摘要：导线是实施高压输电的基本载体，其在输电过程中会产生损害。而节能导线在输电功能中的应用可有效的减少导线输电线路损耗。在高压输电线路中推广新技术和新材料，是建设绿色电网的重要举措，亦是建设智能电网的内在需求，是目前高度关注的课题。基于此，本文针对节能导线在高压输电线路设计中的应用展开相关论述，以供参考。
关键词：节能导线；高压输电线路；应用
1导线结构及节能原理
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，输电线路损耗主要由导线的直流电阻决定。在交流输电中，还有少量集肤效应和铁心引起的损耗，该部分损耗只占输电线路损耗的2%~5%。因此，导线直流电阻的大小决定了输电线路损耗量。
式中：Q为电阻损耗能量，kW?h；I为负荷电流，A；?为负荷损失小时数，h；R为线路总电阻，?。
式中：N为导线分裂数；m为常数，直流线路单极取1，双极取2，交流线路单回取3，双回取6；r为单根导线单公里电阻，?/km；L为线路单根导线长度，km。
由式(1)(2)显然可见，单根导线直流电阻r与电阻损耗Q成正比。因此，降低直流电阻将减少电阻损耗。在等外径(等总截面)应用条件下，比普通钢芯铝绞线直流电阻小的导线称为节能类导线。
2节能导线种类
目前，建议推广的节能类导线共有三种，主要通过提高导电率来降低直流电阻。钢芯高导电率硬铝绞线中，铝单丝导电率较与铝截面相同的普通钢芯铝绞线，由61%IACS(金属线导电率与退火铜导电率的比值)提高至63%,降低了直流电阻。通过合理设计铝合金芯和铝线的股数来提高总体导电率是降低直流电阻的可行策略，如铝合金芯铝绞线中，采用53%IACS高强度铝合金芯来替换61%IACS的铝线，而在中强度全铝合金绞线中，采用58.5%IACS中强度铝合金芯替换61%IACS铝线，两者均可降低直流电阻水平，达到降低输电损耗的目的。
3节能导线在输电线路中的应用
3.1节能导线的电气特性
3.1.1电磁环境
在相同施工条件下，即系统条件、相序排列、分裂间距和分裂数相同时,3种节能导线相比于普通导线，表面场强基本相同，无线电干扰水平和可听噪声水平也十分相近，因此节能导线的选型不受电磁环境影响。
3.1.2载流量
在220kV电路中，不同类型导线的载流量如下表所示。从表1中可以看出，三种节能导线的载流量相比于普通导线均有所提升，但提升效果并不明显，因此，采用节能导线不会对传输线路的容量产生影响。
表1载流量对比表
3.1.3损耗特性
还是以220kV输电线路为例，对普通导线与各类型节能导线的导线损耗特性进行对比，经过计算得出，在200MW输送容量条件下，三种节能导线的导线的电能损耗分别为16.70、16.31和17.00kW/km,均小于普通钢芯铝绞线的17.43kW/km。因此，节能导线具有显著的节能效果。
3.2节能导线的机械特性
3.2.1孤垂特性
采用实证分析方法对节能导线的机械特性进行分析，并与普通导线进行对比。在研究其孤垂特性时，选取33个交流输电工程作为研究样本，样本中共使用11种型号的普通钢芯铝绞线,3种新型节能导线均有应用,通过分析不同工况下相同截面积的普通导线和节能导线的孤垂特性可以发现，新型钢芯硬铝绞线的孤垂特性与普通导线完全一致,铝合金芯铝绞线的孤垂特性也与普通导线相近,只有铝合金绞线比普通导线的孤垂小，在400m档距高温条件下，铝合金绞线比普通导线的孤垂小0.4~1.7m。
3.2.2风偏角
根据33个线路工程的计算结果对新型节能导线对风偏角进行分析,同样普通绞线的风偏角进行对比。分析结果表明，新型钢芯硬铝绞线的风偏角与普通导线完全一致。在垂直、水平档距的比值为0.85条件下，铝合金芯铝绞线和铝合金绞线的风偏角比普通导线大2。~6。，约占6%~12%。因此,在新型节能导线的工程施工中，要合理选用塔型,调整好档距。
3.2.3覆冰过载能力
同样对33个线路工程的计算结果进行分析，在三种节能导线中，新型钢芯硬铝绞线的覆冰过载能力与普通导线完全一致,铝合金芯铝绞线的覆冰过载能力比普通导线略小，在400m档距条件下约小0.2~2.7m。铝合金导线的覆冰过载能力与普通导线基本相似,同样在400m档距条件下，若导线截面积大于300mm2,则覆冰过载能力比普通导线大0.2-1.5m,若导线截面积小于等于300mm2,则比普通导线小0.5~2.3mm。在节能绞线的应用过程中，若覆冰在15mm以内，可以使用铝合金芯铝绞线或铝合金导线代替普通导线，若覆冰超过15mm，则要进行计算后再决定使用何种类型的导线。
4节能效果分析
一般采用年费用法对节能导线的经济性进行评价，按照不同的导线应用方案,在某基准年总费用分布到线路运行期中的各个年份，并将资金时间价值折算进去，得岀年费用最低的线路方案就是经济性最优化的线路方案。还是以220kV输电线路为例进行分析，费用成本主要包括线路施工的建设投资，以及线路运行过程中的损耗费用和运行维护费用等。计算边界条件采取下列设置方式：（1）使用年限40年，其中包括2年施工期，第一年投资60%，第二年投资40%；（2）最大负荷运行小时数为5000h/年，电能损失为3200h/年；（3）电力回收率按8%,10%和12%三种进行计算。
5节能导线适用范围
节能导线总体上是在等外径普通钢芯铝绞线的基础上，通过降低其直流电阻，进一步将其导电能力提高，降低输电过程中电能损耗。由于不同导线的特性及参数不同，因此在实际应用中有一定要求。
与普通钢芯铝绞线相比，高导电率钢芯铝绞线具有相当的机械特性，仅通过技术手段提高了其导电能力，故在实施电路设计及施工过程中，无需特殊考虑其机械性能，可直接代替钢芯铝绞线，故节省了设计时间，提高了工程效率。中强度铝合金绞线在3类节能导线中节能优势最为显著，故可优先使用在大功率输送及最大负荷利用小时数高的电路中，但由于该导线的张力较大，因此对耐张塔的耗钢量要求较高，在实际使用中应注意。由于铝合金芯铝绞线具有较高的防腐性能，适用于有较高防腐要求的线路中，故可优先考虑铝合金芯铝绞线。
在使用节能导线的输电工程中，若为年损耗小时数及输送功率较大时，节能导线增量投资回收年限应控制在3年以内，而对于年损耗小时数及输送功率较小的线路，回收年限在10-15年。
6总结
综上所述，节能导线是在钢芯铝线的基础上进行的改进和优化，不同特性的节能导线的性能、适用均有差异，应根据施工的具体要求而定。毋庸置疑的是将节能导线应用到输电工程中可起到减少电能损耗及节省电能的效果，极大的提供了电能的利用效率，符合节约型社会的建设要求。
参考文献
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[2]赖培敦.浅谈新型节能导线在高压输电线路设计中的选型[J].计算机产品与流通,2019(05):68-69.