芯高导电率铝绞线、铝包钢芯高导电率铝绞线和普通钢芯铝绞线相比，绞线型式、外径、外层材质、拉断力等相同或相近。因此在施工过程中，普通钢芯铝绞线配套的金具（悬垂线夹、耐张线夹、接续管等），施工机具，施工方法及安装方式对节能导线均适用，并无其他特殊要求。中强度全铝合金绞线耐张线夹和铝合金芯高导电率铝绞线的接续管与普通钢芯铝绞线略有差异，导线采用一次压接，其他配套金具、施工机具、施工方法等均一致。
3.5 型线的介绍。
型线绞线种类很多，从铝材料特性上讲主要分为硬铝类型线和软铝类型线绞线。其中硬铝型线较为广泛，软铝型线目前主要有应力转移型特强钢芯软铝型线绞线、碳纤维复合芯导线。其中型线的全寿命周期内经济性更好，节能效果更佳，但是目前其产能无法满足大规模推广的需求，而且工程应用少，缺乏运行经验，因此建议待条件成熟后再逐步推广。
4. 结束语
综上所述，新型节能导线技术已日趋成熟，有相关标准可遵循，并且在国能外得到广泛应用。所选的4种节能导线与普通钢芯铝绞线相比，电气、机械性能相同或相当，在常规的新建线路中可替换普通钢芯铝绞线。并且采用钢芯高导电率铝绞线、铝合金芯高导电率铝绞线、中强度全铝合金绞线及铝包钢芯高导电率铝绞线，与普通钢芯铝绞线相比，节能效果显著。因此，相关人员在进行架空输电线路新型节能导线应用的时候，需要总结和确定各类导线的使用特点，充分考虑导线的生产能力控制要求，规范导线标准和工程应用技术，在以后的新建线路中，采用节能导线代替普通钢芯铝绞线有很大的推广前景。
参考文献
[1] 新型节能导线应用关键技术研究研究报告[R].国网辽宁省电力有限公司，2014，3.
[2] 刘斌，郑秋，党朋，曾伟.铝合金在架空导线领域的应用及发展[J].电线电缆，2012（4），10～15.
[3] 狐冠宇，叶伟.浅析节能导线在输电线路工程中的推广应用[J].新材料新装饰，2013，2（12）：199～201.
[4] 童长奇.节能导线对输电线路工程造价的影响分析[J].广东科技，2013，2（20）：155～157.
【关键词】架空输电线路；新型节能导线；技术经济性
Talking about the Application of New Energy - saving Wire for Overhead Transmission Line
Wang Yong
（Yunnan Silver Tower Power Construction Co.， Ltd Kunming Yunnan 650000）
【Abstract】The wire is one of the most basic components of the overhead transmission line. The investment in the overhead line project is about 30% of the investment of the engineering body. Therefore， the aerial transmission line to do a new type of energy-saving wire application is significant. Based on this， this paper describes the overhead line in the ordinary steel core aluminum wire as the base， respectively， on the steel core high-conductivity hard aluminum wire， the strength of the aluminum alloy wire， aluminum clad steel core aluminum wire， aluminum alloy core High-conductivity aluminum wire four kinds of energy-saving wire from the technical， economic and other aspects of analysis and comparison， obtained a new type of energy-saving wire in the transmission line can replace the traditional steel core aluminum wire， and has a good energy saving effect.
【Key words】Overhead transmission lines；New energy-saving wire；Technical economy
1. 前言
近年来，随着国民经济和工业技术快速发展，电力的需求量越来越大，如何在架空输电线路中减少电能损耗，始终是电力行业关注的焦点。输电线路损耗主要由电晕损耗和电阻损耗组成，在电晕损耗基本相同的情况下，输电损耗主要由导线的直流电阻决定，另外还有少量的肌肤效应和铁芯引起的损耗，但该部分损耗只占输电线路损耗的2%～5%，影响相对较小。由此可见减少导线的直流电阻是降低电能损耗的重要因素，其中采用新型节能导线更是一大重要的技术关键。
2. 节能导线简介
目前，我国线缆行业发展较快，出现了各式各样的新型节能导线。新型导线主要通过导线材料性能提升（如导电率为61.5%IACS、62%IACS、62.5%IACS和63%IACS的高导硬铝，63%IACS软铝），导线材料类型优化（如采用铝合金芯、铝包钢芯、复合芯），导线结构优化调整（如“T”、“SZ”型线）等方式实现。其中很多导线都能达到节能的效果。宽泛地说，只要在同等截面水平下，单位长度电阻低于常規钢芯铝绞线的导线，都可以称为节能导线。节能导线主要通过三类技术原理达到节能降耗目的：（1）保持钢芯铝绞线的结构形式不变，通过材料和工艺手段提高硬铝的导电率，实现61.5%～63%IACS的高导电硬铝，降低线路的电阻损耗，主要产品为钢芯高导电率铝绞线：（2）采用具有一定强度和导电率的合金代替钢芯和部分乃至全部电工硬铝。在等总截面应用条件下，由于基本无导电能力的9%IACS钢芯被导电率高合金芯替代，总的直流电阻可降低3%左右，从而达到了节能的目的。主要代表产品有铝合金芯铝绞线，中强度全铝合金绞线等；（3）采用退火工艺处理的软铝代替电工硬铝，导电率可由61%IACS提高到63%IACS，比普通的硬铝线高出约2%IACS，降低绞线的直流电阻，减少电能损耗。
3. 技术经济比较
3.1 导线所受环境及自身条件比较。
根据220kV输电线路常用的JL/G1A-500/45为基准导线，从导线生产力，施工工艺等方面考虑，选择目前国内外4种等截面主流节能导线进行比较。比较的边界条件以10mm冰区、25m/s基本风速，同塔双回双分裂导线进行计算。
（1）电磁环境。
导线电气特性需要考虑电磁环境的影响，主要包括电场效应、无线电干扰、可听噪音等方面。以钢芯铝绞线为基准进行比较，所选的导线外径、单丝直形状、绞线方式等方面比基准导线相同或更好，因此在相同的工况条件下，所选节能导线电场效应、无线电干扰、可听噪音方面相同或更好。 （2）导线载流量。
根据载流量计算常规边界条件下，各参比节能导线载流量在70℃。
（3）交流电阻及电晕损耗
根据交流电阻和电晕损耗的计算公式，以每回正常最大负荷输送容量为305MVA为例，计算出交流电阻损耗和电晕损耗。与普通钢芯铝绞线相比，节能导线电能损失均较小，且随损耗小时数增加，节能效果将更加显著。
3.2 機械性能比较。
（1）弧垂特性。
中强度全铝合金的的弧垂特性最好，在工程应用中能减小杆塔高度及杆塔受力截面，进而提高工程投资经济性，其余几种节能导线比普通钢芯铝绞线的弧垂特性也好。
（2）风偏角。
基本风速为25m/s时，以南网标准设计模块2E1X3-Z3计算，各导线的风偏角。
（3）荷载特性。
各种导线的张力及不同气象条件下单位荷载。
（4）覆冰过载。
覆冰验算的气象条件为：气温-5℃、风速10m/s。计算各导线的覆冰过载能力。可以看出，4种节能导线的覆冰过载能力均能过载到20mm以上，满足10mm冰区设计覆冰要求。综合以上机械特性比较情况，4种节能导线的机械特性与普通钢芯铝绞线基本相同，均能替代普通钢芯铝绞线使用。
3.3 经济比较。
（1）一次性投资比较。
综合导线的导线、铁塔、基础、绝缘子、金具及施工等等分析，4种节能导线分别使用在20Km的条件县一次性投资估算值。
（2）增量投资回收年限。
将节能导线相对钢芯铝绞线增加的投资与所节约的电能损耗比较，以电价为0.4元为例，在最大利用小时数在5000h，损耗小时数3200h条件下，以钢芯铝绞线为基准，增量投资回收年限，4种节能导线增量投资回收年限均比钢芯铝绞线高，中强度全铝合金绞线的增量投资回收年限最增加最少。
（3）全寿命周期比较。
随着电价和损耗小时数增加，4种节能导线的年费用也增加，但除钢芯高导电率由于一次性投资高，部分条件下年费用比基本的钢芯铝绞线高外，其余3种节能导线的年费用均比普通钢芯铝绞线低，节能效果更好。其中中强度全铝合金绞线年费用最低，最具节能效果。
3.4 配套金具及施工工艺。
钢芯高导电率铝绞线、铝包钢芯高导电率铝绞线和普通钢芯铝绞线相比，绞线型式、外径、外层材质、拉断力等相同或相近。因此在施工过程中，普通钢芯铝绞线配套的金具（悬垂线夹、耐张线夹、接续管等），施工机具，施工方法及安装方式对节能导线均适用，并无其他特殊要求。中强度全铝合金绞线耐张线夹和铝合金芯高导电率铝绞线的接续管与普通钢芯铝绞线略有差异，导线采用一次压接，其他配套金具、施工机具、施工方法等均一致。
3.5 型线的介绍。
型线绞线种类很多，从铝材料特性上讲主要分为硬铝类型线和软铝类型线绞线。其中硬铝型线较为广泛，软铝型线目前主要有应力转移型特强钢芯软铝型线绞线、碳纤维复合芯导线。其中型线的全寿命周期内经济性更好，节能效果更佳，但是目前其产能无法满足大规模推广的需求，而且工程应用少，缺乏运行经验，因此建议待条件成熟后再逐步推广。
4. 结束语
综上所述，新型节能导线技术已日趋成熟，有相关标准可遵循，并且在国能外得到广泛应用。所选的4种节能导线与普通钢芯铝绞线相比，电气、机械性能相同或相当，在常规的新建线路中可替换普通钢芯铝绞线。并且采用钢芯高导电率铝绞线、铝合金芯高导电率铝绞线、中强度全铝合金绞线及铝包钢芯高导电率铝绞线，与普通钢芯铝绞线相比，节能效果显著。因此，相关人员在进行架空输电线路新型节能导线应用的时候，需要总结和确定各类导线的使用特点，充分考虑导线的生产能力控制要求，规范导线标准和工程应用技术，在以后的新建线路中，采用节能导线代替普通钢芯铝绞线有很大的推广前景。
参考文献
[1] 新型节能导线应用关键技术研究研究报告[R].国网辽宁省电力有限公司，2014，3.
[2] 刘斌，郑秋，党朋，曾伟.铝合金在架空导线领域的应用及发展[J].电线电缆，2012（4），10～15.
[3] 狐冠宇，叶伟.浅析节能导线在输电线路工程中的推广应用[J].新材料新装饰，2013，2（12）：199～201.
[4] 童长奇.节能导线对输电线路工程造价的影响分析[J].广东科技，2013，2（20）：155～157.