隨著線路輸送容量要求逐步提高，但城市輸電線路走廊日益擁擠，如何提高線路通道輸送容量，成為電力設計的新課題。電導線是架空輸電線路的***基本組成元件之一，本文通過對比分析高導電率鋼芯鋁絞線、鋁合金芯鋁絞線和中強度鋁合金絞線共 3 種新型節(jié)能電導線的載流量，采用年費用***小法綜合比較各型電導線的節(jié)能效果和投資分析，提供一種適合新建或改造線路電導線選型的思路。

近年來，我國電導線行業(yè)發(fā)展較快，為達到增容、節(jié)能、改善弧垂特性和防振、防腐性能、降低噪聲和電暈等目標，出現(xiàn)了各式各樣的新型電導線產(chǎn)品，簡而言之，同截面單位長度電阻低于常規(guī)鋼芯鋁絞線的電導線，都可以稱為節(jié)能電導線。本文選取高導電率鋼芯鋁絞線、鋁合金芯鋁絞線和中強度鋁合金絞線共 3 種新型節(jié)能電導線，計算其載流量，并采用年費用***小法綜合比較各型電導線的節(jié)能效果和投資分析，總結分析各節(jié)能電導線的節(jié)能能力，選出合適的節(jié)能電導線。

1.載流量計算

1． 1 節(jié)能電導線參數(shù)

參照《圓線同心絞架空電導線》( GB / T1179 － 2008) ，本文初步選擇 4 種 300mm2 截面的電導線進行比較，分別為: 鋼芯鋁絞線 JL / G1A －300 /40、鋼芯高導電率鋁絞線 JL3 / G1A － 300 /40、鋁合金芯高導電率鋁絞線 JL1 / LHA1 － 165 /175 和中強度全鋁合金絞線 JLHA3 － 340。

1． 2 電導線的輸送容量與電氣特性

1． 2. 1 電導線截面及分裂根數(shù)

參考常規(guī)的系統(tǒng)運行方式、選擇具有代表性的線路輸送容量，本文按正常運行***大輸送容量 53MVA 考慮，根據(jù)《電力系統(tǒng)設計手冊》對電導線截面按照經(jīng)濟電流密度選擇的要求，常規(guī)電導線型號初步選用單根 300mm2 的規(guī)格組合。

1． 2. 2 電導線電流密度的取值

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)濟電流密度亦應有所不同，但目前我國尚未制定出適合的數(shù)值，因此，經(jīng)濟電流密度參考原“水電部”1965 年頒布的經(jīng)濟電流密度值選擇。經(jīng)計算，本方案分別考慮每回輸送容量為 53MVA。參選電導線在正常實際的電流密度約 0. 81A / mm2 ，未達到經(jīng)濟電流密度的要求。根據(jù)《110kV ～ 750kV 架空輸電線路設計規(guī)范》GB50545 － 2010 第 5. 01 條規(guī)定: 輸電線路的電導線截面，宜根據(jù)系統(tǒng)需要按照經(jīng)濟電流密度選擇，也可根據(jù)系統(tǒng)輸送容量，并應結合不同電導線的材料進行電氣和機械特性等比選，通過年費用***小法進行綜合技術經(jīng)濟比較后確定電導線截面。

1． 2. 3 電導線的***高允許溫度及載流量

驗算電導線允許載流量時，電導線的允許溫度宜按下列規(guī)定取值: ( 1) 鋼芯鋁絞線和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) 鋼芯鋁包鋼絞線和鋁包鋼絞線可采用 80℃ ，大跨越可采用 100℃ ，也可經(jīng)試驗決定。本文導體***高允許溫度采用 80℃ 。經(jīng)計算，得到四種電導線在 80℃ 時的載流量與在此溫度下的輸送容量，參加比選的四種電導線類型在 80℃ 時每回線輸送功率均高于 53MVA，均滿足要求。載流量從小到大排列依次為: JL / G1A － 300 /40、JL3 / G1A－ 300 /40、JL1 / LHA1 － 165 /175、JLHA3 － 340。其中，中強度全鋁合金絞線 JLHA3 － 340 的載流量和輸送容量***大。

2.年費用***小法

2． 1 電導線電能損耗

根據(jù)假定條件，輸送容量為 2 × 53MVA 時，額定電流對應為 276A，

線路***大利用小時數(shù)為 2500 ～ 5000 小時，取 2500 小時和 5000 小時計算，年損耗小時數(shù)根據(jù)《供用電技術》( 中國科技大學出版社 1992 年版) 提供***大負荷利用小時 Tmax 與***大負載損耗小時 τ 和功率因素 cosΦ 之間的關系計算。經(jīng)計算，各電導線在***大額定輸送容量下的交流電阻損耗功率和全年電阻損失: 以電導線 JL / G1A － 300 /40 為基準，電導線 JL3 / G1A － 300 /40、JL1 / LHA1 － 165 /175、JLHA3 － 340 的電阻損耗分別減小了 1. 8% 、6. 2% 、9. 2% ，電阻損耗從大到小順序依次為: JL /G1A － 300 /40、JL3 / G1A － 300 /40、JL1 / LHA1 － 165 /175、JLHA3 － 340。

2． 2 年費用***小法綜合比較

年費用***小法是工程方案比較常用的方法，就是用折算年費用評選工程方案。評選的準則是: 折算年費用越小，經(jīng)濟效果越好; 折算年費用***小的，就是經(jīng)濟上***優(yōu)的工程方案。年費用法能反映工程投資的合理性、經(jīng)濟性。年費用包含初次年費用、年運行維護費用、電能損耗費用及資金的利息。將各比較方案按照資金的時間價值折算到某基準年的總費用平均分布到項目運行期的各年，年費用低的方案在經(jīng)濟上***優(yōu)。按電力工業(yè)部( 82) 電計字第 44 號文《頒發(fā)“電力工程經(jīng)濟分析暫行條例”的通知》第十五條經(jīng)濟計算—年費行***小法的計算方法，并假定以下計算條件: ( 1) 經(jīng)濟使用年限為 30 年，建設期按 2 年計算，年投資 60% ，第二年投資 40% 。( 2) 年***大損耗小時數(shù)按按 1100 小時和 3400 小時計。( ***大負荷利用小時數(shù)對應的損耗小時數(shù)) ( 3) 設備運行維護費率為 1. 4% 。( 4) 電力工程回收率按工程投資的 8%計。( 5) 上網(wǎng)電價按 0. 5 元 / kW． h 考慮。采用節(jié)能電導線后的經(jīng)濟性比較可知 3 種節(jié)能電導線的節(jié)能效果要明顯優(yōu)于普通鋼芯鋁絞線，單從節(jié)能效果看，中強度鋁合金絞線 JLHA3 － 340 的節(jié)能效果***好，年損耗小時數(shù)在 1100 和 3400h 時，經(jīng)濟運行年限內(nèi)每公里線路節(jié)能總量分別達 15. 6、49 萬度; 鋁合金芯鋁絞線 JL / LHA1 － 165 /175 每公里線路節(jié)能總量分別達到 10. 2、31. 8 萬度; 高導電率鋼芯鋁絞線 JL3 / G1A － 300 /40 節(jié)能效果第三。

2． 3 對比分析

從以上 3 種節(jié)能電導線與普通鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟比較，可看出大致的趨勢如下: ( 1) 當系統(tǒng)輸送容量越大、***大負荷年損耗小時數(shù)越多，節(jié)能電導線的經(jīng)濟性越明顯; ( 2) 在 3 種節(jié)能電導線中，中強度鋁合金絞線 JLHA3 － 300 節(jié)能效果***好，年費用稍高于鋁合金芯鋁絞線 JL / LHA1 － 165 /175，本體投資較鋁合金芯鋁絞線 JL / LHA1 － 165 /175 高; ( 3) 高導電率鋼芯鋁絞線 JL3 / G1A － 300 /40 的節(jié)能效果遜于其他兩種節(jié)能電導線，且本體投資較高，經(jīng)濟性較差; ( 4) 以本體投資作為基準價格計算，則該方案中鋁合金芯鋁絞線 JL / LHA1 － 165 /175 的本體投資較低，中強度鋁合金電導線 JLHA3 － 340 增量投資回收很快，高導電率鋼芯鋁絞線 JL3 / G1A － 300 /40 回收較慢。

3.結語

從年費用比較可以看出: 高導電率鋼芯鋁絞線 JL3 / G1A － 300 /40、鋁合金芯鋁絞線 JL / LHA1 － 165 /175、中強度鋁合金絞線 JLHA3 － 340的年費用均低于普通鋼芯鋁絞線。故從經(jīng)濟性角度考慮，本文闡述的節(jié)能型電導線均適用于新建或改造線路設計，的節(jié)能型電導線其節(jié)能能力為: 鋁合金芯鋁絞線 JL / LHA1 － 210 /220 ＞ 中強度鋁合金絞線JLHA3 － 340 ＞ 高導電率鋼芯鋁絞線 JL3 / G1A － 300 /40。線路設計階段，根據(jù)電力系統(tǒng)要求，并立足線路特征，在計算符合輸送容量和載流量要求的前提下，通過年費用***小法計算比較，選擇符合具體線路的節(jié)能電導線，具有節(jié)能和經(jīng)濟性的優(yōu)點，符合現(xiàn)階段我國電力事業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展要求。