输电线路基础知识

输电线路根底讲课人：董晓明:19714822微信：dongxiao0405目录输电线路简介1输电线路的组成2线路的丈量与设计3一、输电线路简介1、输〔送〕电线路的概念〔各部分职能？〕输〔送〕电线路是衔接发电厂与变电站〔所〕的传送电能的电力线路。2、输电线路的电压等级〔为什么划分等级？特高压电网〕国内：35kV，66kV，110kV，220kV，330kV，500kV，750kV,±800kV，1000kV，。省内：35kV，110kV，220kV，500kV，1000kV，±800kV县局市局省局3、输电线路的分类〔优缺陷？西门子特高压直流输电，电流之争〕〔1〕按照传输电流的性质：交流输电线路、直流输电线路；〔2〕按照构造方式：架空输电线路、电缆线路。交直流输电优缺陷1．HVDC的优点〔1〕直流输电线路造价低，对于架空线路，当线路建立费用相近时，直流输电的功率约为交流输电功率的1.5倍,对于电缆线路,直流输电的功率更大于1.5倍交流输电功率。〔2〕直流输电和交流输电线路，如绝缘程度相当，采用一样截面的导线，可保送大致一样的功率，由于节约一根导线，杆型也较简单，可降低线路造价30%～40%左右。〔3〕采用双极型直流输电方式时，其换流站可分期建立，先建立其中一极，投入运转，以降低工程的初期投资。〔4〕双极直流输电系统中，假设其中一极的设备发生缺点，另一极仍能以大地作备用回路，带半负载运转，而交流输电那么无法做到这一点。〔5〕直流输电不存在磁滞损耗和涡流损耗，线损较小，节约能量。〔6〕直流输电线所联络的两端交流电网不要求同步运转，直流输电本身也不存在稳定问题，保送的功率不受电力网稳定问题的限制。〔7〕直流输电对通讯的干扰小于交流输电。〔8〕交流电网用直流隔开后，由于电网小了其短路容量也较小，对电气设备有利，事故停电的影响范围也较小，提高了电网运转的平安性。2．HVDC的缺陷〔1〕直流输电的换流装臵造价较高，抵消了一部分建立直流线路所节省的投资。〔2〕大容量换流装臵的本身是一个谐波源，会使电网的电压和电流波形产生畸变，因此在交流侧和直流侧均应装设滤波装臵，以抑制谐波分量。〔3〕HVDC线路两端的换流站都要耗费无功功率，需求装设约为保送功率40%～60%的并联电容器组进展补偿。〔4〕目前HVDC的电气设备，直流断路器尚在研制中，直流避雷器、直流电压、电流互感器以及线路上公用的直流绝缘子尚需依赖进口，由于消费批量不大，制造本钱及价钱较昂贵。优点:因受外界要素〔如雷害、风害、鸟害等〕的影响小，所以它的供电可靠性高；2〕电力电缆是埋入地下的，工程隐蔽，所以对市容环境影响较小，即使发惹事故，普通也不会影响人身平安；3〕电缆电容较大，可改善线路功率因数。

缺陷：本钱高，一次性建立投资大，电缆线路的投资约为同电压等级架空线路的10倍；2〕线路分支困难；3〕缺点点较难发现，不便及时处置事故；4〕电缆接头施工工艺复杂。低压电缆头的制造输电线路走线报道一、输电线路简介4、如何快速区分送电线路的种类〔1〕绝缘子的数量：合成绝缘子那么根本可按绝缘子长度进展区分。〔绝缘子的材质？为什么绝缘？大雨时会怎样？〕〔2〕分裂导线的数量：110kV线路普通不采用分裂导线；220kV线路普通有单导线，双分裂导线〔分垂直、斜排、程度排布方式〕；500kV线路普通采用双分裂或四分裂导线。根据玻璃绝缘子片数来判别输电线路电压等级准确无误，而采取分裂导线数量仅作判别参考。电压等级（kV）35110220500绝缘子数量（片）3～47～813～1428～29停电改换绝缘子带电改换绝缘子美国工程师改换绝缘子带电清洗绝缘子导线间隔棒二、架空输电线路的组成构成架空输电线路的主要部件有:导线、避雷线〔简称避雷线〕、金具、绝缘子、杆塔、拉线和根底、接地安装等。接地安装俯视图1－横担；2－横梁；3－避雷线；4－绝缘子；5－砼杆；6－拉线；7－拉线盘；8－接地引下线；9－接地安装；10－底盘；11－导线；12－防振锤；接地安装俯视图1－避雷线；2－双分裂导线；3－塔头；4－绝缘子；5－塔身；6－塔腿；7－接地引下线；8－接地安装；9－根底；10－间隔棒；图1-4输电线路的组成元件〔猫头塔〕根底根底柱施工改换维修巡视以往的人工特高压巡视，巡检人员全靠攀爬杆塔进展，加之贵州地形起伏大，给巡检任务添加了难度，每天只能完成3—5基杆塔义务，整个线路巡视需求一个月。无人机可以直行、俯仰、翻腾，灵敏地变换着各种姿态，全方位、无死角对±800千伏特高压宾金线进展“问诊〞，高像素照片和高清视频也随即被传回地面站，凭仗近间隔、全方位、多角度的实时观测和高清拍摄，线路和杆塔的各种隐患都逃不过无人机的“火眼金睛〞，实现了运维人员对特高压线路数据的同步获取、同步分析和同步定位，让任务人员在现场就能有针对性地查找出线路缺点点与缺陷。无人机的运用，弥补了人工巡视的盲点，有效减轻了巡检人员的劳动强度，年人工节约经费将到达五十万以上。对于贵州山区，无人机一天就能巡视15—20基杆塔，放在湖南平原地带，一天巡视更是在30基杆塔以上。同时，无人机对于灾祸性天气巡检的协助也是不言而喻的。目前湖南省电网工程公司斥资120万，共部署两台六旋翼无人飞机。下阶段，将对部分±800千伏宾金线区段内山高路险、巡视人员难以到达的山区线路，采取“人机协同〞的特殊巡视方式进展巡检，全面做好特高压线路的平安防护任务，确保特高压线路的平安稳定运转。飞行器巡视第一视角〔一〕送电线路的杆塔架空线路的杆塔普通根据其材质、用途、导线回路数、构造方式等进展分类。〔1〕按材质分类：木构造杆、钢筋混凝土电杆、钢管杆、角钢塔、钢管塔。〔2〕按用途分类：直位〔杆〕塔、耐张〔杆〕塔、换位〔杆〕塔、分歧〔杆〕塔、小转角〔杆〕塔、跨越〔杆〕塔。〔3〕按回路数来分类：单回路、双回路、三回路、四回路、多回路。〔4〕按构造方式分类：拉线型铁塔、自立式铁塔、自立式钢管铁塔。架空输电线路舞动双回路鼓型角铁塔直位导线竖直陈列鼓型塔是双回路输电线路的常用塔型，因导线悬挂点围成的外形轮廓呈鼓形布置得名。铁塔左右各三根导线，分别构成一回三相交流线路。一回线路的三根导线均呈上中下陈列，其中中间导线较上、下两根导线而言向外突出，使得六根导线构成的轮廓与突出的鼓身类似，因此得名鼓型塔。适用于覆冰较重地域，可防止导线脱冰腾跃时发生碰线闪络事故。干字型塔〔耐张〕如何区分直位塔和耐张塔？很简单，就是看与塔衔接的绝缘子串，是被拉伸直还是下垂。下垂的为直线塔，拉伸的就是耐张塔。耐张塔的作用就象墙一样，支撑这一段线路。因此，普通来说它比直线塔要巩固。在2021年雨雪冰冻灾祸中，折损严重的是直线塔，多个直线塔垮掉后，耐张塔才由于受不得强大的拉伸力而倒掉。直位塔好比竹竿，其作用就是挑起导线，普通只接受导线的自重，即垂直荷载。耐张塔与之对应，好比晒衣裳固定的墙，所以电力线道路路最易出危险的是耐张塔，由于导线受张力架空后，沿导线纵向拉起的力全部挂在耐张塔上，即耐张塔要接受电力线路架空后的张力载荷，也就是要当成墙壁一样接受导线的拉力。因此耐张塔的技术要求就比直线塔高得多。换位杆塔：允许导线在沿线路方向变换相对位置的杆塔。换位作用：为了减少电力系统正常运转时电流和电压的不对称，并限制送电电路对通讯线路的影响。换位方式：1.循环换位2.直线杆换位3.耐张塔换位4.悬空换位换位耐张杆塔双回路〔鼓型〕铁塔〔耐张，转角〕四回路铁塔〔直位〕四回路铁塔〔耐张〕直位小转角塔拉V式直线塔酒杯塔〔直位，自立式〕钢管杆钢管组合塔分歧塔同塔并架多回路输电线路单回输电线路存在的问题：在经济兴隆且人口密集的地域，土地资源非常稀缺，只建立单回输电线路已不能满足电力需求。同塔多回线路是提高线路走廊的保送才干的一种有效手段；既能添加线路单位面积的保送容量，添加电力保送量，又能降低综合造价。在德国，政府规定凡新建线路必需同塔架设两回以上。在高压超高压线路中，为同塔四回为常规线路，最多六回。截止1986年，同塔并架多回紧凑型线路总长就有约2.7万km，已有50多年的运转阅历。在日本110kV及以上的线路多数为同塔四回，500kV线路除早期2条为单回路外，其他均为同塔架双回。目前，日本同塔并架最多回路数为八回。近年来，随着电网建立速度的加快，广东等地域同塔多回路运用也比较普遍，并逐渐成为一项成熟的技术。直流输电线路1.直流输电线路根本类型就其根本构造而言，直流输电线路可分为架空线路、电缆线路以及架空——电缆混合线路三种类型。直流架空线路因其构造简单、线路造价低、走廊利用率高、运转损耗小、维护便利以及满足大容量、长间隔输电要求的特点，在电网建立中得到越来越多运用。因此直流输电线路通常采用直流架空线路，只需在架空线线路遭到限制的场所才思索采用电缆线路。

2.建立特高压直流输电线路关键技术问题直流架空线路与交流架空线路相比，在机械构造的设计和计算方面，并没有显著差别。但在电气方面，那么具有许多不同的特点，需求进展专门研讨。对于特高压直流输电线路的建立，尤其需求注重以下三个方面的研讨：(1)电晕效应。直流输电线路在正常运转情况下允许导线发生一定程度的电晕放电，由此将会产生电晕损失、电场效应、无线电干扰和可听噪声等，导致直流输电的运转损耗和环境影响。特高压工程由于电压高，假设设计不当，其电晕效应能够会比超高压工程的更大。经过对特高压直流电晕特性的研讨，合理选择导线型式和绝缘子串、金具组装型式，降低电晕效应，减少运转损耗和对环境的影响。

(2)绝缘配合。直流输电工程的绝缘配合对工程的投资和运转程度有极大影响。由于直流输电的“静电吸尘效应〞，绝缘子的积污和污闪特性与交流的有很大不同，由此引起的污秽放电比交流的更为严重，合理选择直流线路的绝缘配合对于提高运转程度非常重要。由于特高压直流输电在世界上尚属首例，国内外现有的实验数据和研讨成果非常有限，因此有必要对特高压直流输电的绝缘配合问题进展深化的研讨。(3)电磁环境影响。采用特高压直流输电，对于实现更大范围的资源优化配置，提高输电走廊的利用率和维护环境，无疑具有非常重要的意义。但与超高压工程相比，特高压直流输电工程具有电压高、导线大、铁塔高、单回线路走廊宽等特点，其电磁环境与±500千伏直流线路的有一定差别，由此带来的环境影响必然遭到社会各界的关注。同时，特高压直流工程的电磁环境与导线型式、架线高度等亲密相关。因此，仔细研讨特高压直流输电的电磁环境影响，对于工程建立满足环境维护要求和降低造价至关重要。3.直流的“静电吸尘效应〞在直流电压下，空气中的带电微粒会遭到恒定方向电场力的作用被吸附到绝缘子外表，这就是直流的“静电吸尘效应〞。由于它的作用，在一样环境条件下，直流绝缘子外表积污量可比交流电压下的大一倍以上。随着污秽量的不断添加，绝缘程度随之下降，在一定天气条件下就容易发生绝缘子的污秽闪络。因此，由于直流输电线路的这种技术特性，与交流输电线路相比，其外绝缘特性更趋复杂。4.直流输电线路的绝缘配合设计直流输电线路的绝缘配合设计就是要处理线路杆塔和档距中央各种能够的间隙放电，包括导线对杆塔、导线对避雷线、导线对地、以及不同极导线之间的绝缘选择和相互配合，其详细内容是：针对不同工程和大气条件等选择绝缘子型式和确定绝缘子串片数、确定塔头空气间隙、极导线间距等，以满足直流输电线路合理的绝缘程度。5.直流输电线路的绝缘子片数确实定由于直流线路的静电吸附作用，直流线路的污秽程度要比同样条件下的交流线路的高，所需的绝缘子片数也比交流的多，其绝缘程度主要决议于绝缘子串的污秽放电特性。因此，目前在选择绝缘子片数时主要有两种方法：〔1〕按照绝缘子人工污秽实验采用绝缘子污耐受法，丈量不同盐密下绝缘子的污闪电压，从而确定绝缘子的片数。〔2〕按照运转阅历采用爬电比距法，普通地域直流线路的爬电比距为交流线路的两倍。两种方法中，前者直观，但需求大量的实验和检测数据，且实验检测的结果分散性大。后者简便易行，但准确性较差。实践运用中，通常将两者结合进展。6.特高压直流输电线路导线型式的选择在特高压直流输电工程中，线路导线型式的选择除了要满足远间隔平安传输电能外，还必需满足环境维护的要求。其中，线路电磁环境限值的要求成为导线选择的最主要要素。同时，从经济上讲，线路导线型式的选择还直接关系到工程建立投资及运转本钱。因此特高压直流导线截面和分裂型式的研讨，除了要满足经济电流密度和长期允许载流量的要求外，还要在综合思索电磁环境限值以及建立投资、运转损耗的情况下，经过对不同构造方式、不同海拔高度下导线外表场强和起晕电压的计算研讨，以及对电场强度、离子流密度、可听噪声和无线电干扰进展分析，从而确定最终的导线分裂型式和子导线截面。对于±800千伏特高压直流工程，为了满足环境影响限值要求，尤其是可听噪声的要求，应采用6×720平方毫米及以上的导线构造。7.特高压直流输电线路的走廊宽度〔线路临近民房时的房屋拆迁范围〕特高压直流输电线路的走廊宽度主要根据两个要素确定：〔1〕导线最大风偏时保证电气间隙的要求；〔2〕满足电磁环境目的〔包括电场强度、离子流密度、无线电干扰和可听噪声〕限值的要求。根据线路架设的特点，在档距中央影响最为严重。研讨阐明，对于特高压直流工程，线路临近民房时，经过采取拆迁措施，保证工程建成后的电气间隙和环境影响满足国家规定的要求。通常工程建立初期进展可行性研讨时就要计算电场强度、离子流密度、无线电干扰和可听噪声的目的，只需这些目的满足国家相关规定时，工程才具备核准条件。±800kV特高压直流输电线路〔直位塔，图一〕±800kV特高压直流输电线路〔耐张塔，图二〕刚性跳线极距22m±800kV特高压直流输电线路有关交叉间隔：1、与公路，铁路21.5m2、电力线路10.5m〔杆顶15m〕3、通航河流15m地线间间隔小于导地线垂直间隔的5倍主角钢插入式根底地脚螺栓式根底金属预制根底灌注桩根底〔二〕杆塔根底根底是杆塔的地下部分，根底的类型如下：基础预制根底现浇根底桩式根底金属根底电杆根底：电杆的根底通常称为三盘，底盘、卡盘、拉盘。根本特点：采用钢筋混凝土或天然石材制造而成，石材三盘宜选用抗压强度高、吸水率小、抗冻及耐磨性好的岩石，根底三盘表示图如图2-1所示。现浇混凝土根底：主要有地脚螺栓根底和插入式根底两种。钢筋混凝土根底：混凝土标号不宜低于C15，其优点：尺寸、方式多样化，满足不同塔型的要求；资料可零星运至塔位，较预制混凝土根底方便；缺陷：混凝土量大，耗费人工多，存在现场养护的问题，施工质量难以保证。适用范围适用于土质满足要求〔粘性土、砂土、碎石等抗压强度较高的土质〕，交通方便，砂、石料来源充足，水源有保证的地域。现浇混凝土根底：现浇混凝土根底的根本方式为立柱台阶式，其构造有主柱和底盘〔台阶〕两个部分，主柱有直柱和斜柱两种，台阶有一层或多层。直柱式根底直柱式根底是一种传统的立柱台阶式根底方式，已经在电力线路根底及其它工业与民用建筑中广泛运用，直柱式根底如图2-2所示。特点：支模、浇制施工方便，但缺陷是立柱为直柱，不便于荷载传送，且立柱部分受弯，易在立柱与底盘交处折断。模型图掏挖式根底：属于现浇根底，又称原状土模根底。在500KV平-武线中推行运用，经济效益明显。掏挖式根底系将柱的钢筋骨架用混凝土直接浇入人工掏挖成形的土胎模内。掏挖式根底与普通大开挖根底相比，土质构造未被破坏，可充分发扬原状土的承载才干，同样荷载条件下，根底可减小尺寸，这样一来，土石方量大量减少，节约钢材、混凝土和模板；施工中没有支模、撤模及回填土等工序，简化了施工，掏挖式根底示表示图如图2-4所示。模型图桩式根底：适用于输电线路跨越江河或经过湖泊、沼泽地等脆弱土质〔淤泥、淤砂〕地域时。这种土质通常在不太深处有较厚的坚实土层，且地下水位较高，施工时排水困难。桩式根底的桩尖部均埋置于原状土中，根底受力后变形小、抗压抗拔抗倾覆的才干强，且节约土石方。从埋设深度将桩式根底分为：浅桩根底、深桩根底。按施工方式不同分为：打入桩式、爆扩桩式、机扩桩式、钻孔灌注桩式根底。〔二〕导线导线是固定在杆塔上保送电流用的金属线，由于导线年年在大气中运转，经常接受拉力，并受风、冰、雨、雪和温度变化的影响，以及空气中所含化学杂质的侵蚀。导线主要作用：〔1〕传导电流；〔2〕起着悬链线的作用，将自重很大的导线经过绝缘子悬挂于杆塔或构架上。如今架空输电线路导线主要采用钢芯铝绞线，其主要特点：〔1〕通流才干大，取决于铝股的横截面的大小；〔2〕允许接受的拉力大，主要取决于钢芯的横截面积。钢芯铝绞线按其铝、钢截面比的不同，分为正常型〔LGJ〕、加强型〔LGJJ〕、轻型〔LGJQ〕三种。在高压输电线路中，采用正常型较多。在超高压线路中采用轻型较多。在机械强度高的地域，如大跨越、重冰区等，采用加强型的较多。铝合金线比纯铝线有更高的机械强度，大致与钢芯铝绞线强度相当，但分量比钢芯铝绞线轻，因此弧垂减小，档距可放大，可使杆塔基数减少或降低高度，但导电性能比铝线稍差。因此，铝合金线有一定的优越性，但目前在消费上尚有一定困难，故我国只在个别线路上运用。 分裂导线的优点除具有外表电位梯度小，临界电晕电压高的特性外，还有：〔1〕单位电抗小，其电气效果与缩短线路长度一样；〔2〕单位电纳大，等于添加了无功补偿；〔3〕用普通标号导线组成，制造较方便；〔4〕分裂导线装间隔棒可减少导线振动，实测阐明双分裂导线比单根导线减小振幅50%，减少振动次数20%，四分裂减少更大。分裂导线用于两种工况：1大电流回路。用一根导线曾经不能满足载流量的要求，需求几根导体才干满足电流量要求，为了使各导线的电抗根本一样，将几根导线用线路金具组成笼型的分裂导线外形；2高电压。电压超出220KV后，导线对空气的电晕景象很严重，尤其是大雾天，猛烈的电晕甚至会呵斥放电事故。为了减少电晕，就得加大导体等效直径，均匀导线周围的电场分布，分裂导线的等效直径就是分裂导线组成的几何圆直径，虽然中间是空的，但是曾经可以很好地遏制电晕的产生了。假设用如此大直径的实心导线，不仅分量大，且由于趋肤效应，导线中间也不能有效地利用。在计算导线的电阻和电感时，假设电流是均匀分布于它的截面上。严厉说来，这一假设仅在导体内的电流变化率〔di/dt〕为零时才成立。另一种说法是，导线经过直流〔dc〕时，能保证电流密度是均匀的。或者电流变化率很小，电流分布仍可以为是均匀的。对于任务于低频的细导线，这一论述依然是可确信的。但在高频电路中，电流变化率非常大，不均匀分布的形状甚为严重。高频电流在导线中产生的磁场在导线的中心区域感应出最大的电动势。由于感应的电动势在闭合电路中产生感应电流，在导线中心的感应电流最大。由于感应电流总是在减小原来电流的方向，它迫使电流只限于接近导线外外表处。效应产生的缘由主要是变化的电磁场在导体内部产生了涡旋电场，与原来的电流相抵消。趋肤效应特殊用途的导线〔1〕防腐蚀导线线路经过海边及污秽地域，为提高导线的抗腐蚀才干，延伸使用寿命，可在钢芯铝绞线的任何层间均匀地涂敷防腐资料〔防腐涂料应呈中性，滴点不应低于110℃，并具有耐气候性能〕，制成防腐蚀导线。〔2〕自阻尼导线在铝和钢芯的层与层之间有0.6~1.0的间隙，使导线在风激振动时耗费一定的能量。〔3〕防冰雪导线：在铝和钢芯之间有一耐热绝缘层。〔4〕紧缩型导线：在拱形铝线和钢绞线绞制而成，降低电阻，添加导线的载流量。〔5〕扩径导线扩展导线外径，降低导线外表电场强度，减少电晕损耗。〔6〕倍容量导线由特种耐热铝合金线绞制而成，耐高温，成倍添加导线载流量。6.1耐热导线的背景及开展过程导线的载流量与环境条件、导线本身的参数和发热允许温度有关，当其它条件一定时，导线的载流量直接取决于其发热允许温度，温度越高，载流量越大。因此，提高导线载流量的一个途径就是提高其发热允许温度。普通导线由于导体资料的限制，普通以为其发热允许温度不超越90℃，无法再进一步提高。因此，拥有更高发热允许温度的耐热导线被研制出来，耐热导线由钢芯〔镀锌钢线、铝包钢线、镀锌殷钢线或铝包殷钢线〕和耐热铝合金绞制而成，耐热铝合金是经过在铝中参与一定比例的合金元素〔如锆等〕来提高再结晶温度，使单线可以在较高温度下运转而强度的损失不超越允许值。耐热铝合金的导电率略低于硬铝线，目前较常用的有导电率58%IACS和60%IACS耐热铝合金，略低于硬铝线。常温下耐热铝合金单线的抗拉强度与硬铝线根本一样，因此一样截面的普通导线和耐热导线的机械性能根本一致，在线路设计中就机械力学性能而言与普通导线无本质区别。日本、韩国、美国等国家在耐热导线的研讨和运用上到达了比较高的程度，研制出了不同类型的耐热导线。日本自上世纪六十年代就开场运用耐热导线，在耐热导线的研讨、制造方面到达国际领先程度，曾经构成了种类齐全的耐热导线系列。耐热导线按照其发热运转温度和钢芯的不同，可以分为普通耐热导线、超耐热导线和特耐热导线。

日本耐热导线的种类及允许温度耐热导线类型符号允许温度（℃）连续短时间瞬间钢芯耐热铝合金绞线TACSR150180260钢芯高强度耐热铝合金绞线KTACSR150180260钢芯超耐热铝合金绞线UTACSR200230270殷钢钢芯超耐热铝合金绞线ZTACIR210240280殷钢钢芯特耐热铝合金绞线XTACIR230290360

耐热铝合金系列型号对照表线种日本型号IEC型号导电率（%IACS）抗拉强度（MPa）长期容许使用温度（℃）58%耐热铝合金58TAl58159~16915060%耐热铝合金60TAlAT160159~169150高强度耐热铝合金KTAlAT255225~248150超耐热铝合金UTAl58159~169200高导电超耐热铝合金ZTAlAT360159~176210特耐热铝合金XTAlAT458159~169230

耐热导线的分类序号型号名称说明1ACSS（SSAC）钢芯支撑铝绞线2ACSS/TW钢芯支撑铝绞线/梯形截面3ACCR铝基陶瓷纤维复合芯铝绞线美国3M公司产品4ACCC碳纤维复合芯耐热铝合金绞线美国CTC公司产品5GZTACSR间隙型钢芯超耐热铝合金绞线6KTACSR钢芯高强耐热铝合金绞线7TACSR钢芯耐热铝合金绞线8XTACIR殷钢钢芯特耐热铝合金绞线9ZTACSR钢芯超耐热铝合金绞线10ZTACIR（STACIR）殷钢钢芯超耐热铝合金绞线

6.2耐热导线的优点研制耐热导线的目的就是为了提高导线的载流量，进而添加线路的保送容量，因此耐热导线具有载流量大的优点。一样截面的耐热导线比普通导线可添加保送容量50%以上，采用耐热导线不仅能提高单位线路走廊的保送容量，还能减小走廊的数量，节省土地资源，具有重要的意义。由于耐热导线发热允许温度高，随着运转温度的升高其弧垂变化较大，特别是超〔特〕耐热导线，其最高温度和最低温度相差达200℃以上，假设用普通钢芯那么导线的弧垂变化很大，对塔高的要求添加。为了减小导线高温下弧垂的变化，具有良好的温度－弧垂特性的导线被研制出来，主要经过以下两种途径。

〔1〕采用低弧垂钢芯耐热导线在高温下由于耐热铝合金单丝的伸长较大，导线的张力基本上由钢芯承当，钢芯的热伸长直接导致弧垂的添加。为了降低高温下的弧垂变化，选用线膨胀系数低的资料替代普通镀锌钢丝〔铝包钢丝〕是一种有效的选择。实践上，具有类似特性的金属——殷钢早曾经被研制出来。殷钢，英文为INVAR，又称英霸〔瓦〕，是一种含镍〔Ne〕约36%的铁镍合金，具有线膨胀系数低的特点，通常被用来制造量器，如钢尺等。镀锌殷钢的线膨胀系数约为2.7×10-6/℃，铝包殷钢的线膨胀系数约为3.6×10-6/℃。

为了降低高温下导线的弧垂，超〔特〕耐热导线通常采用殷钢作为钢芯，由于殷钢的线膨胀系数通常只需钢丝的1/3~1/4左右，其线膨胀系数在临界点以下较普通钢芯铝绞线〔或普通耐热导线〕要小，临界点〔也称迁移点、拐点〕以上由于铝合金线部分伸长较大，已不再受力，导线的张力全部由殷钢钢芯承当，此时导线的线膨胀系数即为殷钢的线膨胀系数，导线的弹性模量即为殷钢的弹性模量，因殷钢的线膨胀系数很小，弧垂随温度的添加非常缓慢。钢芯铝绞线和殷钢超耐热铝合金绞线的弧垂实验结果比较见图。

钢芯铝绞线和殷钢超耐热铝合金绞线的弧垂实验结果比较

普通耐热导线由于长期发热允许温度不超越150℃，普通均采用普通钢芯，而超耐热导线和特耐热导线的长期发热允许温度达200℃以上，为了减小导线的弧垂变化，通常采用间隙型构造或殷钢钢芯，这样在高温下的弧垂变化较小，对杆塔的高度无特殊要求。采用这种构造的超〔特〕耐热导线具有良好的弧垂特性，特别适宜于已有输电线路的增容改造。由此可见，普通钢芯耐热铝合金绞线弧垂变化与钢芯铝绞线无区别，殷钢特耐热铝合金绞线在临界点前的弧垂变化稍小于普通耐热铝合金绞线，在临界点以后，其弧垂变化速度明显减缓。因此，运用殷钢特耐热铝合金绞线或间隙型耐热导线不仅可以添加一倍的载流量，而且其高温下弧垂变化较小，经过合理设计可以直接利用原来的杆塔。

〔2〕间隙型导线间隙型导线的钢芯和导体之间存在间隙，导线的张力全部由钢芯承当，这样导线的线膨胀系数就等于钢芯的线膨胀系数，即11.5×10-6/℃，比普通的钢芯铝绞线要低。这种导线同时还有一个特点，由于钢芯和铝导体之间的非严密接触导线在振动时两者相互碰撞，可以耗费一部分能量，因此，其自阻尼特性比普通的钢芯铝绞线要好。

6.3耐热导线的运用情况由于耐热导线具有载流量大的特点，因此其问世后备受关注，得到了不同程度的运用。〔1〕耐热导线在国外的运用情况国外耐热导线的研制是从上世纪30年代开场的，至今已有70余年的历史。日本是世界上运用耐热导线最早的国家之一，在上世纪60年代就开场在实践线路中运用耐热铝合金导线，除了变电站的母线早就全部运用耐热铝合金导线以外，到上世纪90年代，日本的500kV输电线路的导线曾经全部运用耐热铝合金导线。日本、美国、法国、瑞士、加拿大等国家在输电线路上运用耐热铝合金导线也有相当的数量，特别是日本，其一半以上的输电线路均采用耐热导线，采用耐热或超耐热导线的输电线路的保送才干可达我国同截面普通线路的1.5～2.5倍。

〔2〕耐热导线在我国的运用情况广州供电局在耐热导线运用方面进展了一定的工程运用。220千伏广南至瑞宝送电线路中塔NI-N13采用的导线是钢芯稀土铝铰线LGTX-630/45，在塔N13-N28、N42-N66段导线改换为倍容量超耐热铝合金导线2×STACIR/AW-240。塔N28-N42段导线在大学城高压架空线迁线线路维持原状，不做变卦。塔N66-瑞宝站段导线改换为普通耐热铝合金导线NRLH58GJ-300/25。线路所经区域大部分为农田、果林、鱼塘等，瑞宝乡附近为居民区，地形以平地、泥沼、丘陵为主，海拔高度在5.2米~58米之间。沿线有规划道路及村镇间的公路，原塔附近有运转巡线道路，交通运输、运转维护均较方便。

220千伏广南至瑞宝送电线路中采用了普通导线、普通耐热导线和超耐热导线三种不同导线混合组成双回共塔线路，对该线路开展耐线导线运转数据监测与分析评价提供了一个良好的研讨平台。经过对耐热导线运转温度、弧垂和气候环境参数的数据积累和分析，深化研讨耐热导线的运转特性，既可以充分发掘现有耐热导线的保送才干，又可以进一步掌握耐热导线的机电性能，进而提高耐热导线的平安运转程度。新型增容导线增容导线是在架空输电线路上运用的特种导线，它是在具有相等导线截面积的情况下，相对于传统的钢芯铝绞线能保送更多电能的假设干种类导线的总称。大截面导线铝合金导线新型增容导线大截面导线由于输电导线电阻的影响，电能在传输过程中会产生一定的损耗，有时候为了简化计算往往忽略这部分损耗。然而实践上，这一部分损耗是相当可观的。因此，适中选择大截面导线，以有效的降低输电线道路损是非常必要的，也是输电工程节能降损的关键所在。同时，大截面导线技术可处理输电容量需求大，而线路走廊资源有限的问题。同等条件下〔电压等级、分裂数、导线资料一样〕，导线截面积增大一倍，从经济电流密度的角度看，导线的输电容量可提升90%以上；从导线发热条件的角度看，输电容量也可提升50%左右，可以明显提高输电走廊的效率。运用大截面导线，可提高线路的电气性能和机械性能，改善线路对环境的影响。大截面导线大截面导线是一个较为模糊的概念，如今的任何标识都没有给出确切的量化定义。在不同历史阶段，大截面导线的量化目的也不同。这里的导线截面积是指单导线的截面积，而不包括分裂导线的等效截面积。大截面导线是指截面积大于当前运用中主流导线截面积的导线，即大截面导线是指截面积为500mm2及以上的导线，包括500mm2、630mm2、720mm2、800mm2、900mm2、1000mm2等。铝合金导线随着科技提高，铝合金绞线在国际上得到广泛的运用。在许多欧洲国家，铝合金绞线作为架空送电线路导线数量已占总量的60%~70%。我国从20世纪60年代开场研制和开发高强度铝合金绞线，在90年代引进世界先进的消费设备和工艺技术，产质量量已趋于稳定。相对于钢芯铝绞线，铝合金导线有如下的优点：铝合金绞线较钢芯铝绞线拉重比大，因此其弧垂特性好，可降低杆塔高度及耗钢量。对大气腐蚀具有抵抗才干，且防止了铝股线与钢线之间的电化等腐蚀，运转寿命长。在一样导线截面时，钢芯铝绞线会产生磁滞及涡流损失，而铝合金绞线总的电能损失小。铝合金的布氏硬度为85，是铝的两倍左右，但分量比钢芯铝绞线轻，可减少施工展放中导线外表的擦伤和磨损。新型增容导线碳纤维芯导线为新型复合资料合成芯导线，它的芯线是以碳纤维为中心层，由玻璃纤维包覆制成的单根芯棒，外层与邻外层铝线股可根据不同要求制成型线或圆线，材质可为耐热铝合金或软铝合金等。由于芯棒的外外表为绝缘的玻璃纤维层，芯棒与铝股之间不存在接触电位差，维护铝导线免受电腐蚀。这种碳纤维芯导线已完成了各种型式实验，包括机械全性能、应力-应变曲线、蠕变、线膨胀系数、载流量、自阻尼和高温特性等，阐明该导线具有良好的机械特性和电气特性，特别是验证了高温条件下的低松弛特性。与常规的钢芯铝绞线相比，在一样的外径时，碳纤维芯导线外层允许缠绕超越29%的导电率型线；在一样铝截面时，废品分量与常规的钢芯铝绞线相比轻10%~15%；梯形铝最里层运转的温度可达180℃，长期延续运转温度可达165℃；碳纤维导线导电部分软型铝的导电率到达63〔%IACS〕以上，一样温度运转时与常规的钢芯铝绞线相比综合减少线路损耗6.3%。新型增容导线碳纤维导线在新建电力输电线路或老线路的改造上都具有明显的经济价值和社会效益，它可以利用现有构造交换碳纤维导线以到达增容的效果，最多能添加传输一样截面钢芯铝绞线1倍的电流。相比于传统的钢芯铝绞线，其主要的特点如下内层的钢芯被碳纤维复合芯替代，符合低碳理念。比常规导线分量轻10%~20%。高强度，添加一倍抗拉强度。能在较高温度〔165℃〕下长期有效运转，最高任务温度可达180℃。传输电力容量增大一倍。较低的线膨胀系数，具有低弧垂特性，是目前处理弧垂问题最好的导线。拱形紧凑构造导线部分面积添加29%。非磁性导线，环保。低线损，节能。能降低工程本钱，节约投资。抵抗环境恶化和抗冰雪自然灾祸才干其他常见导线钢芯耐热铝合金线，是在传统钢芯铝绞线中用耐热铝合金线替代普通硬铝线而消费的，使其能在较高的温度下坚持正常的任务机械强度。它的延续允许任务温度及短时允许任务温度比常规的钢芯铝绞线要提高60%以上，分别为150℃及180℃，大大提高了输电才干。特强钢芯软铝导线是采用特高强度钢芯和全退火软铝线同心绞合而成的一种特种架空输电导线。钢芯铝绞线的铝股线是硬铝，而特强钢芯软铝绞线是63%IACS导电率的全退火软铝线，有显著的节能、增容效果，不仅可以增容50%以上，而且在高温下弧垂下降更小，比普通导线具有低弧垂特点。铝包殷钢芯耐热铝合金绞线的钢芯采用镀锌殷钢芯或铝包殷钢芯，殷钢芯采用铁镍合金资料制成。由于这种资料的线膨胀系数比普通钢芯的线膨胀系数低许多，具有长度根本上不随温度变化的特点，因此被称为“殷钢〞。电压失稳案例〔美加大停电〕最大传输原理P＋－EsRRDR+jX(0.088+j0.33)P+jQ(0.3+j0.15)V=1;θ=0电阻变化与临界点的关系＋－电压源线路阻抗负荷等值阻抗负荷功率不同功率因数下电阻与负荷裕度的关系输电线路热平衡方程导体产热光照产热对流散热辐射散热环境要素微分方程组代数方程组载流、温度与电阻的关系PV曲线的比较R+jX(0.088+j0