1、500kV及以上大截面架空导线技术国家电网公司先进适用技术评估报告 大截面导线技术1 技术原理 目前，随着国民经济的高速发展，国内（尤其是华东、华北和南方等经济发达地区）用电负荷急剧攀升，电网建设已滞后于经济的发展，加速电网建设的呼声也越来越高。然而，制约电网建设的一个重要原因就是输电线路的架设。大截面导线技术可解决出线回路多而出线走廊资源有限的问题。同等条件（电压等级、分裂数、导线材料）下，导线截面积增加 1 倍，按经济电流密度计算，导线的输电容量可提升 90%以上，按导线发热条件计算，输电容量也可提升 50%左右，明显提高输电走廊的效率。使用大截面导线，可提高线路的电气性能和机械性能，改善
2、线路对环境的影响。 1.1 电气性能 电气性能是大截面导线首先需要考虑的问题，这方面主要考虑线路的电晕特性和电阻特性。电晕是电位梯度超过一定临界值后导线周围的空气游离所致的一种发光放电现象。经计算得知，采用导线的截面越大，线路的表面电位梯度越低，单位长度导线的电晕线损越小；同时，在相同输电容量下，单位长度导线的电阻损耗也越小。 华东电力设计院在三峡龙政线 500kV 直流输电线路设计中，分别比较了几种导线最大表面电位梯度、电晕起始电位梯度及电晕损失。 根据美国电科院（EPRI）的600kV 高压直流输电线路设计参数手册 及加拿大 TESHMONT 咨询公司推荐公式，500kV 双极性直流导线表
3、面梯度的计算结果见表 41。 表 41 各种导线的导线表面电位梯度 导线分裂型式 4LGJ630/55 4ACSR720/50 4LGJ800/70 梯度（kV/cm） 20.18 19.42 18.44 参考直流葛沪线使用公式及 TESHMONT 咨询公司推荐公式，电晕起始梯度的计算结果见表 42。 表 42 各种导线起始电晕梯度 导线分裂型式 4LGJ630/55 4ACSR720/504LGJ800/70 正极导线g（kV/cm） 18.74 18.66 18.57 负极导线g（kV/cm） 18.02 17.92 17.82 双极好天气下电晕损失及本工程总电晕损失（按 l900km ）
4、见表 43。 表 43 各种等效电晕损失及总电晕损失 导线 4LGJ630/554ACSR720/504LGJ800/70 导线高（cm ） 1600 1600 1600 单位电晕 P（kW/回km ） 2.479 2.094 1.601 总电晕（kW） 2231 1885 1445 根据电阻损耗 PlI2 r，各导线电阻损耗及总线损见表 44。 表 44 导线电阻损耗及总线损 导线 4LGJ630/554ACSR720/504LGJ800/70 电流 I（kA） 3 3 3 20直流电阻（/km ） 0.04514 0.0398 0.03574 电阻损失 Pl（kW） 91409 80595
5、 72374 电晕损失 PP（kW） （取H=1250cm 组） 1124.2 952.2 729 总线损（kW） 92532.7 81547 73103 电晕损失占总线损的% 1.215 1.17 0.997 以上比较计算结果表明，导线截面越大，则线路的电晕和电晕线损越小。1.2 机械性能 大截面导线具有较好的机械性能，根据计算，在相同的铝钢比下，截面积越大，线路覆冰的抗过载能力越强，见表 45、46。 表 45 铝钢截面为 14.5 的不同截面导线的抗过载能力 导线型号 最大覆冰厚度（mm） LGJ300/20 15 LGJ630/45 23 表 46 铝钢截面为 11.34 的不同截面导
6、线的抗过载能力 导线型号 最大覆冰厚度（mm） LGJ400/35 20 LGJ800/70 25 国家电网公司先进适用技术评估报告 在线路等效截面积相当的情况下，大截面少分裂数的导线与小截面多分裂数的相比，线路的机械性能（线路的风载及线路对杆塔的荷载）可得以改善。 1.3 环境影响 输电线路的环境影响包括电场效应（合成场强、人或物体感应电压）、无线电干扰、电视干扰及可听噪音，直流线路还需考虑离子流密度。导线截面积变大，线路产生的噪声、无线电干扰和电视干扰都会减小。根据三峡直流输电工程（龙泉政平）中的计算结果表明，采用 720mm2导线后，输电线路下对人体或物体的感应电压及其稳态电击或瞬态电击
7、是没有任何危险的，并且优于常规导线。 2 国内外应用情况 国内已先后在华东、华中、南方等地区建成和投运采用 500720mm 2大截面导线的 500kV 输电线路，华北地区的 500kV 大截面导线输电线路也在建设中。 在华东地区，大截面导线在建和已投产的 500kV 线路有：杨东斗山线、张家港斗山线、锡东南车坊线、武南锡东南线、滁州马鞍山线（630mm 2）、太仓徐行线（630mm 2耐热导线）、政平武南线（720mm 2）。 国内其他地区，大截面导线也有广泛应用，主要应用于直流输电以及南方经济发达地区的主干网。例如，目前三峡输变电工程已有 3 条输送电工程采用 720mm2大截面导线，每条
8、线可输送 300 万千瓦的电能，一条是三峡（龙泉）至江苏常州（政平）直流线路，是三峡电站送往华东第一回直流输电线路，经过湖北、安徽、江苏三省，全长 890km；一条为三峡（宜都）至广东（惠州）输电线路，经湖北、湖南、广东三省，全长 975km；还有一条为三峡（宜都）至上海（华新）输电线路，经过湖北、安徽、江苏、浙江四省，全长 1075km。贵广直流输电 I、II 回线路也采用 720 mm2大截面导线，全长 882km。在南方经济发达地区，630mm 2大截面在 500kV、220kV 主干网中应用非常广泛，如同杆双回 220kV 架空线路妈西线（妈湾电厂西乡变电站）采用了 2630mm2大截
9、面输电线路。 国外一些国家大截面导线、耐热导线、同杆共架多回线、紧凑型输电线路等大容量输电技术的应用非常广泛。日本 275kV系统中普遍采用2810mm2、4410mm 2、21160mm 2、4810mm 2导线；500kV 导线的截面已达41520mm2、6810mm 2（1000kV 采用 8810mm2、8960mm 2导线）。东京电网目前普遍采用耐高温的大截面导线，如 TACSR 810mm24（连续热容量为 6GW）和 TACSR 810mm26 导线（连续热容量可达 10GW）。 3 综合效益分析 大截面导线技术的实施，可带来良好的社会效益和经济效益。 3.1 社会效益 大截面导
10、线技术可解决出线回路多而出线走廊资源有限的问题，明显提高输电走廊的效率，避免因大范围征地而带来的不和谐因素；同时，大截面导线的可听噪声和无线电干扰都比较小，减少了对居民生活环境的影响。 3.2 经济效益 线路成本由线路本体材料、设计施工及各种赔偿和间接费用构成。尽管近年来材料设备等装置性材料费用、设计施工人工费用大幅度增加，但导线截面增大后，与输送容量增加相比，线路的总造价增加的比例不算大。以 220kV 同杆双回妈湾电厂妈西线为例，采用 2630mm2与采用 2300mm2导线相比，虽然每 km 的造价增加了 50 万元左右，致使总造价提高了 20%左右，但输电容量却提高了 50%以上；即使
11、在相同的输电容量下，前者每 km年网损比后者低 910 万元，8 年左右可以收回多投的资金。 4 生产能力分析 在制造工艺方面，大截面导线比普通导线更为严格。其中几个关键的问题就是铝液杂质含量、铝单线抗拉强度、铝单线抗拉强度不均匀度及铝导线应力。 铝液中的杂质会增加铝导线的电阻率和铝单线的断头率。ACSR720/50mm 2导线其电阻值应小于 0.039840/km，规定每个制造长度最外层铝线不允许有接头，内层铝线允许有 4 个接头。为达到这一要求，最好采用每单位长度有适当微孔的过滤板，对铝液杂质进行了两次过滤和吸附，这样就可以使导线的电阻稳定在0.039590/km 的较好范围内，绞制时直径
12、为 4.53mm 铝单线的断线次数可从无过滤时的 1.7l03 次km 降低到 8l04 次 km，最大限度地降低了铝单线的接头次数。 720mm2导线的铝单线的抗拉强度要大于 160MPa，且全部 45 根铝单线的抗拉强度国家电网公司先进适用技术评估报告 不均匀值应控制在 20MPa 范围内。这首先要求严格地将拉线用铝杆的抗拉强度和外径控制在一个精确的范围内，最好将铝单线拉制时的自然冷却方式改为循环冷却方式，将传统的单模人工添加润滑油系统改为循环过滤润滑系统，采取了上述措施后，拉制的用于 720mm2导线的直径为 4.53mm 铝单线，其抗拉强度值能较稳定地控制在 162180MPa 范围内
13、。 为保证 720mm2导线在架设和接续时的质量，要求在绞制导线时最大限度地消除绞制过程中在铝单线上产生的应力。通常靠预扭方式消除铝单线的应力，把预扭程度调整到恰到好处的值是生产该导线的关键技术之一。 在大截面导线的制造方面，目前国内主要电线电缆生产厂家均可生产符合相关要求、截面积720mm 2的导线；但是，国内无法生产更大截面的导线。同时，与截面积720mm 2导线对应的配套金具也已实现国产化，如成都金具总厂生产的大截面导线配套金具在三峡 500kV 送出工程龙泉政平、三峡广州两条直流输电线路中使用。 在大截面导线的施工方面，主要考虑因大截面导线自身重量、体积大大高于普通导线而造成的困难。目
14、前，湖北省输变电工程公司、甘肃送变电公司、陕西送变电公司等施工单位，在 500kV 大截面导线施工工艺和相应工器具的研究、研制与应用上取得了重大成果，如使用中型设备对三峡输变电工程中 ACSR720/50 大截面导线实施“ 一牵四” 张力放线获得了成功等。 5 规程及标准状况 目前与大截面导线技术相关的国标和行业标准比较完备，主要包括： （1）GB/T 11791999圆线同心绞架空导线 （2）DL/T 50921999110500kV 架空送电线路设计技术规程 （3）GBJ 2331990110500kV 架空电力线路施工及验收规范 （4）其中，GB/T 11791999 在技术上等同与国际
15、电工委员会 IEC 标准、美国 ASTM 标准，是国内导线生产及使用的基本依据；但是该标准中缺少当前比较常用的几种大截面导线型号（如 ACSR720/50 、ACSR720/90 ） ，而这些型号正在编入该标准的修订稿中。 6 结论与建议 6.1 结论 大截面导线技术在国外应用广泛，国内也有较多工程实例。与常规导线相比，大截面导线可节省线路走廊资源、提高输电容量、降低线路损耗、改善线路周围的电磁环境，具有较好的社会效益和经济效益。截面积720mm 2的大截面导线在制造、施工等方面的技术难题已被国内施工单位解决，而相关标准、规程也比较完善。因此，截面积720mm 2的大截面导线宜于推广。 6.2
16、 建议 （1）结合耐高温导线技术 大截面导线在有效提高电网的传输容量的同时，不可避免的抬高了线路、杆塔、绝缘子及金具的成本。而国外，较多地将耐高温导线技术同大截面导线技术结合，广泛应用耐高温大截面导线，也称增容导线，这样，只更换导线就可增大容量，其尺寸、张力及弛度在与原先的导线基本相同情况下，可使送电容量倍增。 （2）进行深入、全面的技术经济分析 DL/T 50921999110kV500kV 架空送电线路设计技术规程规定送电线路的导线截面除根据经济电流密度选择外，还要按电晕及无线电干扰等条件来进行校验。应结合工程特点，如高海拔、重冰区、大气腐蚀、无线电干扰等因素，选定导线型号规格。 经济电流
17、密度是确定导线截面的关键。国民经济的发展，生产水平的提高，电力和有色金属供应的改善等情况的变化，在今后发展的一定阶段，还要对已颁布的导线经济电流密度作必要修订，以与当前的经济政策及现状相适应。 大截面导线技术的应用应充分考虑线路建设和运行中所遇到的技术经济问题，以深入、全面的技术经济分析为基础。要对提高输送容量的方案进行经济技术比较，结合具体工程实际，选择合适截面的导线。 （3）完善相关标准 需尽早在 GB/T 11791999圆线同心绞架空导线中补充更多导线型号，以方便线路的设计、施工及运行维护。 （4）研制、应用截面积720mm 2的导线 国家电网公司先进适用技术评估报告 随着电力需求的不
18、断增长，导线的截面积势必会继续变大。因此，研制截面积720mm 2导线及其配套金具，实现设计、制造、施工国产化已刻不容缓。 总之，大截面导线的确可以有效提高电网的传输容量，但受到经济和施工、运输等因素的制约，导线截面面积不能无限变大。为了提高线路走廊的有效利用率，减小电网对环境的影响，采用耐高温和大截面技术相结合的方法研制新型导线是今后发展的必然趋势；并在深入全面的技术经济分析基础上，实施应用大截面导线技术。 参考文献 1 华东江苏 500 千伏输变电续建项目 500kV 武南至锡东南输电线路工程初步设计导线选型报告 ，华东电力设计院，2002 年 1 月 2 导线选型报告：龙泉至政平500k
19、V 高压直流送电线路技术设计 ，华东电力设计院，1999 年 8 月 3 城市电网发展的新趋势大截面输电线路的应用，黎沙，电网技术，1996年第 5 期 4 我国电网建设的新突破深圳妈湾电厂大截面输电线路的技术经济分析，黎沙，数量经济技术经济研究，1996 年第 5 期 5 提高交流 500kV 线路输电能力的实用化技术和措施，周孝信等，电网技术，2001 年第 3 期 6 按经济输送容量选择输电线路导线截面，黄悌等，西南电力科技咨询开发公司，四川电力技术，2000 年第 2 期 7 三峡输电工程用 ACSR720/50 导线制造的几个关健技术的探讨，蒋陆肆，电线电缆，2002 年第 3 期
20、8 500kV 大截面导线张力架线施工工艺研究及应用，叶柏树，湖北电力，2003年 2 月 9 大截面导线架线工艺，杨怀伟，吉林电力，2003 年第 6 期 10 大截面钢芯铝绞线制造和使用过程的质量控制，於国良，电线电缆，2002年第 5 期 11 架空输电线路常用导线的比较和选择，黄建辉，电力建设，2001 年第 9 期 12 220kV 浔江大跨越线路导线的选择，李敏，广西电力工程，2000 年第 1 期 13 500kV 线路采用铝合金导线的探讨，薄通，电力建设，2001 年第 1 期 14 三峡输电线路工程采用大导线截面增加输送容量的研究，李勇伟，高电压技术，1996 年第 1 期 15 在北京 220kV 城网中采用大截面导线的必要性，张莉，北京电机工程学会学报，1999 年第 1 期 16 增容导线：间隙导线与殷钢导线，陶坊资，电力建设，1993 年第 1 期
