叶雷
武汉汉宁电力设计咨询有限责任公司 湖北 武汉430000
摘要：伴随着时代与社会经济的高速发展，电力行业迎来更高的挑战。在这样的形式下电力工程建设项目日益增加，节能导线作为一种新技术也被融入其中，以提升电力行业的不断进步。为明确节能导线在高压输电线路中的应用问题，文章从节能导线的能耗分析入手，明确设计过程中选择导线的注意事项，并提出导线在设计过程中的应用要点，以期解决节能导线在高压输电线路中的设计应用问题。
关键词：节能导线：高压输电线；线路设计；应用
1高压输电线路的特征
高压输电线路的建设意义是将发电厂发出的电供给远方的用户，所以电能必须基于高压输电线来输送，通常来说高压输电线的电压不超过220千伏。相比于低压输电线和普压输电线，高压输电线路的设计和施工工作都具有以下特点：第一，安全性要求高。高压输电线路在输送电能时不仅容量大且效果佳，大多扮演着电源点的角色，一旦出现问题必然会产生极为严重的经济和社会损失。因此，高压输电线路的运行可靠性和安全性要求相对较高。第二，设计施工难度大。高压输电线路可为远距离供电提供保障，这样意味着在线路设计和架设过程中常常会跨越山川峡谷等区域，还将面对复杂的地理环境和气候环境，而且线路长度相对较长。所以，在高压输电线路的设计环节也表现出了复杂性高、干扰因素多和难度大的特点。第三，参数高。高压输电线路的参数高体现在两个方面，其一为运行参数高，额定电压将会在一定程度上干扰周边电厂，会影响区域内居民用电，所以必须及时处理该问题；其二是结构参数高，这表现在体积质量大、杆塔长、绝缘子串长和修复难度高等方面，而且其备品备件的准备要求也相对较高。
2节能导线在高压输电线路设计中的应用
2.1导线的主要类型
随着社会经济的不断发展，科学技术水平也在逐年提高，导线的发展技术也取得了日新月异的突破。导线的各项性能逐步得到优化升级，市场上出现的导线种类更加多样化。一旦选择导线不合适或不正确，将会直接影响电能的输送效率和输送安全性，严重情况将会对输电线路带来无法挽回的损失。所以在输电线路的设计上，要慎重选择导线，其中有三方面因素要重点考虑:一是考虑导线的性能及安全性;二是要考虑导线的成本;三是选择节能型且噪声小的导线。现在市面上常见的性价比较高的导线有以下几种:普通钢芯铝绞线，铝合金芯高导电率绞线，金芯高导电率绞线，中强度铝合金绞线，钢芯高导电率铝绞线。通过分析探讨以上几种导线的不同方面，可以选择最佳的导线。
2.2电气性能
在选用导线时，应该充分考虑电气性能。导线的载流量越来，其输送电能的能力越强，输电的效率就越高。因此，要尽量选择具有较大承载性能的导线，这样就可以在线路事故发生后而不出现较大的安全事故。在电网运行中，要充分考虑到电能对导线过载流量的影响，尤其要考虑天气变化对导线的电气性能的影响。在对导线技术参数进行核算时，要充分考虑温度对导线的影响，特别是要充分考虑到导线的耐热性和耐寒性，增强导线对恶劣环境的适应性，要确保线路与温度的变化的匹配，以延长导线的使用寿命。如以钢芯铝及其铝合金绞线的耐热度在70～80℃之间，如果温度超出这个范围，就会导致导线的性能不够稳定，增加多种安全隐患，导致线路故障频发。通过计算各种导线的输送功率，虽然不同导线的输送功率、载流量都不相同。但是，总体上没有太大的差异。
对各种节能导线的全面深刻分析发现，节能导线具有更加突出的优点。同时，要对电阻的电流损失进行精准计算，并在计算中充分考虑热损耗、额定电流、分裂根数、交流电阻等多种因素。应该充分考虑铝合金芯高导电率绞线、中强度铝合金绞线、钢芯高导电率铝绞线的节能效果进行计算，尽可能选用电气性能的导线。在选用导线时，为了达到工程要求，要选用可听噪声水平、无线电干扰均在限值以内的。从容量损耗来看，最大的是钢芯铝绞线，其次是中强度全铝合金绞线，再次是铝合金芯铝绞线，最小的是高导电率钢芯铝绞线。
2.3导线的机械特性
对不同导线的机械特性进行比较分析时，能够发现杆塔与导线弧垂的重量有着紧密的关系。这就需要通过进一步分析导线的弧垂性来判断导线的性能是否良好。在高温条件下，导线的自重、拉力、铝钢截面等因素也要作为参考的标准。比如在40℃的条件下，计算导线弧垂时要观察记录其最小的弧垂。还要计算导线的风偏角，一般在平均风速27m/s的情况下，导线的垂直荷载是最小的。这时需要采用塔型的设计，降低风偏角的大小，并对塑形指标Kv值做好对应记录。导线的机械特性主要包括弧垂、荷载、风偏角、过载能力等。从弧垂特性看，中强度全铝合金绞线无疑是最好的，剩余的导线弧垂特性差异不大;从水平荷载来看，所有导线基本相同;从垂直荷载来看，铝合金芯铝绞线是垂直荷载偏小的;从顺线张力来看，铝合金芯铝绞线也是最小的。
2.4线路成本
不同类型导线的价格和重量不同。如市场价格较高的是JL4/G1A-630/45高导电率钢芯铝绞线；而价格基本相同的是铝合金芯铝绞线和钢芯铝绞线。位于中等价位的线路导线为高导电率钢芯铝绞线（规格为JL3/G1A-630/45）、铝合金芯高导铝绞线（规格为JL3/LHA1-465/210）、中强度全铝合金绞线（规格为JLHA3-675）。从直线塔运行的耗钢量来看，影响的因素比较多，主要有导线荷载、弧垂及横担长度。通过综合分析10mm冰区导线结构发现，钢芯高导电率铝绞线、钢芯铝绞线的机械特性基本相当，耗钢量也差不多相同。这两者所具有的导线张力、垂直荷载、风偏角等因素也大致一样，但是比其他导线的耗刚量更大。从节能性能来看，效果最好的是铝合金芯高导铝绞线（规格为JL3/LHA1-465/210），效果最差的是普通的钢芯铝绞线。从造价控制看，投入资金最多的是钢芯高导电率铝绞线，其次是中强度铝合金绞线、铝合金芯高导铝绞线，价格稍低的是钢芯高导电率铝绞线、普通钢芯铝绞线。通过对节能性能和成本因素综合分析发现，铝合金芯高导铝绞线的成本回收投资成本回收期限为0.6年，铝合金芯高导铝绞线回收成本一般需要2-3年。而中强度铝合金绞线的成本回收要3.9年，钢芯高导电率铝绞线的成本回收要6.5年，钢芯高导电率铝绞线的成本回收要7.7年。在进行经济性比较方面，为了准确反映投资的科学性和经济性，可以采用年费用法进行计算。年费用主要包括初次年费用、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。在进行线路设计过程中，从最小年费用角度，要充分考虑以下多种因素：（1）按40年的经济使用年限来算，以2年为施工期，第一年投资占60%，第二年的投资占40%。（2）年最大损耗小时数为3200h。（3）维护设备运行费用的费率为1.4%。（4）电力工程回收率占投资的8％。
结语
综上所述，电力事业随着社会经济的发展不断到达巅峰状态，对电力工程的整体质量要求越来越高，高压输电线路设计作为电力工程项目的专业领域，发挥着极其重要的作用，这就对高压输电线路的设计标准和要求不断提升。
参考文献
［1］韩宇，程克娜，王铱.节能导线在高压输电线路设计中的应用［J］．集成电路应用，2020，(03):86－89.
[2]高天阳.试析新型节能导线在高压输电线路设计中的选型[J].黑龙江科技信息,2016(36):197.