输电线路工程导线选型的全寿命周期成本计算与分析

输电线路工程导线选型的全寿命周期成本计算与分析

摘要：在输电线路工程中应用全寿命周期管理理论，对输电线路全寿命周期成本构成进行分解，并从中归纳关键变量。建立基于导线选型的全寿命周期成本计算模型，以实际工程为例，运用计算模型对待选导线全寿命周期成本年费进行计算和比较分析，得出导线选型结论，为工程设计和决策提供实用和可靠的方法和依据。

关键词：全寿命周期成本；导线选型

0 引言

国家电网公司在输变电工程中引入全寿命周期管理理念，并积极推进在电力设计中的应用[1]。本文结合全寿命周期理论和输电线路工程特点，对输电线路全寿命周期成本构成进行分解，分析对全寿命周期成本产生影响的各种变量，在此基础上，以导线选型为研究对象，结合工程实际经验，并以实际工程为例进行导线选型的全寿命周期成本年费用计算和比较得出结论，从而为设计和决策提供量化信息和依据。

1输电线路全寿命周期成本构成及影响因素

1.1 输电线路全寿命周期成本构成

本文结合工程实际，将各个阶段费用进行分解，输电线路全寿命周期成本一般包括：工程建设费用、一般运行费、电量损耗费、事故费用、大修费用。

1.2 输电线路全寿命周期成本影响因素分析

影响全寿命周期费用的变量大致可分为自然及社会环境和设计技术方案两个部分，在输电线路工程建设阶段，建设费用包括本体工程、辅助工程及其他费用，根据工程经验，本体工程费用约占建设费用的70%以上。而在本体工程费用中，装置性材料占比约为70%左右。就单项工程而言，杆塔工程和架线工程所占的比重较大，其中塔材和导地线材料分别占总装置性材料的50％和25％左右，由此可见材料量即工程量的控制在工程建设费用中影响最大，而工程量的大小，受路径选择、气象条件、导地线选择、绝缘配合、防雷与接地、塔型规划、建设标准、环保等影响，且这些因素相互牵制，基于全寿命周期成本考虑，应选取导线选型、杆塔规划等主要影响因素进行量化分析。

在生产运行阶段，线路运行维护费用随着线路的使用年限逐年增加，其固定费用主要包括：1、运行维护工人的工资；2、办公场地及工器具购置费用；

3、按规程要求工器具定期进行的电气试验及机械试验费用等。

4、按运行规程要求定期进行的日常巡视检查费用。根据经验数据，1.2万—1.9万每公里的范围内较合适，其费用主要受地形、线路走廊等因素影响。

2 导线选型全寿命周期成本计算模型

根据2.1中输电线路全寿命周期成本构成，导线选型的全寿命周期成本公式如下：

其中：LCC为导线选型的全寿命周期成本；

（1）工程建设费用CI

在这里数据选取工程建设总投资。

（2）线路投产后的运行维护费用CO

线路投产后，运行过程中发生的一切费用都应计列，在实际计算中，可根据相类似地区工程的历史数据进行估列，而本文则根据已有数据及相关文献，得出以下预估公式以方便模型计算，在其他工程中应用时，应根据具体工程情况进行判断，不应盲目套用。

当Y≤30时，；

当Y＞30时，

其中，Y为运行年限。[2]

（3）线路电能损耗费用CL

线路电能损耗主要由电阻损耗及电晕损耗构成，应据工程实际进行计算。

（4）故障损失费用CF

故障损失费用计算存在较大不确定性，本文认为由于导线原因引发的事故概率较低，在此忽略不计。

（5）报废后残值CD

线路运行到期限后，其导线不可再重复利用，其残值忽略不计。

根据以上输电线路LCC组成分析，考虑折现率，本文导线选型全寿命周期成本估算模型采用年费用比较法。公式如下：

式中：

AC－年费用(平均分布在m＋1到m＋n期间的n年内)

I－折算到第m年的总投资

C－折算年运行期间总成本

m－施工年数

n－经济使用年数

t－从工程开工这一年起的年份

t－工程部分投产的年份

－电力工程投资的收益率

3 算例结果与分析

本文以某500kV高压输电工程为例，运用所建立全寿命周期成本计算模型进行导线选型的计算和分析。

工程计算条件如下：

线路全线单回路，全长50km；

覆冰10mm；最大风速27m/s；

80%平地，20%丘陵，海拔1000m以下，污秽等级Ⅱ级

线路运行寿命为30年；

年损耗小时数分别取3500小时，4000小时，4500小时；

电力工业投资收益率分别取为6%，7%，8%；

上网电价分别取0.30元、0.40元、0.50元/千瓦·时。

下表几种导线，经技术分析，在输送容量、机械性能、电磁环境等方面均能满足工程要求，现主要进行全寿命周期成本的计算比较。

表3线路电阻损耗计算结果

从上表可知，导线4×LGJ-400/35全寿命周期成本年费较低，根据上述表格及分析可以判断，导线4×LGJ-400/35在不同情况下其全寿命周期成本折算年费用较低，推荐采用。

以上述工程推荐采用的导线4×LGJ-400/35为例，在年运行4000小时情况下，其全寿命周期成本构成比例如下图所示，从图中分析可知，线路工程运行阶段电能损耗及运行维护费用占整个全寿命周期成本的60%以上，可见在导线选型决策时，运用全寿命周期成本计算模型进行对比分析，对于输电线路工程全寿命周期成本管理意义重大。

4 结语

从输电线路工程的决策阶段、设计阶段、实施阶段、竣工验收阶段和运营维护阶段等全寿命周期各个阶段对工程成本进行整体系统的考虑和控制，是输电线路工程管理的一大进步。本文以实际500kV输电线路工程为例，应用计算模型进行导线选型的全寿命周期成本年费计算并进行比较，得出导线选型结论。此外，在本文计算模型中，对于事故损失及大修费用等，由于存在较大不确定性，涉及方面较广，数据收集以及计算方法较复杂，在计算模型中没有更深入探讨，有待于进一步加深研究和分析，以对计算模型进行修正和补充，更好为工程设计和决策提供依据。

参考文献

[1]史京楠，韩红丽，徐涛．全寿命周期成本分析在变电工程规划设计中的应用[J]．电网技术，2009，33(9)：63-66。

[2]邹芹，汤胜.输电线路全寿命周期成本估算[J]．湖北电力，2010，34（5）：43-44。