110kV输电线路工程中导线选型的比较与分析

110kV输电线路工程中导线选型的比较与分析

【摘要】针对110kV输电线路工程实际情况，本文在结合《国家电网公司“两型三新”线路设计建设导则》的基础上，对导线结构及型号进行了全面应用研究，通过对导线的电气特性和机械特性进行详细的比较与分析可知，JLHA3-335导线的工作性能优于其它型号导线，因而为本线路工程的实施提供了技术参考，具有较大的实际应用价值。

【关键词】110kV线路;电气特性;机械特性;JLHA3-335

1.引言

合川思居110kV输变电工程线路部分。线路起于大石110kV变电站110kV 出线构架，止于110kV合高线开断π接点。线路由西北向东南走线，新建线路长约2×12.9km，导线截面为2×300mm2。全线均位于合川区境内，沿线高程：260～320m;沿线地形地貌：丘陵地形100%。沿线地质：土30%，松砂石30%，岩石40%，无不良地质情况。

架空输电线路由导地线、绝缘子串、杆塔、接地装置等部分组成。其中导线承担传导电流的作用，是电能传输的介质。导线在架线线路工程一般占本体投资的30%左右，又导线的选型决定架空输电线路杆塔、基础、绝缘子和金具强度的选型。因此必须认真对待导线的选型。现在我国及国外大多数架空输电线路采用技术相对成熟的钢芯铝绞线，但随着科学技术的发展产生了新型节能导线，其具有更好的输电性能和机械特性。对于导线选择我们有了更多选择，现目前正推广使用高导电率钢芯铝绞线、铝合金芯铝绞线和中强度全铝合金绞线三种节能导线。在导线的选型过程首先明确线路传输容量，其次因不同型号的导线输电性能不同，根据传输容量合理选择不同型号导线的截面，最后根据所选择的导线作出技术经济性能分析，确定导线型号。因此本文结合国内外导线的制造情况，在满足电气性能和机械特性要求的前提下，对不同型号的导线从表面电场强度、电晕、地面电场强度、无线电干扰、可听噪声等计算和校核，经技术经济比较，推荐JLHA3-335型铝包钢芯铝绞线作为本工程导线选型。

2.导线结构及型号选择

2.1 导线截面及分裂根数

根据系统资料，本工程每回线路应保证极限输送功率150MW，正常运行输送功率按75MW考虑，结合收资情况的要求，本工程导线推荐选用双分裂300mm2的规格组合，能够满足系统输送功率的要求，电流密度约0.55～1.35A/mm2。

2.2 导线分裂间距选取

导线分裂间距的选取要考虑分裂导线的次档距振荡和电气两个方面的特性。我公司以往设计2×300mm2截面导线工程，均采用双分裂垂直布置、分裂间距为400mm的布置形式，多年运行证明符合工程特性，满足安全要求，为此本工程也推荐采用此布置方式。

2.3 导线的型号选择

在双分裂300mm2规格这一前提下，常规导线类型为钢芯铝绞线。参与比选的节能导线包括钢芯高导电率铝绞线、铝合金芯铝绞线、铝合金绞线等三种。

结合本工程的地形和气象条件，以及国内220kV线路工程中导线的使用情况，参照《圆线同心绞架空导线》（GB/T 1179-2008）、国家电网基建[2013]99号文《国家电网公司关于加强输电线路节能导线推广应用工作的通知》、《钢芯高导电率铝绞线》（Q/GDW 632-2011）、《铝合金芯高导铝绞线》（报批稿）及《中强度铝合金绞线》（报批稿）的相关资料，本工程共选择了4种400mm2截面的导线进行比较，分别为：钢芯铝绞线JL/G1A-300/25、钢芯高导电率铝绞线JL4/G1A- 300/25、铝合金芯高导铝绞线JL1/LHA1-165/170和中强度铝合金绞线JLHA3- 3355，各方案导线型号及技术参数见表1。

3.导线特性比较

3.1 导线电气特性比较

3.1.1 电线载流量比较

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。

钢芯铝绞线连续允许使用温度为70～80℃，若温度升高，会恶化导线的综合性能。《110～750kV架空输电线路设计规范》（GB50 545-2010）中规定，验算导线允许载流量时钢芯铝绞线的允许温度采用+70℃，必要时可采用+80℃。本报告钢芯铝绞线、钢芯铝包钢绞线、铝合金绞线最高允许温度采用+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35℃。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，具体公式如下：

（1）

式中：I：允许载流量，A;WR：单位长度导线的辐射散热功率，W/m;WF：单位长度导线的对流散热功率，W/m;WS：单位长度导线的日照吸热功率，W/m;：

允许温度时导线的交流电阻，Ω/m。

辐射散热功率WR算式：

（2）

式中：D：导线外径，m;E1：导线表面的辐射散热系数，光亮的新线为0.23～0.43;旧线或涂黑色防腐剂的线为0.90～0.95;S1：斯特凡—包尔茨曼常数，为5.67×10-8，W/m2;θ：导线表面的平均温升，℃;：环境温度，℃;

对流散热功率WF的算式：

（3）

式中，：导线表面空气层的传热系数，W/m℃;Re ：雷诺数。

（4）

（5）

其中：V：垂直于导线的风速，m/s;v：导线表面空气层的运动粘度，m2/s;

（6）

日照吸热功率WS的算式：