导地线选型以及新型导线应用研究(编辑修改稿)

导地线选型以及新型导线应用研究(编辑修改稿)内容摘要：

大了导线的导电截面，提高了 导线导电能力。 高强度铝合金绞线在高差较大的山区工程中较有优势，但 本 工程 覆冰厚度为 10mm，地形也主要为平地，且该导线材料的导电率较低导致电能损耗较大，故 本 工程 不推荐采用高强度铝合金绞线。 本文选择 中强度铝合金 绞线 JLHA3675 参与比较 ，中强度铝合金绞线的加工工艺分为热处理、非热处理，经过热处理的铝合金线延伸性更好、单价更高，考虑到特高压线路的重要性，本报告将经过热处理的中强度铝合金绞线JLHA3675 作为分析。 各参选导线参数表见下节。 参选导线参数表 各 导线 参数 基本 参考了 相 关 执 行 标 准 ，仅 铝 包 钢 芯 铝 绞 线JL/LB20A630/45 由于 在目前国网采购标准规范中 的规格 （外径为 ） 与其余几种导线 （外径为 ） 不一致， 为保证各参选导线规格的一致性， 8 本报告使用了有关厂家提供 的 该导线参数。 各参选导线参 数表见下节。 表 参选导线参数表 序号 1 2 3 4 5 导线类型 钢芯铝绞 线 铝包钢芯铝绞线 钢芯高导电率铝绞线 铝合金芯铝绞线 中强度铝合金 导线型号 JL/G1A630/45 JL/LB20A630/45 JL(GD)/G1A630/45 JL/LHA1465/210 JLHA3675 执行标准 GB/T 11792020 厂家提供 Q/GDW 6322020 国网企标 （报批稿） 国网企标 （报批稿） 结构 钢（铝包钢，铝合金）芯 7/ 7/ 7/ 19/ \ 铝合金 (外绞线 ) 45/ 45/ 45/ 42/ 61/ 截面积 S （ mm2） 钢（铝包钢，铝合金）芯 \ 铝合金 (外绞线 ) 62 总截面 铝钢比（外绞线 /芯线） \ 单重 W（ kg/km） 外径 D（ mm） 综合弹性系数（ MPa） 63000 61900 63000 55000 55000 综合线膨胀系数（ 106/℃） 20℃直流电阻 计算拉断力 T（ N） 150450 152800 150190 137020 161690 保证拉断力 T’ （ N） 拉重比 T/W(km) 综合破坏力 σ b（ MPa） 4 导线 电气性能的比较 导线电流密度的取值 9 在一般的输电线路设计中，各国均 根据各个时期的导线价格、电能成本及线路工程特点等因素分析确定，提出了一个最为经济的导线单位截面的输送电流，称之为经济电流密度，对于经济电流密度，由于各国的情况各不相同，所取的数值也大不相同。 我国幅员辽阔，各地电网的送电成本又 有 明显差异，因此各地区的经济电流密度亦应有所不同，但目前我国尚未制定出适合的数值，表 是原 “ 水电部 ” 1965 年颁布的经济电流密度值。 表 我国规定的经济电流密度 （ A/mm2） 导线材料 最大负荷利用小时 3000 以下 30005000 5000 以上 铝 铜 经计算，本工程分别考虑每回输送容量为 3000MW～ 12020MW，则各导线的电流密度值见下表： 表 各参选导线 在每回输送容量为 3000MW～ 12020MW 的 电流密度（ A/mm2） 序号 1 2 3 4 5 导线类型 JL/G1A630/45 JL/LB20A630/45 JL(GD)/G1A630/45 JL/LHA1465/210 JLHA3675 导线型号 钢芯铝绞线 铝包钢芯铝 绞线 钢芯高导电率铝绞线 铝 合金芯铝绞线 中强度铝合 金 分裂根数 8 8 8 8 8 输送容量（每回，3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 10 MW） 11000 12020 由于本 工程 线路 最大 输送容量需按照 N1 原则 取值 ， 正常输送容量在 23000MW～ 2 6000MW，参选导线实际的电流密度处于 A/mm2 ～， 虽 并未达到经济电流密度 ，但 经济电流密度已经不能 用于决定最优导线截面， 仅 为导线截面的初步选取做参考。 导线最高允许温度 导线最高允许温度是控制导线载流量的主要依据，导线允许最高温度主要由导线经过长期运行后的强度损失和连接金具的发热而定，当工作温度越高，运行时间越长，则导线的强度损失越大，但根据国外一些研究数据，从导线耐热的角度考虑，钢芯铝绞线可采用 150℃，主要应考虑导线接头的氧化和连接金具的发热情况。 我国根据以往线路的运行经验，在 《 1000kV 架空输电线路设计规范》 GB506652020 中规定 ： “ 验算导线允许载流量时， 导线的允 许温度宜按下列规定取值： 1 钢 （铝包钢） 芯铝绞线 和钢 （铝包钢） 芯铝合金绞线宜 采 用 70℃， 必要时可采用 80℃；大跨越 宜 采用 90℃； 2 铝包钢绞线可采用 80℃ ， 大跨越可采用 100℃ ， 也可 经试验决定。 ” 导线 允许 载流量 根据导线允许载流量公式： 39。 /)( tSFR RWWWI  式中 : I —— 允许载流量（ A）； RW —— 单位长度导线的辐射散热功率（ W/m） ； FW —— 单位长度导线的对流散热功率（ W/m） ； SW —— 单位长度导线的日照吸收功率（ W/m）； 39。 tR —— 允许温度时导线的交流电阻 （ Ω /m）。 11 辐射散热功率 RW 的计算式： ])273()273[( 4411  aaR SDEW  式中： D—— 导线外径（ m）； 1E —— 导线表面的辐射散热系数 取 ； 1S —— 斯特凡 包尔茨曼常 数，为 108（ W/m2） ；  —— 导线表面的平均温升 55（℃）， a —— 环境温度 取 15（℃）。 对流散热功率 FW 的计算式： 4 8  fFW  式中： f —— 导线表面空气层的传热系数（ W/m ℃）； Re—— 雷诺数。 52 10)2/(    af Re=VD/  85 10)2/(    a 式中： V—— 垂直于导线的风速 取 （ m/s）；  —— 导线表面空气层的运动粘度（ m2/s）； 日照吸热功率 SW 的计算式： DJW SSS  式中： S —— 导线表面的吸热系数 取 ； SJ —— 日光对导线的日照强度取 1000（ W/m2）。 经计算得出下 表： 表 参选导线方案的允许载流量 及最大输送容量 对比表 序号 导线型号 分裂根数 单根 载流量 (A) 相导线 载流量 (A) 相导线 载流量对比（以导线 1为基准） 每回路 最大输送 功率(MW) 12 1 JL/G1A630/45 8 871 6966 12035 2 JL/LB20A630/45 8 877 7015 12121 3 JL(GD)/G1A630/45 8 881 7050 12181 4 JL/LHA1465/210 8 893 7144 12342 5 JLHA3675 8 891 7127 12314 （注：该表格各导线允许载流量 计算条件为 环境温度为 35℃ ，导线允许最高温度为 70℃。 ） 按照 N1 原则，当一回线路故障时，另一回线路应能输送全部的功率，本工程 系统条件为正常条件下每回输送容量为 3000MW～ 6000MW，当某一回故障时，另一回要求的输送容量为 6000MW～ 12020MW，根据表 导线方案的最大输送容量对比可知，各参选导线均能满足要求。 载流量从小到大排列依次为： JL/G1A630/4 JL/LB20A630/4 JL(GD)/G1A630/4 JLHA367JL/LHA1465/210。 电磁环境计算 导线相序布置 导线相序排列 不同 对其表面电场强度有影响。 由于逆相序（即一回按上 A、中 B、下 C，另一回按上 C、中 B、下 A）排列对防止雷电反击，避免两回路同时跳闸有利， 能使作用到绝缘子串上由雷电造成的电压和系统工作电压相叠加，可以造成一回线路首先闪络而起到分流和降低接地电阻及塔身压降，以及事故相分流对正常相感应耦合，从而降低正常相 绝缘 子串上的耐受的电压，以达到另一回 线 路 不会同时跳闸 保 证 线路安全送电的目的。 因此，一般同塔双回线路均推荐采用逆相序布置。 计算输入条件如下： I 串布置：导线布置按逆相序（即一回按上 A、中 B、下 C，另一回按上 C、中 B、下 A）排列，杆塔型式及呼高按 SZ271 45m（以该 塔为模型计算出的导线表面最大场强为最不利情况，塔型见下图）； 13 图 SZ271杆塔一览图 14 V 串布置：导线布置按逆相序（即一回按上 A、中 B、下 C，另一回按上 C、中 B、下 A）排列，杆塔型式如下图； 图 SZV321A杆塔一览图 15 导线表面最大场强 本报告 根据 “ 国际大电网会议第 工作组 ” 推荐的方法，利用等效电荷法计算高压送电线（单相和三相高压送电线）下空间工频电场强度。 计算结果如下表： 表 参选 导线表面最大场强 E（ kV/cm） 序号 1 2 3 4 5 导线类型 钢芯铝绞 线 铝包钢芯铝绞线 钢芯高导电率铝绞线 铝合金芯铝绞线 中强度铝合金 导线型号 JL/G1A630/45 JL/LB20A630/45 JL(GD)/G1A630/45 JL/LHA1465/210 JLHA3675 分裂根数 8 8 8 8 8 导线外径 D（ mm） 导线表面最大场强 E（ kV/cm） I 串布置 V 串布置 从 上 表 可以看出，对于同一条线路，导线表面最大电场强度与 导线 半径 密切相关 ，本报告讨论的 五 种 型号导线的直径 相一致 ， 因此 各 导线表面最大电场强度都 一致。 无线电干扰 输电线路的无线电干扰主要是由导线、绝缘子或线路金具等的电晕放电产生，电晕形成的电流脉冲注入导线，并沿导线向注入点两边流动，从而在导线周围产生磁场，即无线电干扰场。 由于高压架空送电线的导线上沿线 “ 均匀地 ”出现电晕放电和电流注入点，考虑其合成效应，导线中形成了一种脉冲重复率很高的 “ 稳态 ” 电流，所以架空送电线周围就形成了的脉冲重复率很高的 “ 稳态 ” 无线电干扰场。 16 关于输电线路的无线电干扰限值，至今国际上没有统一标准，加拿大、波兰、捷克和斯洛伐克、瑞 士、前苏联等国家都制定了相应的国家标准，这些标准中，有的规定是不分电压等级只有一个限值，有的不仅规定了一个限值，还规定了电压不同，限值的参考距离不同。 目前， 根据 《 1000kV 架空输电线路设计规范》 GB506652020 中规定： “ 海拔 500m 及以下地区 ，距 离线 路边相导线 地面水平 投影外 侧 20m、对 地 2m 高度处， 且频率为 时 ， 在好天气下， 无线电干扰 设计控制值不应大于55dB(μ V/m)。 本 工程各标段 的海拔基本在 500m 以下，因此，导线选择的无线电干扰限值 （好天气） 按一般地区不超过 55dB(μ V/m) 取值。 根据 《高压交流架空送电线路无线电干扰限值》 （ GB 157071995） 中的 激发函数 预估公式： 大雨天 无线电干扰 )l o g (10)lg (35/58570 ndE  大雨 式中 ： E —— 导线表面最大电场强度有效值， kV/cm；（该值计算结果见 ） d —— 子导线直径， cm； n —— 导线 分裂数。 计算结果如下表： 表 参选导线 无线电干扰值 ND（边相导线地面水平投影外侧 20m、对地 2m 高度处，频率为 ，好天气 ） （ dB） 序号 1 2 3 4 5 导线类型 钢 芯铝绞线 铝包钢芯铝绞线 钢芯高导电率铝绞线 铝合金芯铝绞线 中强度铝合金 导线型。