导地线选型以及新型导线应用研究.doc

淮南-南京-上海特高压交流工程一般线路工程初 步 设 计第六卷 专题研究报告第二册 导地线选型及新型导线应用研究专 题 摘 要导线的选择是1000kV输电技术的重要课题，特高压线路往往具有较大的输送容量，故而导线的选择对节约成本、降低电能损耗、降低年费用有着十分深远的意义。本报告导线选型（一般线路段）的研究内容以招标文件给定的可研推荐导线JL/G1A-630/45为基础，主要围绕节能导线应用的可行性及合理性展开分析。1、电力系统条件(1) 系统额定电压：1000kV(2) 系统最高运行电压：1100kV(3) 系统每回输送容量：3000 MW6000MW；(4) 事故时每回极限输送容量：6000 MW12000 MW；(5) 功率因数：0.95 ；(6) 最大负荷利用小时数：5000、5500小时；(7) 年损耗小时数：3200、3750小时；(8) 上网电价：0.40元/度、0.45元/度、0.50元/度。2、参选导线型式钢芯铝绞线： JL/G1A-630/45；铝包钢芯铝绞线：JL/LB20A-630/45；钢芯高导电率铝绞线：JL(GD)/G1A-630/45；铝合金芯铝绞线：JL/LHA1-465/210；中强度铝合金绞线：JLHA3-675。3、导线电气性能比较（1）允许载流量各参选导线载流量对应的极限输送容量均在每回12000 MW以上，能满足输送要求。（2）无线电干扰本报告讨论的各型号导线在本工程线路中产生的无线电干扰值（边相导线地面水平投影外侧20m、对地2m高度处，频率为0.5MHz，好天气）均在55dB以下，可满足本工程环境保护的要求。（3）可听噪声各参选导线可听噪声值（距离线路边相导线地面水平投影外侧20m处）比较接近，且均不大于55dB，均能满足噪声的要求。（4）电能损耗以导线JL/G1A-630/45为基准，导线JL/LB20A-630/45、JL(GD)/G1A-630/45、JL/LHA1-465/210、JLHA3-675的电能损耗分别减小1.4%、2.6%、4.0%、3.9%，节能导线有较明显的节能优势。4、导线机械性能比较（1）过载能力：各参选导线均足以满足本工程10mm覆冰的气象条件要求；（2）高温弧垂：仅中强度铝合金绞线JLHA3-675的高温弧垂有较明显的优势（较钢芯铝绞线JL/G1A-630/45降低13%），其余均接近；（3）水平荷载：5种导线水平荷载十分接近；（4）垂直荷载：铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210、中强度铝合金绞线JLHA3-675垂直荷载略小； （5）大风运行张力、最大使用张力：铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210张力较小（较钢芯铝绞线JL/G1A-630/45降低8%），中强度铝合金绞线JLHA3-675张力较大（较钢芯铝绞线JL/G1A-630/45增加11%、8%）；5、导线经济性能比较（1）回收初投资年限在输送容量为26000MW，损耗小时数为3200h的情况下，节能导线均能在短期内（39年）回收初投资，铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210回收年限最短（34年）。（2）年费用比较图：各导线年费用差值（万元/km）与输送容量关系（损耗小时数3200h）在输送容量较低的情况下，各节能导线由于初投资较高，年费用并无优势；在输送容量越高的情况下，节能导线的年费用越显优势。6、导线选型结论（1）淮南-南京段（远期输送容量为23500MW -24000MW），导线推荐意见顺序为：钢芯铝绞线JL/G1A-630/45、铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210、铝包钢芯铝绞线JL/LB20A-630/45、钢芯高导电率铝绞线JL(GD)/G1A-630/45、中强度铝合金JLHA3-675；（2）南京-泰州段（远期输送容量为24000MW-25000MW，考虑近、远期平均输送容量约为24000MW），导线推荐意见顺序为：钢芯铝绞线JL/G1A-630/45、铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210、铝包钢芯铝绞线JL/LB20A-630/45、钢芯高导电率铝绞线JL(GD)/G1A-630/45、中强度铝合金JLHA3-675；（3）泰州-苏州段（远期输送容量为25000MW-26000MW），导线推荐意见顺序为：铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210、中强度铝合金JLHA3-675、钢芯高导电率铝绞线JL(GD)/G1A-630/45、钢芯铝绞线JL/G1A-630/45、铝包钢芯铝绞线JL/LB20A-630/45；（4）苏州-沪西段（输送容量低于24000MW），导线推荐意见顺序为：铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210、钢芯铝绞线JL/G1A-630/45、铝包钢芯铝绞线JL/LB20A-630/45、钢芯高导电率铝绞线JL(GD)/G1A-630/45、中强度铝合金JLHA3-675。（5）节能导线生产情况初步调研：钢芯高导电率铝绞线JL(GD)/G1A-630/45：63%IACS硬铝线生产难度较大，各厂家的产量均较小；铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210：上海中天、青岛汉缆、武汉电缆、杭州电缆等四个已有供货量的厂家每月产能分别为：6000吨、2000吨、2000吨、3000吨，无锡华能、远东电缆、河南通达、长沙汉河等四个尚无供货量的厂家每月产能均为1700吨；中强度铝合金JLHA3-675：上海中天、青岛汉缆、武汉电缆、杭州电缆等四个厂家的每月产量分别为： 3500吨、1500吨、2000吨、1200吨。7、地线选型综合考虑地线机械性能、地线防振、Em/E0值，系统短路流量和工程气象条件等多方面因素，本工程推荐采用LBGJ-185-20AC作为普通地线，OPGW光缆采用OPGW-185。目 录1 概述12 基本条件22.1 工程概况22.2 设计气象条件22.3 各线路段气象条件及自然环境条件32.4 电力系统条件33 导线截面及材料的选择43.1 导线总截面的选择43.2 导线分裂根数的选取43.3 导线分裂间距43.4 导线材料43.5 参选导线参数表74 导线电气性能的比较84.1 导线电流密度的取值84.2 导线最高允许温度104.3 导线允许载流量104.4 电磁环境计算124.5 导线电能损耗194.6 本章小结265 导线机械特性比较275.1 导线力学特性比较表275.2 导线机械特性比较296 导线经济性比较326.1 导线电能损耗费用326.2 导线方案静态投资比较356.3 导线方案经济敏感性分析396.4 年费用计算427 综合比较及结论487.1 从电气性能方面分析487.2 从机械特性方面分析497.3 从经济性能方面比较497.4 参选导线特点507.5 线路潮流分析517.6 导线选择结论537.7 节能导线应用分析568 地线选型598.1 概述598.2 地线选择原则598.3 地线机械性能608.4 地线耐振性能618.5 地线分流能力628.6 地线Em/E0值628.7 OPGW选型648.8 地线选型结论651 概述导线的选择是解决1000kV高压输电关键技术的重要课题，它对线路的输送容量、电能损耗、传输特性、环境问题(静电感应，电晕引发的电强效应、无线电干扰、可听噪声等)、技术经济指标都有很大的影响，导线选择的目标是确保工程的经济、可靠和满足环保要求。因此，导线合理选择对1000kV高压输电线路降低工程造价及运行损耗有着十分深远的意义。1000kV高压线路工程的架线工程投资一般要占工程本体投资的30以上，再加上导线方案变化引起的杆塔和基础工程量(数量和材料重量)的变化，对整个工程的造价影响极大，直接关系到整个线路工程的建设费用以及建成后的技术特性和运行成本。所以在整个输电线路的技术经济比较中，应该对导线的截面和分裂型式进行充分的技术经济比较，推荐出满足技术要求而且经济合理的导线截面和分裂型式。导线作为输电线路的部件之一，它的主要功能当然是安全可靠地输送电能，对1000kV高压输电线路不仅要求满足环境保护的要求，而且在经济上还应是合理的，因此，对导线在电气和机械两方面都提出了严格的要求。在导线截面和分裂方式的选取中，要充分考虑导线的电气和机械特性，在电气特性方面，1000kV高压线路由于电压的升高，导线电能损耗问题、导线电磁环境问题将比较低电压等级的高压线路更加突出。从世界一些国家的实验研究和工程实践情况看，一般均采用多分裂导线来解决这方面的问题，通过合理选择导线的截面和分裂方式以降低电阻损耗并解决由电晕引起的环境影响问题；对于导线的机械特性，要使1000kV高压输电线路能安全可靠的运行，导线要有优良的机械性能和一定的安全度。原则上，在导线选型时，应综合考虑因素有：经济电流密度、允许载流量、对环境的影响、必要的机械强度、电能损耗、回收初投资年限、年费用等。为将更多的新技术、新材料、新工艺应用到电网建设中，国网公司提出基建设计201218号关于开展输电线路节能导线试点应用工作的通知的要求，并已在各地开展应用节能导线的试点工程的导线选型工作。本文在导线的选型过程中，以招标文件给定的可研推荐导线钢芯铝绞线JL/G1A-630/45为基础，主要从载流量、电磁环境、电能损耗、弧垂、过载能力、杆塔荷载、风偏角、投资分析和年费用等多个方面对普通钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线和三种节能导线（即高导电率钢芯铝绞线、铝合金芯铝绞线和中强度全铝合金绞线）进行了详细的技术经济比较。2 基本条件2.1 工程概况 本工程起于安徽省淮南1000kV变电站，经南京1000kV变电站，止于上海1000kV变电站，全线双回路架设，线路全长约765km（不包含淮河、长江大跨）。2.2 设计气象条件本线路全线按风速27m/s、30m/s、32m/s，覆冰10mm设计，具体设计气象条件列于下表。表2.2 主要设计气象条件设计工况气温()风速(m/s)覆冰厚度(mm)最高气温+4000最低气温-2000最大风速-52730320覆冰情况-510导线：10地线：15年平均气温+1000安装情况-10100大气过电压+15100操作过电压+15150年平均雷暴日40冰的比重0.9 g/cm3（注：最大风速为对地10米基准高度，地线覆冰厚度较导线增加5mm，但“仅针对地线支架的机械强度设计。”）2.3 各线路段气象条件及自然环境条件本工程各线路段气象条件及自然环境条件如下表：表2.1 各线路段沿线气象条件及自然环境条件标段序号设计风速(m/s)设计覆冰厚度(mm)地形海拔高程（m）路径长度（km）淮南-南京段273010平丘河网少量低山500195南京-泰州段3010平丘河网少量低山500156泰州-苏州段3210平地河网500352苏州-沪西段3210平地河网500622.4 电力系统条件经系统专业分析，本工程电力系统条件如下：(1) 系统额定电压：1000kV(2) 系统最高运行电压：1100kV(3) 系统每回输送容量：3000 MW6000MW；(4) 事故时每回极限输送容量：6000 MW12000 MW；(5) 功率因数：0.95 ；(6) 最大负荷利用小时数：5000、5500小时；(7) 年损耗小时数：3200、3750小时；(8) 上网电价：0.40元/度、0.45元/度、0.50元/度。3 导线截面及材料的选择3.1 导线总截面的选择根据本工程经审定的可研阶段工作成果以及招标文件的统一平台中的规定，本工程推荐选用导线截面为8630mm2。3.2 导线分裂根数的选取本工程推荐采用8分裂导线组合方式。3.3 导线分裂间距参考有关数据表明，当分裂间距在400mm左右时导线表面最大电场强度最低。国内现有1000kV线路分裂间距均采用400mm，8根子导线正八边形排列。为此，本工程亦确定采用400mm分裂间距和正八边形排列。3.4 导线材料作为架空输电线路的导线，有两个基本要求，一是必须要有良好的导电率，二是必须具有一定的机械强度以支持其自身的重量及外来的自然荷重（风荷载、冰荷载）。铜是良导体，又具有良好的机械性能及耐腐蚀性，但其价格贵，供应量有限，经综合比较可知，铝是架空输电线最理想的导体材料。表3.4 导线的材料性能 材料项目铜铝铝合金铝包钢镀锌钢丝导电率1006153209机械强度1003971321318重量10030307487从表3.4.1看出，铝的导电率只是铜的61%，强度为铜的39%，但由于其比重小，相同体积下重量只有铜的30%，因此，从铝的导电率与重量比及强度与重量比，与相同重量的铜相比可以得出，铝比铜有更高的强度重量比以及更好的导电性能与重量比，即某一特点的强度及导电率可以从较轻的重量中获得。从经济上看，铝的比重小，而且资源丰富，因此铝的价格要比铜低的多，也更容易取得供应。但纯铝也有一定的缺点，就是其机械强度比较小，只能用于较小的档距，对特高压架空输电线路工程较大的大档距，则需由一种高强度的材料来加强。其中钢绞线由于强度高且成本低而被长时间采用，作为输电线路导线的加强芯，组成钢芯铝绞线。然而普通钢芯铝绞线面临电能损耗较大、弧垂特性较差、防腐能力差等问题，随科技的高速发展，钢芯高导电率硬铝绞线、铝合金芯铝绞线、铝合金绞线等节能导线应运而生，并均在线路上得到了国际广泛应用。综合参考国内输电线路常用的导线型式以及近年来在全国范围开展试用的节能导线，对导线型式进行选择。按工程要求，系统确定的条件、要求，结合线路沿线的地形和气象条件，以及我国现在导线生产的情况，本文选择以下几种类型导线进行选择：1）钢芯铝绞线为两种金属（铝、钢）混合绞制的导线，内层为单股或多股镀锌钢丝作为加强芯，主要承担导线所受张力，外层为单层或多层硬铝绞线，为导线的主要导电部分。钢芯铝绞线具有结构简单，架设与维护方便、线路造价低，传输容量大、有利于跨越江河和山谷等特殊地理条件的敷设、具有良好的导电性能和足够的机械强度、档距可放大等特点，因此广泛应用于各种电压等级的架空输配电线路中。钢芯铝绞线的种类主要为普通钢芯铝绞线及钢芯高导电率硬铝绞线：普通钢芯铝绞线作为最常用的导线形式，在我国有着丰富的运行经验，生产该种型号导线的厂家较多，普通钢芯铝绞线630mm2截面的有JL/G1A-630/45、JL/G1A-630/55，考虑到本工程全线为轻冰区，且地形以无较大高差，故不推荐采用JL/G1A-630/55；钢芯高导电率硬铝绞线钢芯高导电率硬铝绞线采用63%IACS高导电率铝线(国际退火铜导电率为100%IACS)，替代普通钢芯铝绞线中的61.5%IACS铝线，与铝截面相同的普通钢芯铝绞线相比，由于铝线导电率的提高，可使导线整体直流电阻值降低，导电能力提高，电能损耗减少。本文选择普通钢芯铝绞线JL/G1A-630/45（61.5%IACS）、钢芯高导电率硬铝绞线JL(GD)/G1A-630/45（63%IACS）参与比较。2）铝包钢芯铝绞线由铝包钢丝和硬铝线绞合组成，内层为单股或多股铝包钢丝作为加强芯，主要承担导线所受张力，外层为单层或多层硬铝绞线，为导线的主要导电部分。铝包钢芯铝绞线广泛适用于各种电压等级的输电线路和要求增大铝钢截面比的输电线路，铝包钢芯铝绞线的钢芯的钢丝上被铝层包裹，铝钢结合层为8m的相互渗透层，结合力非常好，钢不与铝股相接触，避免了不同金属之间的电腐蚀，且与空气中的水汽隔绝，使得铝包钢芯比镀锌钢芯抗腐能力耐盐雾腐蚀能力提高11倍，其防腐能力强的特点使之广泛应用于沿海地区、盐碱滩和三、四级工业污染区输电线路。铝包钢芯铝绞线630mm2截面的有JL/LB20A-630/45、JL/LB20A-630/55，考虑到本工程全线为轻冰区，且地形以无较大高差，故不推荐采用JL/LB20A-630/55。本文选择铝包钢芯铝绞线JL/LB20A-630/45参与比较。3） 铝合金芯铝绞线铝合金芯铝绞线采用52.5%IACS高强度铝合金芯替代普通钢芯铝绞线中的钢芯和部分铝线，导线外部铝线为61.5%IACS硬铝。在等总截面应用条件下，由于基本无导电能力的9%IACS钢芯被铝合金芯替代，所以铝合金芯铝绞线的直流电阻比普通钢芯铝绞线更小，因此提高了导电能力。本文选择铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210参与比较。4） 铝合金绞线以铝、镁、硅合金拉制的铝合金单丝绞制成的绞线，为单一金属绞线，抗拉强度接近于铜线，导电率及重量接近于铝线。铝合金绞线分为高强度铝合金线及中强度铝合金线：高强度铝合金绞线采用53%IACS高强度铝合金材料，我国从60年代开始研制和开发高强度铝合金线，在90年代引进国外先进的生产设备和工艺技术，产品质量达到国际先进水平；中强度全铝合金绞线则采用58.5%IACS中强度铝合金材料。与等总截面的高强度铝合金线相比提高了导电率，降低了抗拉力；与等总截面的普通钢芯铝绞线相比，同样由于铝合金材料替代了钢芯，相当于增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JLHA3-675参与比较，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JLHA3-675作为分析。各参选导线参数表见下节。3.5 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/LB20A-630/45由于在目前国网采购标准规范中的规格（外径为33.6mm）与其余几种导线（外径为33.75mm）不一致，为保证各参选导线规格的一致性，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3.5 参选导线参数表序号12 3 45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/G1A-630/45JL/LB20A-630/45JL(GD)/G1A-630/45JL/LHA1-465/210JLHA3-675执行标准GB/T1179-2008 厂家提供Q/GDW632-2011国网企标（报批稿）国网企标（报批稿）结构钢（铝包钢，铝合金）芯7/2.817/2.817/2.8119/3.75铝合金(外绞线)45/4.2245/4.2245/4.2242/3.7561/3.75截面积S（mm2）钢（铝包钢，铝合金）芯43.60 43.41 43.41 209.85 铝合金(外绞线)630.00 629.40 62 9.40 463.88 673.73 总截面674.00 672.81 672.81 673.73 673.73 铝钢比（外绞线/芯线）14.45 14.50 14.50 2.21 单重W（kg/km）2079.2 2026.5 2078.4 1858.9 1861.0 外径D（mm）33.75 33.75 33.75 33.75 33.75 综合弹性系数（MPa）63000 61900 63000 55000 55000 综合线膨胀系数（10-6/）20.90 21.31 20.90 23.00 23.00 20直流电阻0.04590 0.04486 0.04450 0.04470 0.04470 计算拉断力T（N）150450 152800 150190 137020 161690 保证拉断力T（N）142927.5 145160.0 142680.5 130169.0 153605.5 拉重比T/W(km)7.38 7.69 7.37 7.52 8.87 综合破坏力b（MPa）212.06 215.75 212.07 193.21 227.99 4 导线电气性能的比较4.1 导线电流密度的取值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4.1-1是原“水电部”1965年颁布的经济电流密度值。表 4.1-1 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3000-50005000以上铝1.651.150.9铜3.02.251.75经计算，本工程分别考虑每回输送容量为3000MW12000MW，则各导线的电流密度值见下表：表 4.1-2 各参选导线在每回输送容量为3000MW12000MW的电流密度（A/mm2）序号12345导线类型JL/G1A-630/45JL/LB20A-630/45JL(GD)/G1A-630/45JL/LHA1-465/210JLHA3-675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88888输送容量（每回，MW）30000.310.310.310.310.3140000.410.41 0.410.410.4150000.51 0.51 0.51 0.51 0.51 60000.61 0.61 0.61 0.61 0.61 70000.71 0.72 0.72 0.71 0.71 80000.82 0.82 0.82 0.82 0.82 90000.92 0.92 0.92 0.92 0.92 100001.02 1.02 1.02 1.02 1.02 110001.12 1.12 1.12 1.12 1.12 120001.22 1.23 1.23 1.22 1.22 由于本工程线路最大输送容量需按照N-1原则取值，正常输送容量在23000MW26000MW，参选导线实际的电流密度处于0.3 A/mm20.6A/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。4.2 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GB50665-2011中规定：“5.0.4 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。”4.3 导线允许载流量根据导线允许载流量公式：式中: 允许载流量（A）；单位长度导线的辐射散热功率（W/m）；单位长度导线的对流散热功率（W/m）；单位长度导线的日照吸收功率（W/m）；允许温度时导线的交流电阻（/m）。辐射散热功率的计算式：式中：D导线外径（m）；导线表面的辐射散热系数取0.90；斯特凡-包尔茨曼常数，为5.6710-8（W/m2）；导线表面的平均温升55（），环境温度取15（）。对流散热功率的计算式：式中：导线表面空气层的传热系数（W/m）；Re雷诺数。Re=VD/式中：V垂直于导线的风速取0.5（m/s）； 导线表面空气层的运动粘度（m2/s）；日照吸热功率的计算式：式中：导线表面的吸热系数取0.9；日光对导线的日照强度取1000（W/m2）。经计算得出下表：表4.3 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)1JL/G1A-630/458871 6966 1.00 12035 2JL/LB20A-630/458877 7015 1.01 12121 3JL(GD)/G1A-630/458881 7050 1.01 12181 4JL/LHA1-465/2108893 7144 1.03 12342 5JLHA3-6758891 7127 1.02 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N-1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3000MW6000MW，当某一回故障时，另一回要求的输送容量为6000MW12000MW，根据表4.3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/G1A-630/45、JL/LB20A-630/45、JL(GD)/G1A-630/45、JLHA3-675、JL/LHA1-465/210。4.4 电磁环境计算4.4.1 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）；图4.1.1-1 SZ271杆塔一览图 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4.1.1-2 SZV321A杆塔一览图 4.4.2 导线表面最大场强本报告根据“国际大电网会议第36.01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4.4.2 参选导线表面最大场强E（kV/cm）序号12345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/G1A-630/45JL/LB20A-630/45JL(GD)/G1A-630/45JL/LHA1-465/210JLHA3-675分裂根数88888导线外径D（mm）33.7533.7533.7533.7533.75导线表面最大场强E（kV/cm）I串布置15.6215.6215.6215.6215.62V串布置15.9115.9115.9115.9115.91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。4.4.3 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。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GB50665-2011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0.5MHz时，在好天气下，无线电干扰设计控制值不应大于55dB(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(V/m) 取值。根据高压交流架空送电线路无线电干扰限值（GB 15707-1995）中的激发函数预估公式：大雨天无线电干扰式中 ： E 导线表面最大电场强度有效值，kV/cm；（该值计算结果见4.4.2） d 子导线直径，cm；n 导线分裂数。计算结果如下表：表4.4.3 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0.5MHz，好天气）（dB）序号12345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/G1A-630/45JL/LB20A-630/45JL(GD)/G1A-630/45JL/LHA1-465/210JLHA3-675无线电干扰值dB (V/m)I串布置53.4553.4553.4553.4553.45V串布置53.7953.7953.7953.7953.79（注：文件特高压交流线路绝缘子串长优化总体论证暨工程应用方案审查会议纪要（特交流【2010】231号）中给出结论“大雨条件下的无线电干扰计算值比好天气下的均值大约20dB，原则上可按照20.5dB进行修正。”本工程采用该研究成果，将激发函数法计算结果减去20.5dB（A）进行修正得到导线在晴天无线电干扰值。）由上表可知，本报告讨论的各型号导线在本工程线路中产生的无线电干扰水平均可满足本工程环境保护的要求。4.4.4 可听噪声根据国内外的研究经验，随着电压的升高和导线分裂根数的增加，输电线路的电晕噪声问题越显突出，电压越高越须关注，其限制标准将对导线截面和分裂方式的选取产生影响，虽然世界上很多国家（包括中国）对输电线路的可听噪声没有限制标准，但各国均制定有环境噪声的限制标准，输电线路属于整个环境中的一部分，其可听噪声的限值可参考当地的环境噪声限制标准。在我国相应的环境噪声标准有：GB3096-93城市区域环境噪声标准，GB12348-90工业企业厂界噪声标准，GB12523-90建筑施工场界噪声限值，城市区域环境噪声和工业企业厂界噪声这两个标准，都划分了不同标准以适用于不同的区域，标准如下表：表4.4.4-1 中国噪声标准 （等效声级Laeq：dB（A）类 别昼 间夜 间05040155452605036555470550 类适用于疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域（工业企业厂界噪声无此类标准）。1类适用于以居住、文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。2类适用于居住、商业、工业混杂区3类适用于工业区。4类适用于城市中的道路交通干线道路两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域。按照我国国内1000kV架空输电线路设计规范GB50665-2011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处，湿导线的可听噪声设计控制值不应大于55dB（A）。”目前国际有多种计算线路可听噪声的预估公式，经专家学者研究讨论得出，美国BPA推荐的可听噪声预估公式与实测值最为接近。美国BPA推荐的可听噪声预估公式(湿导线L50值)：式中:SLA-A计权声级；PWL(i)-i相导线的声功率级；Ri-测点至被测i相导线的距离(m)；Z-相数；其中PWL按下式计算:PWL=-164.4+120lgE+55lg(Deq)； 式中：E-导线的表面梯度(kV/cm)；（见4.4.2）Deq为等效直径，Deq=0.58n0.48d(n4)；其中：n-分裂根数；d-次导线直径(mm)。这个预测公式对于分裂间距为3050cm，导线表面梯度为1025kV/cm的常规对称分裂导线均是有效的。计算结果如下：表4.4.4-2 参选导线湿导线可听噪声值 （dB（A）序号12345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/G1A-630/45JL/LB20A-630/45JL(GD)/G1A-630/45JL/LHA1-465/210JLHA3-675湿导线可听噪声值dB (V/m)I串布置54.3154.3154.3154.3154.31V串布置54.8054.8054.8054.8054.80（注：国网电力科学研究院对特高压试验线段的噪声测试研究表明，实测水平低于采用BPA公式计算值2dB。因此，本报告按BPA公式计算可听噪声后再减去2dB修正得到湿导线可听噪声值。）由上表可知，各参选导线可听噪声值比较接近，且均不大于55dB，故本文讨论的各参选导线均能满足噪声的要求。4.5 导线电能损耗4.5.1 电阻损耗本工程额定输送容量为23000MW26000 MW，则额定电流对应为1736A3473 A，年损耗小时取3200小时、3750小时，全年电阻电能损失公式计算如下：，万度/km式中： 电阻电能损失（万度/km）I 线路额定电流：k 交直流电阻比（根据国网电科院提供的各导线交直流电阻比实测数据取值）：钢芯铝绞线为1.0473，铝包钢芯铝绞线为1.0564，钢芯高导电率铝绞线为1.0488，铝合金芯铝绞线为1.0347，铝合金绞线为1.0345；R 导线直流电阻（/km，20时） 年损耗小时数取3200（h）、3750（h）N 导线分裂根数取8（根）； 直流电阻随温度变化的增大系数；=1+，为导线电阻温度系数，分别如下：钢芯铝绞线（61.5%IACS）电阻温度系数为0.00403（1/）；铝包钢芯铝绞线（61.5%IACS）的电阻温度系数0.00403（1/）；钢芯高导电率铝绞线（63%IACS）的电阻温度系数0.00416（1/）；铝合金芯铝绞线：内层为铝合金芯（52.5%IACS，电阻温度系数=0.0036），外层为铝绞线（61.5%IACS，电阻温度系数=0.00405），通过分开计算铝合金芯以及外铝绞线的直流电阻随温升变化，综合计算得出铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210在各输送容量对应的导线温度下的电阻温度系数：表4.5.1-1 铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210在不同输送容量下的导线温度（）及电阻温度系数（1/）（环境温度取15）输送容量导线温度（）电阻温度系数（1/）输送容量每回3000MW31.821 0.003698输送容量每回4000MW32.717 0.003713输送容量每回5000MW33.874 0.003730输送容量每回6000MW35.298 0.003747中强度铝合金绞线（58.5%IACS）的电阻温度系数0.00386（1/）。为达到额定电流时的导线温度，按不同输送容量考虑，环境温度取15，值、交流电阻分别如下表：表4.5.1-2 各导线在不同输送容量下的导线温度（）及交流电阻值（/km）（环境温度取15）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方案JL/G1A-630/45JL/LB20A-630/45JL(GD)/G1A-630/45JL/LHA1-465/210JLHA3-675直流电阻20时（/km）0.04590.045260.04450.04470.0447导线电阻温度系数0.004030.004030.004160.0036980.0037130.0037300.0037470.00386交直流电阻比1.047 1.056 1.049 1.035 1.035 导线分裂数N88888输送容量每回3000MW导线温度（）31.870 31.853 31.837 31.821 31.823 交流电阻（/km）0.05037 0.04966 0.04897 0.04827 0.04835 输送容量每回4000MW导线温度（）32.806 32.776 32.747 32.717 32.720 交流电阻（/km）0.05055 0.04983 0.04915 0.04844 0.04851 输送容量每回5000MW导线温度（）34.015 33.967 33.922 33.874 33.879 交流电阻（/km）0.05078 0.05006 0.04938 0.04865 0.04872 输送容量每回6000MW导线温度（）35.501 35.432 35.368 35.298 35.304 交流电阻（/km）0.05107 0.05034 0.04966 0.04890 0.04898 计算得出各导线在不同输送容量下的电阻损耗功率如下：表4.5.1-3 各导线在不同输送容量下的电阻损耗功率（双回路），kW/km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方案JL/G1A-630/45JL/LB20A-630/45JL(GD)/G1A-630/45JL/LHA1-465/210JLHA3-675输送容量23000MW113.90 112.29 110.74 109.16 109.34 输送容量24000MW203.22 200.33 197.58 194.72 195.03 输送容量25000MW319.00 314.44 310.15 305.56 306.04 输送容量26000MW461.96 455.33 449.15 442.34 442.99 以导线1为基准差值0.0%-1.4%-2.8%-4.2%-4.1%（注：上表差值取输送容量为26000MW时，各输送容量情况下该差值相近。）由表4.5.1-12可知，以导