德胜导线选型专题报告

1、110kV德胜变进线工程导线选型专题报告1 工程总体概况1.1 工程规模110kV德胜变进线工程，新建线路路径长0.91千米，其中新建架空线路0.83千米。电缆路径长0.08千米。沿线的地形为：平地 50、泥沼40、河网10%。1.2 电力系统条件概况 系统额定电压：110千伏系统最高运行电压：126千伏功率因数：0.95最大负荷利用小时数：6500系统极限输送功率：130MW系统经济输送功率：69MW（单回）1.3 气象条件根据中华人民共和国国家标准110kV750kV架空输电线路设计规范（GB 50545-2010）的规定，110kV输电线路设计基本风速应按30年重现期，基准高度为10m，

2、10min时距平均的年最大风速为样本进行统计分析。根据金坛市气象台（站）的气象资料，参照风压分布图以及附近已有线路的设计资料、运行情况，本线路工程设计气象条件见表1.3-1。表1.3-1 线路设计气象组合条件表序号名称气温（）风速（m/s）冰厚(mm)1最高气温+40002最低气温-20003年平均气温+15004设计风速026.505覆冰-51056外过电压（雷电）+151007内过电压（操作）+151508安装-51009带电作业1510010年雷电日40天11冰的密度g/cm30.92 导线选型计算2.1 导线截面和型号选择根据系统资料，本工程每回线路应保证极限输送容量130MW，正常运

3、行输送容量按69MW考虑，本工程导线推荐选用400mm2的规格组合，能够满足系统输送容量的要求。节能导线包括高导电率钢芯铝绞线、铝合金芯铝绞线、中强度全铝合金绞线等三种。与普通钢芯铝绞线相比，节能导线原理如下：高导电率钢芯铝绞线在常规钢芯铝绞线的基础上，通过从晶粒细化、铝线冷拉拔过程的低缺陷控制以及敏感元素的精确控制上着手改进，通过一系列的研究试验分析，在保障铝线强度满足国标规定的LY9硬铝线条件下，铝线导电率达到63%IACS，而其结构、力学性能及施工条件与普通钢芯铝绞线完全一致。依此开发的钢芯高导电率硬铝绞线，承力构件采用镀锌钢线，导体采用导电率63IACS（对应电阻率0.027367&#

4、183;mm2/m）的硬铝线型，可降低线路的电阻损耗，节能效益明显。铝合金芯铝绞线采用53%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，导线外部铝线与普通钢芯铝绞线铝线相同。 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。中强度全铝合金绞线全部采用58.5%IACS 中强度铝合金材料，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，使导线的整体直流电阻值降低，提高了导电能力。结合本工程的地形和气象条件，以及国内110kV线路工程中导线的使用

5、情况，参照圆线同心绞架空导线(GB/T1179-2008)和国家电网公司关于开展输电线路节能导线试点应用工作的通知的相关资料，本工程共选择了四种400 mm2截面的导线进行比较，分别为：钢芯铝绞线JL/G1A-400/35、高导电率钢芯铝绞线JL(GD)/G1A-400/35、铝合金芯铝绞线JL1/LHA2-210/220和中强度全铝合金绞线JLHA3-425，各种导线的主要技术参数见表2.1-1：表2.1-1 导线型号及技术参数表导线型号JL/G1A-400/35JL(GD)/G1A-400/35JL1/LHA2-210/220JLHA3-425根×直径(mm)钢(铝合金)7

6、15;2.507×2.5019×3.83铝(铝合金)48×3.2248×3.2218×3.8337×3.83截面积(mm2)钢(铝合金)/ 铝(铝合金)34.36/390.8834.36/390.88207.38/218.90426.28总截面425.24425.24426.28426.28铝钢截面比11.37611.376直径(mm)26.826.826.8126.81单位质量(kg/km)1347.51347.31178.11178.2计算拉断力(N)1036701036709453010231020直流电阻（/km）0.0739

7、0.07330.07240.0707交流电阻（/km）(20环境温度)0.091380.09114 0.087970.08531 2.2 导线载流量比较2.2.1 载流量计算在事故运行方式下，交流输电线路可能出现的最大容量由系统的过负荷能力所决定。导线载流量与导线所处气象条件(环境温度、风速、日照强度)有关，在计算导线载流量时，应使导线不超过某一温度，目的在于使导线在长期运行或在事故条件下，由于导线的温升，不致影响导线强度，以保证导线的使用寿命。钢芯铝绞线和钢芯铝包钢绞线连续允许使用温度为7080，若温度升高，会恶化导线的综合性能。110750kV架空输电线路设计规范中规定，验算导线允许载流量

8、时钢芯铝绞线的允许温度采用+70，必要时可采用+80。本报告最高允许温度采用+70和+80两种方案进行计算。计算中环境温度为最高气温月的最高平均气温，根据当地气象统计资料，计算导线载流量的环境温度取40。日照强度1000w/m2，风速0.5m/s，导线表面辐射、吸热系数均取0.9，根据110750kV架空输电线路设计规范条文说明5.0.6公式计算。各种导线载流量和输送功率见下表：表2.2-1 各种导线载流量和输送功率导线型号JL/G1A-400/35JL(GD)/G1A-400/35JL1/LHA2-210/220JLHA3-425允许电流70 581.3 582.0592.4601.680

9、742.5743.5756.7 768.5输送功率(MW/回、根)70105.21105.34107.22108.8980134.39134.57136.96139.10输送功率(MW/回)70105.21105.34107.22108.8980134.39134.57136.96139.10从上表可看出，当导线允许温度从70上升至80，导线载流量提高约1.28倍。比选的导线的每回线极限输送功率为均高于130MW，满足系统要求。各种导线的载流量和极限输送功率相差不大，节能导线要比普通导线高出1.9-3.4%。2.2.2 交流电阻损失比较双回交流输电线路的电阻热损失为： (3.2-1)功率热损耗

10、(MW/km)；分裂根数；单回路每根导线的额定工作电流(A)；导线的交流电阻(/km)。各种导线结构的电能热损失见表2.2.2-1：表2.2.2-1 各种导线结构的电能热损失(kW/km)导线结构JL/G1A-400/35JL(GD)/G1A-400/35JL1/LHA2-210/220JLHA3-425电阻损失2X 90MW135.56135.20130.50126.562X 85MW120.91120.60116.40112.882X 80MW107.11106.83103.1199.992X 75MW94.1493.8990.6387.882X 70MW82.0081.7978.9576

11、.562X 65MW70.7170.5268.0766.01从表2.2.2-1可看出，电阻损失相差不大，同时当线路的输送容量较大时，其交流电阻损失也就越大；由于中强度全铝合金绞线JLHA3-425、铝合金芯铝绞线JL1/LHA2-210/220和高导电率钢芯铝绞线JL(GD)/G1A-400/35的节能效果较好，故其电阻损失最少，在输送容量较大的线路其节能效益更明显。2.3 机械特性比较2.3.1 导线弧垂导线的弧垂特性与导线的计算拉断力、铝钢截面比、自重等因素有关。高温弧垂的增大，施放档距将减小，杆塔数量将增加。各导线40弧垂、施放档距及杆塔数量的计算结果见表2.3.1-1。表2.3.1-1

12、 各导线40弧垂（安全系数2.5）导线型号JL/G1A-400/35JL(GD)/G1A-400/35JL1/LHA2-210/220JLHA3-42540弧垂(Ldb=350m)导线安全系数为2.5弧垂(m)9.309.309.108.52差值比(%)0(基准)0 -2.15-8.39表2.3.1-2各导线40弧垂（安全系数8）导线型号JL/G1A-400/35JL(GD)/G1A-400/35JL1/LHA2-210/220JLHA3-42540弧垂(Ldb=200m)导线安全系数为8弧垂(m)8.048.048.247.70差值比(%)0(基准)02.49-4.22本工程设计以导线安全系

13、数K=2.5线路为主，导线安全系数K=8.0为两档线路，因此本工程中以中强度全铝合金绞线JLHA3-425弧垂特性最好；铝合金芯铝绞线JL1/LHA2-210/220次之；钢芯铝绞线JL/G1A-400/35、高导电率钢芯铝绞线JL(GD)/G1A-400/35略差。 2.3.2 导线过载能力各导线过载能力见表2.3.2-1，覆冰验算的气象条件为：气温-5、风速10m/s。表2.3.2-1 导线过载冰厚比较表导线型号JL/G1A-400/35JL(GD)/G1A-400/35JL1/LHA2-210/220JLHA3-425过载覆冰能力(mm)Ld=250m23.523.518.2134.42

14、根据上表结果，三种节能导线均能满足本工程导线覆冰承载能力，且有较大裕度，其中JLHA3-425节能导线覆冰承载能力最强。2.3.3 导线耐张串强度选择随着导线钢铝截面比的减少，自重、张力及绝缘子串的受力随之增加。不同导线结构的耐张串安全系数见表2.3.3。表2.3.3 耐张串安全系数表（Ldb=250m）导线结构挂点张力(kN)安全系数覆冰工况常年荷载断联覆冰工况常年荷载断联JL/G1A-400/3537.9727.0832.543.675.172.15JL(GD)/G1A-400/3537.9727.0832.543.675.172.15JL1/LHA2-210/22035.6424.703

15、0.463.935.672.30JLHA3-42538.1426.7333.233.675.242.62在本工程气象条件下，上述3种节能导线结构采用2×10kN耐张串即可满足要求。2.3.4 对杆塔荷载的影响各种导线结构的相荷载见表2.3.4。表2.3.4 各种导线结构的每相荷载（kN）导线型号JL/G1A-400/35JL(GD)/G1A-400/35JL/LHA1-210/220JLHA3-425使用张力kN最大荷载39.3939.3935.9238.88平均温度40.2139.4938.8538.14水平荷重(26.5m/s)Lh=2002.4592.4592.4602.460

16、Lh=3003.6893.6893.6903.690垂直荷重(5mm)Lv=3005.2875.2864.7894.789Lv=4507.9307.9297.1847.184 从上表可看出，各种导线的水平荷载几乎相等；钢芯铝绞线JL/G1A-400/35和高导电率钢芯铝绞线JL(GD)/G1A-400/35的荷载基本相同；铝合金芯铝绞线JL1/LHA2-210/220和中强度全铝合金绞线JLHA3-425的垂直荷载相对较小；对于杆塔荷载影响：钢芯铝绞线JL/G1A-400/35和高导电率钢芯铝绞线JL(GD)/G1A-400/35使用杆塔更重，铝合金芯铝绞线JL1/LHA2-210/220和中

17、强度全铝合金绞线JLHA3-425较轻。2.3.5 导线摇摆角当基本风速为26.5m/s时，各种导线结构的摇摆角见表2.3.5。表2.3.5 26.5m/s风速各种导线摇摆角导线结构JL/G1A-400/35JL(GD)/G1A-400/35JL1/LHA2-210/220JLHA3-425大风摇摆角(°)51.1351.1354.8454.83操作摇摆角(°)22.3022.3125.1425.14雷电摇摆角(°)10.3310.3311.7811.78从上表可看出，铝合金芯铝绞线JL/LHA1-210/220和中强度全铝合金绞线JLHA3-425的垂直荷载相对

18、较小，导线摇摆角相对较大，本工程使用复合绝缘子串，杆塔摇摆角裕度较大，均能满足本工程需求。2.4 线路造价分析在同一设计条件下，由于导线机械特性、材质各异，除导线本身的成本外，每公里线路铁塔基数、单位钢耗量、绝缘子和附加金具的种类也略有差异相同，因而4种导线结构的静态投资是不一样的。2.4.1 导线用量计算 根据目前导线的市场报价，各种导线结构的每公里材料量及差价列于表2.4.1。表2.4.1 导线的材料量及费用导线结构JL/G1A-400/35JL(GD)/G1A-400/35JL1/LHA2-210/220JLHA3-425导线自重(t/km)1.34751.34731.17811.178

19、2导线总重(t/km)8.0858.0847.0677.069单价(万元/t)1.72 1.903 2.0142.12 费用(万元km)13.9115.3814.2314.99差价(万元km)0(基准)1.470.321.08由于导线自重及单价的差异，铝合金芯铝绞线JL1/LHA2-210/220单位造价最少，与钢芯铝绞线JL/G1A-400/35的导线费用基本相当，高导电率钢芯铝绞线JL(GD)/G1A-400/35和中强度全铝合金绞线JLHA3-425的导线费用相对较高。2.5 年费用计算2.5.1 年费用算法及边界条件考虑本工程的远景规划，随着输送功率的增加，导线的电阻损耗随之增加。为了

20、进一步比较不同导线结构，本节对4种导线结构在不同输送功率下的年费用进行了计算。年费用法能反映工程投资的合理性、经济性。年费用包含初次年费用、年运行维护费用、电能损耗费用及资金的利息。将各比较方案按照资金的时间价值折算到某基准年的总费用平均分布到项目运行期的各年，年费用低的方案在经济上最优。按电力工业部(82)电计字第44号文颁发“电力工程经济分析暂行条例”的通知第十五条经济计算-年费行最小法的计算方法，线路工程简化计算公式为：折算到工程投运年的总投资： （6.1-1）年平均费用(万元) (平均分布在m+l到m+n期间的n年内)；工程的经济使用年限；折算后的工程总投资(万元)， （6.1-2）从

21、开工这一年起到计算年的年数；工程施工年数；第年的建设投资(万元)；电力工业投资回收率；折算年运行费用(万元)， （6.1-3）工程部分投产的年份；运行费用(万元)。根据本工程的实际情况，进行最小年费用计算条件如下： 经济使用年限为30、50年，施工期按2年计，前一年投资为60，后一年投资为40%。 年最大损耗小时数按5000h计。（最大负荷利用小时数对应的损耗小时数） 设备运行维护费率为1.4。 电力工程回收率按工程投资的8计。 电价按当地实际上网电价计。2.5.1 导线年费用和投资回收年限相分裂导线型号1×JL/G1A-400/351×JL(GD)/G1A-400/351

22、×JL/LHA2-210/2201×JLHA3-425导线投资万元/km143.98147.06144.52145.35前一年投资86.388 88.236 86.712 87.210 后一年投资57.592 58.824 57.808 58.140 折算后投资162.962 166.448 163.574 164.513 导线投资增量0.000 3.080 0.540 1.370 前一年投资0.000 1.848 0.324 0.822 后一年投资0.000 1.232 0.216 0.548 折算后投资增量0.000 3.486 0.611 1.551 维修费用(万元/

23、km)2.016 2.059 2.023 2.035 电晕损耗(kW/km)0.000 0.000 0.000 0.000 年电晕损耗(万度/km)0.000 0.000 0.000 0.000 电阻损耗(kW/km)70.709 70.523 68.070 66.012 年电阻损耗(万度/km)35.355 35.262 34.035 33.006 能耗费用(万元/km)17.677 17.631 17.018 16.503 年费用(万元/km)34.169 34.475 33.571 33.151 年节能效益万元/km0.00000 0.04643 0.65966 1.17423 增量投资回收年限1.0006800861.450744785由以上表可见：（1）与普通钢芯铝绞线相比，采用三种节能导线的节能较果较好，在输送容量高、损耗小时数比较多时，节能导线其年费用相对普通钢芯铝绞线均具有明显的优势；（2）铝合金芯铝绞线JL/LHA1-210/220的年费用最低，中强度全铝合金绞线JLHA3-425年费用居中；，高导电率钢芯铝绞线JL(GD)/G1A-300/25较大。2.6 选型结论（1）根据可研评审意见的要求，本工程导线推荐