节能型线在千伏输电线路工程应用分析比较

1、节能型线在110千伏输电线路工程应用分析摘 要1 前 言2 基本研究条件2.1 工程概况2.2 电力系统参数项 目条件取值系统额定电压(kV)110系统最高运行电压(kV)126系统正常输送功率(MW)60功率因数0.9最大负荷利用小时数(小时)50003 节能导线介绍（2）中强度铝合金绞线（3）钢芯高导电率铝绞线5 节能导线选型表5.21 导线型号及技术参数表(一)导线型号JL/G1A-300/40JL4/G1A-300/40JL4X/G1A-300/40JL4X/G1A-370/40根×直径(mm)铝(铝合金)24×3.9924×3.99/钢(铝合金)7

2、15;2.667×2.667×2.667×2.66截面积(mm2)铝(铝合金)300.09300.09299.34372.11钢(铝合金38.938.938.9038.90总截面338.99338.99338.24411.01铝(铝合金)导电率61%63%63%63%铝钢(铝合金)截面比7.77.77.79.6直径(mm)23.923.921.7623.94单位质量(kg/km)1131.01131.01129.21329.9额定拉断力(N)923609236092240103880弹性模量(MPa)73000730007300073000热膨胀系数(×

3、1061/)19.619.619.619.620直流电阻(/km)0.09610.09310.09330.0750表5.22 导线型号及技术参数表(二)导线型号JL1/LHA1-165/175JL1X/LHA1-205/175JL1X/LHA1-170/145JLHA3-340JLHA3-280根×直径(mm)铝(铝合金)18×3.42/37×3.4237×3.08钢(铝合金)19×3.4219×3.4219×3.1/截面积(mm2)铝(铝合金)165.35202.83143.41339.9279.26钢(铝合金174.54

4、174.54166.65/总截面339.89379.58310.06339.9279.26铝(铝合金)导电率61.5%61.5%61.5%58.5%58.5%铝钢(铝合金)截面比0.9 1.2 0.9 /直径(mm)23.9423.9421.723.9421.7单位质量(kg/km)939.41038.5853.2939.4771.8额定拉断力(N)811708533070.948158067020弹性模量(MPa)5500055000550005500055000热膨胀系数(×1061/)23.023.023.023.023.020直流电阻(/km)0.09120.08110.09

5、870.08870.10796、应用全寿命周期理念优化选择导线6.1 导线电气性能比较6.1.1 导线载流量比较 导线允许温度一般采用70，必要时可采用80，风速V取值0.5m/s，日照强度JS取值为1000W/m2，导线表面的辐射散热系数E取0.9，导线表面吸热系数s取0.9，包尔茨曼常数S取值5.67×10-8W/m2；环境温度为最高气温月的平均最高气温35。计算各种导线载流量和输送功率见下表：表6.1-1 各种导线载流量和输送功率导线型号7080允许电流输送功率(MW)允许电流输送功率(MW)JL/G1A-300/4056397 673115 JL4/G1A-300/40571

6、98 683117 JL1/LHA1-165/175586100 702120 JLHA3-340593102 713122 JLHA3-28052891 631108 JL4X/G1A-300/4055996 667114 JL4X/G1A-370/40637109 763131 JL1X/LHA1-205/175619106 742127 JL1X/LHA1-170/14555094 643110 从上表计算结果可知，导线允许载流量按最高允许温度 70控制时，所有9种导线均可满足本工程要求，且有较大的储备裕度。 6.1.2 交流电阻损失比较在输送容量为60MW，额定电流为350A，额定电压

7、为110kV。在计算电能损耗时，风速V取值0.5m/s，日照强度JS取值为1000W/m2，导线表面的辐射散热系数E取0.9，导线表面吸热系数s取0.9，包尔茨曼常数S取值5.67×10-8W/m2，环境温度为当地年平均气温15; 各种导线的温度及交直流电阻比见下表表6.1-2 各种导线交直流电阻比导线型号输送功率(MW)温度（）交流电阻(/km)电阻比JL/G1A-300/406036.10.1058 1.0306 JL4/G1A-300/406035.90.1024 1.0309 JL1/LHA1-165/1756035.50.0978 1.0086 JLHA3-3406035.

8、30.0950 1.0091 JLHA3-2806036.70.1159 1.0061 JL4X/G1A-300/406036.60.1026 1.0305 JL4X/G1A-370/406035.10.0819 1.0297 JL1X/LHA1-205/1756035.50.0874 1.0108 JL1X/LHA1-170/14560370.1066 1.0072 表6.1-3 正常运行最大负荷各种导线电阻损耗导线型号输送功率（MW）交流电阻(/km)电阻损耗（kW/km）差值百分比(%)JL/G1A-300/40600.1058 38.87 0(基准)JL4/G1A-300/400.10

9、24 37.61 -3.24%JL1/LHA1-165/1750.0978 35.92 -7.59%JLHA3-3400.0950 34.89 -10.24%JLHA3-2800.1159 42.56 9.49%JL4X/G1A-300/400.1026 37.69 -3.04%JL4X/G1A-370/400.0819 30.09 -22.59%JL1X/LHA1-205/1750.0874 32.10 -17.42%JL1X/LHA1-170/1450.1066 39.14 0.69%从上表可以看出由于中强度铝合金绞线JLHA3-280因截面较小 (外径等效 JL/G1A240/40导线)

10、，其交流电阻损失较普通钢芯铝绞线 JL/G1A300/40大9.49%；其他7种节能导线交流电阻损失均比普通钢芯铝绞线 JL/G1A300/40小。6.2 导线机械特性比较导线弧垂 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。各导线 40弧垂的计算结果见下表。表6.2-1 导线 40弧垂及百分比导线型号最大使用应力(MPa)安全系数40弧垂(Ldb=300m)40弧垂(Ldb=400m)弧垂(m)差值比(%)弧垂(m)差值比(%)JL/G1A-300/40103.382.58.4130(基准)15.2830(基准)JL4/G1A-300/40103.382.58.401-0.

11、14%15.261-0.14%JL1/LHA1-165/17590.752.58.774.24%16.0414.96%JLHA3-340-3791.22.58.41-0.04%15.652.40%JLHA3-280-3787.692.69.7916.37%18.0818.30%JL4X/G1A-300/40103.632.58.123-3.45%14.751-3.48%JL4X/G1A-370/4096.042.58.149-3.14%14.675-3.98%JL1X/LHA1-205/17585.922.58.7984.58%15.9774.54%JL1X/LHA1-170/14586.77

12、2.59.45912.43%17.21112.62%6.2.2 导线过载能力各导线过载能力见下表，覆冰验算的气象条件为：气温-5、 风速 10m/s。弧垂最低点的最大张力不超过额定拉断力的 70%，悬挂点的最大张力不超过额定拉断力的 77%。表 6.2-2 导线过载冰厚比较表导线型号过载覆冰能力(mm)Ld=300mLd=350mLd=400mJL/G1A-300/4030.329.228.4JL4/G1A-300/4030.329.228.4JL1/LHA1-165/17529.627.827.7JLHA3-340-3729.728.527.7JLHA3-280-3728.827.827.2

13、JL4X/G1A-300/4029.928.828JL4X/G1A-370/403129.829JL1X/LHA1-205/17529.328.227.5JL1X/LHA1-170/14527.826.926.36.3 导线济经性能比较在同一设计条件下，由于导线机械特性、材质各异，除导线本身的成本外，每公里线路杆塔基数、单位钢耗量、绝缘子和附加金 具的种类也略有差异，因而9种导线的静态投资是不一样的。导线型号JL/G1A-300/40JL4/G1A-300/40JL1/LHA1-165/175JLHA3-340JLHA3-280JL4X/G1A-300/40JL4X/G1A-370/40JL1

14、X/LHA1-205/175JL1X/LHA1-170/145子导线 20直流电阻(/km)0.096140.09380.09120.08870.10790.09330.07500.08110.0987额定电流 I=350A 的交流电阻0.10580.10240.09780.09500.11590.10260.08190.08740.1066单位长度电阻损耗(kW/km)38.8937.6335.9334.9142.5837.7130.1132.1239.16年损耗小时数(小时)340034003400340034003400340034003400单位长度年损耗 费用(万元/km)当地实际上

15、网电价(0.45 元/kWh)5.955.765.505.346.515.774.614.915.99年损耗费用差值(万元/km)0.00(基准)-0.19-0.45-0.610.56-0.18-1.34-1.040.04本体投资(万元/km)56.3559.158.9259.1945.1859.6761.459.745.74投资差额(万元/km)0.00(基准)2.752.572.84-11.173.325.053.35-10.61表6.3.3 导线的经济性比较6.4 年费用计算分析导线型号JL/G1A-300/40JL4/G1A-300/40JL1/LHA1-165/175JLHA3-34

16、0JLHA3-280JL4X/G1A-300/40JL4X/G1A-370/40JL1X/LHA1-205/175JL1X/LHA1-170/145本体投资(万元/km)56.3559.158.9259.1945.1859.6761.459.745.51前一年投资(万元/km)33.8135.4635.3535.5127.1135.836.8435.8227.31后一年投资(万元/km)22.5423.6423.5723.6818.0723.8724.5623.8818.20折算总投资(万元/km)59.0661.9461.7562.0347.3562.5364.3562.5747.64总投资

17、比较(万元/km)0.00(基准)2.882.692.97-11.713.475.293.51-11.42维修费用(万元/km)0.790.830.830.830.630.840.860.840.64当地上网电价(元/kWh)0.45年运行费用(万元/km)1212.111.8311.6911.3512.1811.211.3210.9年费用差值(万元/km)0.00(基准)0.1-0.17-0.31-0.650.18-0.8-0.68-1.1年费用排序976548231经过比较得出：在系统设计条件下，年最大负荷运行5000h，相应最大损耗小时数3400h、电力工程回收率8%、30年平均年费用方

18、案中，铝合金芯高导电率铝型线绞线JL1X/LHA1-170/145的年费用最优，工程造价最低。导线类型钢芯铝绞线钢芯高导电率铝绞线中强度铝合金绞线导线型号JL/G1A- 300/40JL4/G1A- 300/40JL1/LHA1- 165/175JLHA3-340JLHA3-280JL4X/G1A- 300/40JL4X/G1A- 370/40JL1X/LHA1- 205/175JL1X/LHA1- 170/14570输送功率（MW）9798100102919610910694电能损耗(万元/km)5.955.765.505.346.515.774.614.915.9940弧垂(Ldb=300m)8.48.48.778.419.798.128.158.799.45过载冰厚（mm）28.428.427.727.727.2282927.526.5耗钢量(t/km)10.3210.3210.