新疆地区轻载750kV线路的导线选择

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  摘要: 為满足西北海拔1000m以上地区750kV线路导线电晕要求,在工程建设中采用扩径导线已有较为成熟的设计、施工和运行经验。随着线路输送容量和负荷利用时间的增加,在线路年费用方面与加大导线截面相比,采用扩径导线降低线路本体投资已不具优势,但对于新疆地区输送容量较小的750kV轻载线路而言,通过技术经济比较,采用扩径导线仍具有较明显的经济性。
  关键词:输送容量;扩径导线;年费用
  0 引言
  新疆阿克苏~巴楚750kV输电线路为南疆地区库车~阿克苏~巴楚~喀什750kV输变电工程的一部分,线路途经阿克苏市、柯坪和巴楚县3个市县,全线总长192km,线路50年一遇10m高设计风速为30m/s,最大设计覆冰5mm,海拔1200m左右,地形划分为山地占5.1%,平地占94.9%。
  1 线路输送容量及导线截面要求
  根据系统负荷预测及建设方案,2015年阿克苏-巴楚750kV单回线路输送容量为380MW;2020年阿克苏-巴楚将建设两回750kV输电线路,两回线路的输送容量为2×650MW。按照系统输送容量线路可采用6×300mm2导线,为满足电晕可听噪声及无线电干扰等要求,需采用6×400mm2导线。
  2 导线选择的基本要求
  导线截面和结构的选择除满足系统输送容量的要求外,还要考虑冰、风荷载对机械强度的要求和校验导线的电晕特性,满足输送容量、环境影响、施工、运行维护的要求,充分体现可靠性、经济性和社会效益。
  3 导线选择的技术经济比较
  3.1技术特性比较
  根据《110kV~750kV架空输电线路设计规范》规定,按照系统要求的截面选取的导线JL/G1A-300/40~300/70的外径为23.9-25.2mm小于规程规定的值,因此,选择了导线直径满足电磁环境要求的6×JL/G1A-400/50钢芯铝绞线、6×JL/LHA2-210/220、6×JL/LHA1-180/270铝合金芯铝绞线和6×LGJK-310/50扩径导线共四种进行技术特性比较:
  (1) 过载能力方面:所选的4种导线过载能力在平均500m档距条件下,其过载冰厚达17~22mm,满足导线过载能力要求。
  (2) 弧垂特性方面:铝合金芯铝绞线的弧垂特性最差,扩径导线的弧垂特性最好,结合阿-巴线路地形条件,采用其他三种导线比采用扩径导线导致铁塔增加0.5~2.0m,使铁塔耗钢量增加约1t/km。
  (3) 不同导线对铁塔荷载及耗钢量的影响:铝合金导线的线条风荷载和纵向最大使用张力最小,其次为210/220铝合金、扩径导线,而400/50导线荷载最大。与扩径导线相比,采用400/50导线将使铁塔耗钢量增加约0.5t/km;采用210/220铝合金芯导线可使铁塔耗钢量减少约1.0t/km;采用180/270导线与扩径导线的耗钢量基本相当。
  (4) 导线风偏对塔头尺寸的影响:阿-巴线路铁塔中相采用”V”型绝缘子串,由于受”V”型绝缘子串的Kv值限制,边相“I”串摇摆角略增大后,对铁塔摇摆校核影响较小,结合线路沿线以平地为主,无论采用以上何种导线型式,其对全线的铁塔耗钢量影响甚微。
  通过对多种导线技术特性的比较,所选导线在机电特性方面均满足要求。
  3.2 经济特性比较
  (1) 线路建设初期投资分析:采用扩径导线较采用210/220、180/270和400/50普通导线分别节省投资约1146.6万元、1922.7万元和1558万元。
  (2)采用扩径导线增加的电能损耗与节约的初期投资经济性分析:阿-巴线路采用扩径导线较采用400/50普通导线每年全线路本体投资节约1558万元,因此在输送容量较小的轻载750kV线路(导线电流小于0.9kA),导线采用扩径导线仍具有明显的优势。
  (3) 导线年费用比较:线路的总体经济效益除要考虑线路的初期直接投资外,还应考虑在线路整个运行寿命周期内损耗等因素。
  当线路输送容量在1000MW以内时,扩径导线的年费用最低,其次为210/220和400/50,经济性最差的是180/270。当输送容量超过1000MW时,随着导线损耗的增加,将抵消掉扩径导线节约的直接投资,其年费用将逐渐增加,此时210/220导线的年费用降为最低。因此,当输送容量增加,导线电流增加,损耗增加时,不同导线的年费用随之变化,针对阿-巴750kV线路而言,在线路输送容量1000MW以下时,扩径导线的年费用最低,其运行经济性最佳。
  4 结论
  (1)新疆海拔1000m以上地区750kV线路的导线选择,除满足机电特性要求外,必须对线路在各种输送容量下损耗及初期投资的关系进行综合分析。
  (2)当线路输送容量较小,采用扩径导线多损耗的电能要达到抵消投资10万元/km,线路的运行时间至少在15年以上。
  (3)采用扩径导线较采用400/50普通导线,在负荷利用时间5500、8760小时,线路至少运行30、20年以上,多损耗的电能才能抵消掉初期节约的投资(尚不计资金利息等因素)。
  (4)在输送容量较小的轻载750kV线路(导线电流小于0.9kA)上,采用扩径导线仍具有明显的优势。当线路输送容量在1000MW以内时, 310/50扩径导线的年费用仍最低。
  (5)经过详细技术经济比较后,阿-巴750kV轻载线路在平丘地段导线选择采用扩径导线,仅在山区段导线采用配套钢芯铝绞线导线。
  参考文献:
  【1】西南电力设计院,阿克苏-巴楚750kV线路设计技术报告 西南电力设计院.2013
  【2】国家电网公司750kV输变电示范工程建设总结.2006
  【3】《110kV~750kV架空输电线路设计规范》(GB 50545-2010)
  【4】《圆线同芯绞架空导线》(GB/T1179-2008)
  【5】 冯玉昌等《750kV扩径导线运行情况总结》 电力建设 Vol.28 N.10 Oct. 2007
  作者简介:
  徐玉波,(1979-),工程师,长期从事输电线路建设管理工作。
  周刚,(1968-),高级工程师,长期从事输电线路设计及管理。
  刘琦,(1982-),工程师,长期从事输电线路设计工作。
  刘翰柱,(1972-),工程师,长期从事输电线路设计工作。
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