关于耐热导线在增容改造工程中选型的探讨

李忠钊

广西绿能电力勘察设计有限公司 530031

摘要：通过耐热导线的技术水平发展和结合工程实例应用设计描述，分析说明了耐热导线的工作原理，指出它的性能特点、优势和适用范围。

关键词：耐热导线的分析，增容改造。

0 引言

近年来在电网规划建设中，新建变电站经常利用已建的线路π接或T接的方式接入系统，而原线路导线往往截面较小，满足不了新建变电站的主变容量的需求，因此须对原线路进行相应改造，在改造过程中，需根据工程实际情况，充分论证各种改造方案的可行性，最终得出实施性较佳方案。

1 线路增容改造方案选择：

（1）拆除原线路的杆塔及导、地线和附件，利用原线路走廊或者新开辟走廊建设线路，此方案整体投资巨大，涉及塔位征地及沿线青赔困难，施工周期长，实施难度较大等因素。

（2）将原导线更换成满足输送容量的普通导线。此时，新导线截面将比原导线更大，相应破断力亦变大，为保障导线使用张力在原有杆塔的设计受力条件范围内，须增大导线安全系数，减小导线使用张力，势必使导线弧垂比正常使用时情况更大。为保证换线后对地、对各种交叉跨越距离及导线风偏满足设计规程要求，需在原线路对地进站处加立新塔，或拆除原塔后改立加高的新塔，整体投资较大，工期较长，线路停电时间长。

（3）仅将原导线更换为满足输送容量要求的新型耐热导线，充分利用其允许温度高、弧垂小的特点，基本不需加立或改造原有杆塔，投资相对不大，即可达到增容改造目的。施工时无需新建铁塔，只更换导线，极大地缩短施工时间，线路停电时间较短，并有效减小对原走廊中植被的破坏。

从上述方案相比较可知，方案一建设投资巨大，方案二需加高或新立铁塔，也增加建设投资，且施工时线路停电时间长，对系统运行影响大，而方案三则基本没有上述的缺点，为最佳选择。

2 耐热导线选型原则

原则上就是不增加原线路的杆塔的荷载和高度，只更换导线，求得明显的增容较果。因而耐热导线的选型很关键，需满足如下条件：

（1）导线的最大使用张力不超过原导线的最大使用张力，以免超出原杆塔与基础的受力范围；

（2）耐热导线选型应主要考虑其连续运行温度和普通导线在规程最高环境温度40℃时弧垂对应，短时运行温度和最高运行温度70℃（80℃）时弧垂对应，以满足对地及交叉跨越安全距离的要求。

（3）极限输送容量以能达到系统提资原线路的增容倍数为目标。

3 耐热导线在增容项目中的应用设计

通过我单位设计的实际工程为例，分析、比较各种耐热导线在上述原则方面的特点和优劣性，选出适合在增容改造中使用的线型。

3.1工程概况

在崇左网区的项目中在220kV崇源线与220kV崇聚线在解交叉工程实施后，其中新220kV崇源线利用一段原220kV崇聚线#13~#48段原线路，原导线型号2×LGJX-300/400钢芯铝绞线，其夏季极限输送容量约为439MVA（按环境温度40℃校核），不满足系统发生N-2故障时运行方式要求，因此需对此段原线路进行增容改造，增容线路输送能力需满足极限容量473MVA（载流量约1241A）。

3.2耐热导线选型论述过程

目前，国内外使用的增容导线主要是提高导线的运行温度以增加线路的输送容量，能提高导线运行温度的导体主要分为耐热铝合金线、软铝线两大类。

除此之外还区别于加强的芯线型式。

耐热铝合金导体的导线是在铝中添加锆、钇等元素，使其在导线提高温度时，在高温下长期使用耐热铝合金线，其抗拉强度几乎不变。从耐高温等级而言，目前国内主要分两种，一种是普通耐热铝合金线，长期运行温度为150℃，另一种为超耐热铝合金线，长期运行温度为210℃。一般可与金属和非金属材料组合成架空导线。国内常用采用钢芯（G1A，G2A,G3A,G4A,G5A）、铝包钢芯、铝包殷钢芯、铝基陶瓷纤维芯等与其组合，国内常有钢芯耐热铝合金导线、铝包钢芯耐热铝合金导线、特强钢芯间隙型耐热铝合金导线、铝包殷钢芯耐热铝合金导线、陶瓷纤维芯耐热铝合金导线等增容导线。

软铝线是一种采用电工铝经热退火处理的铝线，主要是通过退火处理使其强度降低由常规160Mpa,变为60～76Mpa,导电率由61% IACS变为63%IACS,但其延伸率达20%～30%，因通过高温退火处理，当导线温度不超200℃时，软铝线的强度不会降低。目前主要与特强钢芯、特强铝包钢芯、碳纤维复合芯组合，它们的延伸率均较软铝低，约6%或以下，当导线受到较大外力拉伸时，首先破坏芯线。国内常用组合是特强钢芯软铝导线和碳纤维芯软铝导线。

根据本工程的输送容量要求，本工程选取JNRLH3/LBY-240/55、型铝包殷钢芯超耐热铝合金导线、JNRLH1/LB1A-300/40铝包钢芯耐热铝合金导线、JLRX1/JF1B-300/40综合型碳纤维复合芯导线进行比较。

表1 各导线的技术参数

从上可知：：各种增容导线机械性能与普通导线相差不大；在导电性能及能耗线损方面碳纤维复合芯软铝导线由于采用了软型铝线，导电性能较好，能耗线损均较小；铝包钢芯耐热铝合金绞线由于是特强钢芯和耐热铝合金组合，导电截面等同于原导线，综合导电性也较好；铝包殷钢芯超耐热铝合金导线因导线截面小于原导线，因此能耗线损均稍大，考虑导线极限容量输送小时数，用电高峰期时间持续较短，所增容导线一般不考虑，综合评判几种导线均能满足要求。

表2 各导线载流量比较

注：环境温度40°C，日照强度0.1W/cm2，风速0.5m/s，表面吸热系数0.9

从上表可知：在满足输送极限容量情况下，殷钢芯耐热铝合金导线以及碳纤维复合芯软铝导线运行温度均能满足要求。

表3 各导线交流电阻

表4 各导线弧垂对比

从上表可知：铝包殷钢倍容量导线在满足载流量情况下导线弧垂与原导线70℃的弧垂基本相同；碳纤维复合芯软铝导线在满足载流量情况下导线弧垂比原导线70℃的弧垂稍小一点、铝包钢芯耐热铝合金导线在满足载流量情况下导线弧垂比原导线70℃的弧垂大很多，弧垂不能满足要求。综合比较铝包钢芯耐热铝合金导线不适用本工程的改造增容方案。

表5 各增容导线造价比较

从上表可知：（1）铝包殷钢芯超耐热铝合绞线和比碳纤维复合芯软铝导线较昂贵，但考虑到性价比及安全性，不建议采用碳纤维复合芯软铝导线，因为钢芯系列产品已经通过上百年的应用证明40年没有任何问题，而碳纤维导线属于热固化产品，理论上老化寿命暂时无法考量，不明确。该导线为南方电网公司2018年新技术试点应用推广新型导线，在南网系统有成功挂网运行经验，可生产家厂较少，受采购条件限制，产品质量、供货周期存在较大不确定性。

铝包殷钢芯超耐热铝合金导线的施工架线要求与普通导线相当；碳纤维软铝导线因导体采用退火软铝，抗拉强度低、软铝容易变形等特性，要求张力机及滑车要轮径要求比其它导线要大，金具安装较为复杂，施工容易出线压伤、挤伤、鸟笼等，施工比较麻烦。综合比较为了满足施工快捷安全等方面铝包殷钢超耐热铝合金绞线是最佳品种。

综上所述、、从电气特性、载流量、弧垂特性、机械特性、配套金具、安全可靠性等方面综合考虑应用铝包殷钢芯超耐热铝合金绞线技术最成熟，推荐本工程的增容导线采用JNRLH3/LBY-240/55铝包殷钢芯耐热铝合金绞线，其夏季极限输送容量约为924MVA（按环境温度40℃校核，允许温度210°），可满足近、远期正常和故障运行方式要求。

4 结论

本文通过对耐热导线的原理及在实际项目工程中的应用分析，表明在线路迁改改造扩建工程中采用耐热导线可以提升线路输送容量，也可以降低线路本体投资，由于其利用导线温度上升提高输送载流量小导线截面高载流量、低弧垂的优越性，在线路增容改造中必将得到广泛应用。

参考文献

[1]耐热导线的应用技术中国电力出版社

[2]碳纤维导线应用汇编，远东复合技术有限公司

[3]电力工程高压送电线路设计手册第二版，中国电力出版社

作者简介：李忠钊（1988.04），男，汉族，广西南宁人，本科，主要从事输电线路设计相关工作。

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