【文章內(nèi)容簡介】 質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平 ； 中強(qiáng)度全鋁合金絞線 則 采用 %IACS 中強(qiáng)度鋁合金材料 。與等總截面的高強(qiáng)度鋁合金線相比提高了導(dǎo)電率，降低了抗拉力； 與等總截面的普通鋼芯鋁絞線相 比，同樣由于鋁合金材料替代了鋼芯，相當(dāng)于增大了導(dǎo)線的導(dǎo)電截面，提高了 導(dǎo)線導(dǎo)電能力。 高強(qiáng)度鋁合金絞線在高差較大的山區(qū)工程中較有優(yōu)勢，但 本 工程 覆冰厚度為 10mm，地形也主要為平地，且該導(dǎo)線材料的導(dǎo)電率較低導(dǎo)致電能損耗較大，故 本 工程 不推薦采用高強(qiáng)度鋁合金絞線。 本文選擇 中強(qiáng)度鋁合金 絞線 JLHA3675 參與比較 ，中強(qiáng)度鋁合金絞線的加工工藝分為熱處理、非熱處理，經(jīng)過熱處理的鋁合金線延伸性更好、單價更高，考慮到特高壓線路的重要性，本報告將經(jīng)過熱處理的中強(qiáng)度鋁合金絞線JLHA3675 作為分析。 各參選導(dǎo)線參數(shù)表見下節(jié)。 參選導(dǎo)線參數(shù)表 各 導(dǎo)線 參數(shù) 基本 參考了 相 關(guān) 執(zhí) 行 標(biāo) 準(zhǔn) ，僅 鋁 包 鋼 芯 鋁 絞 線JL/LB20A630/45 由于 在目前國網(wǎng)采購標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 中 的規(guī)格 （外徑為 ） 與其余幾種導(dǎo)線 （外徑為 ） 不一致， 為保證各參選導(dǎo)線規(guī)格的一致性， 8 本報告使用了有關(guān)廠家提供 的 該導(dǎo)線參數(shù)。 各參選導(dǎo)線參數(shù)表見下節(jié)。 表 參選導(dǎo)線參數(shù)表 序號 1 2 3 4 5 導(dǎo)線類型 鋼芯鋁絞 線 鋁包鋼芯鋁絞線 鋼芯高導(dǎo)電率鋁絞線 鋁合金芯鋁絞線 中強(qiáng)度鋁合金 導(dǎo)線型號 JL/G1A630/45 JL/LB20A630/45 JL(GD)/G1A630/45 JL/LHA1465/210 JLHA3675 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) GB/T 11792020 廠家提供 Q/GDW 6322020 國網(wǎng)企標(biāo) （報批稿） 國網(wǎng)企標(biāo) （報批稿） 結(jié)構(gòu) 鋼（鋁包鋼，鋁合金）芯 7/ 7/ 7/ 19/ \ 鋁合金 (外絞線 ) 45/ 45/ 45/ 42/ 61/ 截面積 S （ mm2） 鋼（鋁包鋼，鋁合金）芯 \ 鋁合金 (外絞線 ) 62 總截面 鋁鋼比（外絞線 /芯線） \ 單重 W（ kg/km） 外徑 D（ mm） 綜合彈性系數(shù)（ MPa） 63000 61900 63000 55000 55000 綜合線膨脹系數(shù)（ 106/℃） 20℃直流電阻 計算拉斷力 T（ N） 150450 152800 150190 137020 161690 保證拉斷力 T’ （ N） 拉重比 T/W(km) 綜合破壞力 σ b（ MPa） 4 導(dǎo)線 電氣性能的比較 導(dǎo)線電流密度的取值 9 在一般的輸電線路設(shè)計中，各國均根據(jù)各個時期的導(dǎo)線價格、電能成本及線路工程特點(diǎn)等因素分析確定，提出了一個最為經(jīng)濟(jì)的導(dǎo)線單位截面的輸送電流，稱之為經(jīng)濟(jì)電流密度，對于經(jīng)濟(jì)電流密度，由于各國的情況各不相同，所取的數(shù)值也大不相同。 我國幅員遼闊，各地電網(wǎng)的送電成本又 有 明顯差異，因此各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)電流密度亦應(yīng)有所不同，但目前我國尚未制定出適合的數(shù)值，表 是原 “ 水電部 ” 1965 年頒布的經(jīng)濟(jì) 電流密度值。 表 我國規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度 （ A/mm2） 導(dǎo)線材料 最大負(fù)荷利用小時 3000 以下 30005000 5000 以上 鋁 銅 經(jīng)計算，本工程分別考慮每回輸送容量為 3000MW～ 12020MW，則各導(dǎo)線的電流密度值見下表： 表 各參選導(dǎo)線 在每回輸送容量為 3000MW～ 12020MW 的 電流密度（ A/mm2） 序號 1 2 3 4 5 導(dǎo)線類型 JL/G1A630/45 JL/LB20A630/45 JL(GD)/G1A630/45 JL/LHA1465/210 JLHA3675 導(dǎo)線型號 鋼芯鋁絞線 鋁包鋼芯鋁 絞線 鋼芯高導(dǎo)電率鋁絞線 鋁合金芯鋁 絞線 中強(qiáng)度鋁合 金 分裂根數(shù) 8 8 8 8 8 輸送容量（每回，3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 10 MW） 11000 12020 由于本 工程 線路 最大 輸送容量需按照 N1 原則 取值 ， 正 常輸送容量在 23000MW～ 2 6000MW，參選導(dǎo)線實(shí)際的電流密度處于 A/mm2 ～， 雖 并未達(dá)到經(jīng)濟(jì)電流密度 ，但 經(jīng)濟(jì)電流密度已經(jīng)不能用于決定最優(yōu)導(dǎo)線截面， 僅 為導(dǎo)線截面的初步選取做參考。 導(dǎo)線最高允許溫度 導(dǎo)線最高允許溫度是控制導(dǎo)線載流量的主要依據(jù)，導(dǎo)線允許最高溫度主要由導(dǎo)線經(jīng)過長期運(yùn)行后的強(qiáng)度損失和連接金具的發(fā)熱而定，當(dāng)工作溫度越高，運(yùn)行時間越長，則導(dǎo)線的強(qiáng)度損失越大，但根據(jù)國外一些研究數(shù)據(jù)，從導(dǎo)線耐熱的角度考慮，鋼芯鋁絞線可采用 150℃，主要應(yīng)考慮導(dǎo)線接頭的氧化和連接金具 的發(fā)熱情況。我國根據(jù)以往線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在 《 1000kV 架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》 GB506652020 中規(guī)定 ： “ 驗(yàn)算導(dǎo)線允許載流量時， 導(dǎo)線的允許溫度宜按下列規(guī)定取值： 1 鋼 （鋁包鋼） 芯鋁絞線 和鋼 （鋁包鋼） 芯鋁合金絞線宜 采 用 70℃， 必要時可采用 80℃；大跨越 宜 采用 90℃； 2 鋁包鋼絞線可采用 80℃ ， 大跨越可采用 100℃ ， 也可 經(jīng)試驗(yàn)決定。 ” 導(dǎo)線 允許 載流量 根據(jù)導(dǎo)線允許載流量公式： 39。/)( tSFR RWWWI ??? 式中 : I —— 允許載流量（ A）； RW —— 單位長度導(dǎo)線的輻射散熱功率（ W/m） ； FW —— 單位長度導(dǎo)線的對流散熱功率（ W/m） ； SW —— 單位長度導(dǎo)線的日照吸收功率（ W/m）； 39。tR —— 允許溫度時導(dǎo)線的交流電阻 （ Ω /m） 。 11 輻射散熱功率 RW 的計算式： ])273()273[( 4411 ????? aaR SDEW ???? 式中： D—— 導(dǎo)線外徑（ m）； 1E —— 導(dǎo)線表面的輻射散熱系數(shù) 取 ； 1S —— 斯特凡 包爾茨曼常數(shù)，為 108（ W/m2） ； ? —— 導(dǎo)線表面的平均溫升 55（℃）， a? —— 環(huán)境溫度 取 15（℃）。 對流散熱功率 FW 的計算式： 4 8 ??? fFW ? 式中： f? —— 導(dǎo)線表面空氣層的傳熱系數(shù)（ W/m ℃）； Re—— 雷諾數(shù)。 52 10)2/( ?? ????? ??? af Re=VD/ ? 85 10)2/( ?? ????? ??? a 式中： V—— 垂直于導(dǎo)線的風(fēng)速 取 （ m/s）； ? —— 導(dǎo)線表面空氣層的運(yùn)動粘度（ m2/s）； 日照吸熱功率 SW 的計算式： DJW SSS ?? 式中： S? —— 導(dǎo)線表面的吸熱系數(shù) 取 ； SJ —— 日光對導(dǎo)線的日照強(qiáng)度取 1000（ W/m2） 。 經(jīng)計算得出下表： 表 參選導(dǎo)線方案的允許載流量 及最大輸送容量 對比表 序號 導(dǎo)線型號 分裂根數(shù) 單根 載流量 (A) 相導(dǎo)線 載流量 (A) 相導(dǎo)線 載流量對比（以導(dǎo)線 1為基準(zhǔn)） 每回路 最大輸送 功率(MW) 12 1 JL/G1A630/45 8 871 6966 12035 2 JL/LB20A630/45 8 877 7015 12121 3 JL(GD)/G1A630/45 8 881 7050 12181 4 JL/LHA1465/210 8 893 7144 12342 5 JLHA3675 8 891 7127 12314 （注：該表格各導(dǎo)線允許載流量 計算條件為 環(huán)境溫度為 35℃ ，導(dǎo)線允許最高溫度為 70℃ 。） 按照 N1 原則，當(dāng)一回線路故障時，另一回線路應(yīng)能輸送全部的功率，本工程 系統(tǒng)條件為正常條件下每回輸送容量為 3000MW～ 6000MW，當(dāng)某一 回故障時，另一回要求的輸送容量為 6000MW～ 12020MW，根據(jù)表 導(dǎo)線方案的最大輸送容量對比可知，各參選導(dǎo)線均能滿足要求。載流量從小到大排列依次為： JL/G1A630/4 JL/LB20A630/4 JL(GD)/G1A630/4 JLHA367JL/LHA1465/210。 電磁環(huán)境計算 導(dǎo)線相序布置 導(dǎo)線相序排列 不同 對其表面電場強(qiáng)度有影響。由于逆相序（即一回按上 A、中 B、下 C，另一回按上 C、中 B、下 A）排列對防止雷電反擊，避免兩回路同時跳閘有利， 能使作用到 絕緣子串上由雷電造成的電壓和系統(tǒng)工作電壓相疊加，可以造成一回線路首先閃絡(luò)而起到分流和降低接地電阻及塔身壓降，以及事故相分流對正常相感應(yīng)耦合，從而降低正常相 絕緣子串上的耐受的電壓，以達(dá)到另一回 線 路 不會同時跳閘 保 證 線路安全送電的目的。因此，一般同塔雙回線路均推薦采用逆相序布置。 計算輸入條件如下： I 串布置：導(dǎo)線布置按逆相序（即一回按上 A、中 B、下 C，另一回按上 C、中 B、下 A）排列，桿塔型式及呼高按 SZ271 45m（以該 塔為模型計算出的導(dǎo)線表面最大場強(qiáng)為最不利情況，塔型見下圖）； 13 圖 SZ271桿塔一覽圖 14 V 串布置：導(dǎo)線布置按逆相序（即一回按上 A、中 B、下 C，另一回按上 C、中 B、下 A）排列，桿塔型式如下圖； 圖 SZV321A桿塔一覽圖 15 導(dǎo)線表面最大場強(qiáng) 本報告 根據(jù) “ 國際大電網(wǎng)會議第 工作組 ” 推薦的方法，利用等效電荷法計算高壓送電線（單相和三相高壓送電線）下空間工頻電場強(qiáng)度。 計算結(jié)果如下表： 表 參選 導(dǎo)線表面最大場強(qiáng) E（ kV/cm） 序號 1 2 3 4 5 導(dǎo)線類型 鋼芯鋁絞 線 鋁包鋼芯鋁絞線 鋼芯高導(dǎo)電率鋁絞線 鋁合金芯鋁絞線 中強(qiáng)度鋁合金 導(dǎo)線型號 JL/G1A630/45 JL/LB20A630/45 JL(GD)/G1A630/45 JL/LHA1465/210 JLHA3675 分裂根數(shù) 8 8 8 8 8 導(dǎo)線外徑 D（ mm） 導(dǎo)線表面最大場強(qiáng) E（ kV/cm） I 串布置 V 串布置 從 上 表 可以看出，對于同一條線路，導(dǎo)線表面最大電場強(qiáng)度與 導(dǎo)線 半徑 密切相關(guān) ，本報告討論的 五 種 型號導(dǎo)線的直徑 相一致 ， 因此 各 導(dǎo)線表面最大電場強(qiáng)度都 一致 。 無線電干擾 輸電線路的無線電干擾主要是由導(dǎo)線、絕緣子或線路金具等的電暈放電產(chǎn)生，電暈形成的電流脈沖注入導(dǎo)線，并沿導(dǎo)線向注入點(diǎn)兩邊流動，從而在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，即無線電干擾場。由于高壓架空送電線的導(dǎo)線上沿線 “ 均勻地 ”出現(xiàn)電暈放電和電流注入點(diǎn)，考慮其合成效應(yīng)，導(dǎo)線中形成了一種脈沖重復(fù)率很高的 “ 穩(wěn)態(tài) ” 電 流，所以架空送電線周圍就形成了的脈沖重復(fù)率很高的 “ 穩(wěn)態(tài) ” 無線電干擾場。 16 關(guān)于輸電線路的無線電干擾限值，至今國際上沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，加拿大、波蘭、捷克和斯洛伐克、瑞士、前蘇聯(lián)等國家都制定了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)中，有的規(guī)定是不分電壓等級只有一個限值，有的不僅規(guī)定了一個限值，還規(guī)定了電壓不同，限值的參考距離不同。 目前， 根據(jù) 《 1000kV 架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》 GB506652020 中規(guī)定： “ 海拔 500m 及以下地區(qū) ，距 離線 路邊相導(dǎo)線 地面水平 投影外 側(cè) 20m、對 地 2m 高度處， 且頻率為 時 ， 在好天氣下， 無線電 干擾 設(shè)計控制值不應(yīng)大于55dB(μ V/m)。 本 工程各標(biāo)段 的海拔基本在 500m 以下，因此，導(dǎo)線選擇的無線電干擾限值 （好天氣） 按一般地區(qū)不超過 55dB(μ V/m) 取值。 根據(jù) 《高壓交流架空送電線路無線電干擾限值》 （ GB 157071995） 中的 激發(fā)函數(shù) 預(yù)估公式： 大雨天 無線電干擾 )l o g (10)lg (35/58570 ndE ????? 大雨 式中 ： E —— 導(dǎo)線表面最大電場強(qiáng)度有效值， kV/cm；（該值計算結(jié)果見 ） d —— 子導(dǎo)線直徑， cm； n —— 導(dǎo)線 分裂數(shù)。 計算結(jié)果如下表： 表 參選導(dǎo)線 無線電干擾值 ND（邊相導(dǎo)線地面水平投影外側(cè) 20m、對