导地线选型以及新型导线应用研究.doc

1、淮南 -南京 -上海特高压交流工程一般线路工程初 步 设 计第六卷 专题研究报告第二册 导地线选型及新型导线应用研究专 题 摘 要导 线 的 选 择 是 1000kV 输 电 技 术 的 重 要 课 题 ， 特 高 压 线 路 往 往 具 有 较 大 的输 送 容 量 ， 故 而 导 线 的 选 择 对 节 约 成 本 、 降 低 电 能 损 耗 、 降 低 年 费 用 有 着 十分 深 远 的 意 义 。 本 报 告 导 线 选 型 （ 一 般 线 路 段 ） 的 研 究 内 容 以 招 标 文 件 给 定的 可 研 推 荐 导 线 JL/G1A-630/45 为 基 础 ， 主 要 围 绕

2、 节 能 导 线 应 用 的 可 行 性 及 合理 性 展 开 分 析 。1、 电 力 系 统 条 件(1) 系 统 额 定 电 压 ： 1000kV(2) 系 统 最 高 运 行 电 压 ： 1100kV(3) 系 统 每 回 输 送 容 量 ： 3000 MW 6000MW；(4) 事 故 时 每 回 极 限 输 送 容 量 ： 6000 MW 12000 MW；(5) 功 率 因 数 ： 0.95 ；(6) 最 大 负 荷 利 用 小 时 数 ： 5000、 5500 小 时 ；(7) 年 损 耗 小 时 数 ： 3200、 3750 小 时 ；(8) 上 网 电 价 ： 0.40 元

3、/度 、 0.45 元 /度 、 0.50 元 /度 。2、 参 选 导 线 型 式钢 芯 铝 绞 线 ： JL/G1A-630/45；铝 包 钢 芯 铝 绞 线 ： JL/LB20A-630/45；钢 芯 高 导 电 率 铝 绞 线 ： JL(GD)/G1A-630/45；铝 合 金 芯 铝 绞 线 ： JL/LHA1-465/210；中 强 度 铝 合 金 绞 线 ： JLHA3-675。3、 导 线 电 气 性 能 比 较（ 1） 允 许 载 流 量各 参 选 导 线 载 流 量 对 应 的 极 限 输 送 容 量 均 在 每 回 12000 MW 以 上 ， 能 满足 输 送 要 求

4、。（ 2） 无 线 电 干 扰本 报 告 讨 论 的 各 型 号 导 线 在 本 工 程 线 路 中 产 生 的 无 线 电 干 扰 值 （ 边 相 导线 地 面 水 平 投 影 外 侧 20m、 对 地 2m 高 度 处 ， 频 率 为 0.5MHz， 好 天 气 ） 均在 55dB 以 下 ， 可 满 足 本 工 程 环 境 保 护 的 要 求 。（ 3） 可 听 噪 声各 参 选 导 线 可 听 噪 声 值 （ 距 离 线 路 边 相 导 线 地 面 水 平 投 影 外 侧 20m 处 ）比 较 接 近 ， 且 均 不 大 于 55dB， 均 能 满 足 噪 声 的 要 求 。（ 4）

5、电 能 损 耗以 导 线 JL/G1A-630/45 为 基 准 ， 导 线 JL/LB20A-630/45、 JL(GD)/G1A-630/45、 JL/LHA1-465/210、 JLHA3-675 的 电 能 损 耗 分 别 减 小1.4%、 2.6%、 4.0%、 3.9%， 节 能 导 线 有 较 明 显 的 节 能 优 势 。4、 导 线 机 械 性 能 比 较（ 1） 过 载 能 力 ： 各 参 选 导 线 均 足 以 满 足 本 工 程 10mm 覆 冰 的 气 象 条 件 要求 ；（ 2） 高 温 弧 垂 ： 仅 中 强 度 铝 合 金 绞 线 JLHA3-675 的 高 温

6、 弧 垂 有 较 明 显 的优 势 （ 较 钢 芯 铝 绞 线 JL/G1A-630/45 降 低 13%） ， 其 余 均 接 近 ；（ 3） 水 平 荷 载 ： 5 种 导 线 水 平 荷 载 十 分 接 近 ；（ 4） 垂 直 荷 载 ： 铝 合 金 芯 铝 绞 线 JL/LHA1-465/210、 中 强 度 铝 合 金 绞 线JLHA3-675 垂 直 荷 载 略 小 ； （ 5） 大 风 运 行 张 力 、 最 大 使 用 张 力 ： 铝 合 金 芯 铝 绞 线 JL/LHA1-465/210张 力 较 小 （ 较 钢 芯 铝 绞 线 JL/G1A-630/45 降 低 8%） ，

7、 中 强 度 铝 合 金 绞 线JLHA3-675 张 力 较 大 （ 较 钢 芯 铝 绞 线 JL/G1A-630/45 增 加 11%、 8%） ；5、 导 线 经 济 性 能 比 较（ 1） 回 收 初 投 资 年 限在 输 送 容 量 为 26000MW， 损 耗 小 时 数 为 3200h 的 情 况 下 ， 节 能 导 线均 能 在 短 期 内 （ 3 9 年 ） 回 收 初 投 资 ， 铝 合 金 芯 铝 绞 线 JL/LHA1-465/210 回收 年 限 最 短 （ 3 4 年 ） 。（ 2） 年 费 用 比 较图 ： 各 导 线 年 费 用 差 值 （ 万 元 /km） 与

8、 输 送 容 量 关 系 （ 损 耗 小 时 数 3200h）在 输 送 容 量 较 低 的 情 况 下 ， 各 节 能 导 线 由 于 初 投 资 较 高 ， 年 费 用 并 无 优 势 ；在 输 送 容 量 越 高 的 情 况 下 ， 节 能 导 线 的 年 费 用 越 显 优 势 。6、 导 线 选 型 结 论（ 1） 淮 南 -南 京 段 （ 远 期 输 送 容 量 为 23500MW -24000MW） ， 导 线 推荐 意 见 顺 序 为 ： 钢 芯 铝 绞 线 JL/G1A-630/45、 铝 合 金 芯 铝 绞 线 JL/LHA1-465/210、 铝 包 钢 芯 铝 绞 线

9、JL/LB20A-630/45、 钢 芯 高 导 电 率 铝 绞 线 JL(GD)/G1A-630/45、 中 强 度 铝 合 金 JLHA3-675；（ 2） 南 京 -泰 州 段 （ 远 期 输 送 容 量 为 24000MW-25000MW， 考 虑 近 、远 期 平 均 输 送 容 量 约 为 24000MW） ， 导 线 推 荐 意 见 顺 序 为 ： 钢 芯 铝 绞 线 JL/G1A-630/45、 铝 合 金 芯 铝 绞 线 JL/LHA1-465/210、 铝 包 钢 芯 铝 绞 线 JL/LB20A-630/45、 钢 芯 高 导 电 率 铝 绞 线 JL(GD)/G1A-6

10、30/45、 中 强 度 铝 合 金 JLHA3-675；（ 3） 泰 州 -苏 州 段 （ 远 期 输 送 容 量 为 25000MW-26000MW） ， 导 线 推荐 意 见 顺 序 为 ： 铝 合 金 芯 铝 绞 线 JL/LHA1-465/210、 中 强 度 铝 合 金 JLHA3-675、 钢 芯 高 导 电 率 铝 绞 线 JL(GD)/G1A-630/45、 钢 芯 铝 绞 线 JL/G1A-630/45、 铝 包 钢 芯 铝 绞 线 JL/LB20A-630/45；（ 4） 苏 州 -沪 西 段 （ 输 送 容 量 低 于 24000MW） ， 导 线 推 荐 意 见 顺

11、序 为 ：铝 合 金 芯 铝 绞 线 JL/LHA1-465/210、 钢 芯 铝 绞 线 JL/G1A-630/45、 铝 包 钢 芯 铝绞 线 JL/LB20A-630/45、 钢 芯 高 导 电 率 铝 绞 线 JL(GD)/G1A-630/45、 中 强 度 铝合 金 JLHA3-675。（ 5） 节 能 导 线 生 产 情 况 初 步 调 研 ：钢 芯 高 导 电 率 铝 绞 线 JL(GD)/G1A-630/45： 63%IACS 硬 铝 线 生 产 难 度 较大 ， 各 厂 家 的 产 量 均 较 小 ；铝 合 金 芯 铝 绞 线 JL/LHA1-465/210： 上 海 中 天

12、 、 青 岛 汉 缆 、 武 汉 电 缆 、 杭州 电 缆 等 四 个 已 有 供 货 量 的 厂 家 每 月 产 能 分 别 为 ： 6000 吨 、 2000 吨 、 2000吨 、 3000 吨 ， 无 锡 华 能 、 远 东 电 缆 、 河 南 通 达 、 长 沙 汉 河 等 四 个 尚 无 供 货 量 的厂 家 每 月 产 能 均 为 1700 吨 ；中 强 度 铝 合 金 JLHA3-675： 上 海 中 天 、 青 岛 汉 缆 、 武 汉 电 缆 、 杭 州 电 缆 等四 个 厂 家 的 每 月 产 量 分 别 为 ： 3500 吨 、 1500 吨 、 2000 吨 、 120

13、0 吨 。7、 地 线 选 型综 合 考 虑 地 线 机 械 性 能 、 地 线 防 振 、 Em/E0 值 ， 系 统 短 路 流 量 和 工 程 气 象条 件 等 多 方 面 因 素 ， 本 工 程 推 荐 采 用 LBGJ-185-20AC 作 为 普 通 地 线 ， OPGW光 缆 采 用 OPGW-185。目 录1 概述 .12 基本条件 .22.1 工程概况 .22.2 设计气象条件 .22.3 各线路段气象条件及自然环境条件 .32.4 电力系统条件 .33 导线截面及材料的选择 .43.1 导线总截面的选择 .43.2 导线分裂根数的选取 .43.3 导线分裂间距 .43.4

14、导线材料 .43.5 参选导线参数表 .74 导线电气性能的比较 .84.1 导线电流密度的取值 .84.2 导线最高允许温度 .104.3 导线允许载流量 .104.4 电磁环境计算 .124.5 导线电能损耗 .194.6 本章小结 .265 导线机械特性比较 .275.1 导线力学特性比较表 .275.2 导线机械特性比较 .296 导线经济性比较 .326.1 导线电能损耗费用 .326.2 导线方案静态投资比较 .356.3 导线方案经济敏感性分析 .396.4 年费用计算 .427 综合比较及结论 .487.1 从电气性能方面分析 .487.2 从机械特性方面分析 .497.3 从

15、经济性能方面比较 .497.4 参选导线特点 .507.5 线路潮流分析 .517.6 导线选择结论 .537.7 节能导线应用分析 .568 地线选型 .598.1 概述 .598.2 地线选择原则 .598.3 地线机械性能 .608.4 地线耐振性能 .618.5 地线分流能力 .628.6 地线 EM/E0 值 .628.7 OPGW 选型 .648.8 地线选型结论 .6511 概 述导 线 的 选 择 是 解 决 1000kV 高 压 输 电 关 键 技 术 的 重 要 课 题 ， 它 对 线 路 的 输送 容 量 、 电 能 损 耗 、 传 输 特 性 、 环 境 问 题 (静

16、电 感 应 ， 电 晕 引 发 的 电 强 效 应 、无 线 电 干 扰 、 可 听 噪 声 等 )、 技 术 经 济 指 标 都 有 很 大 的 影 响 ， 导 线 选 择 的 目 标 是确 保 工 程 的 经 济 、 可 靠 和 满 足 环 保 要 求 。 因 此 ， 导 线 合 理 选 择 对 1000kV 高压 输 电 线 路 降 低 工 程 造 价 及 运 行 损 耗 有 着 十 分 深 远 的 意 义 。1000kV 高 压 线 路 工 程 的 架 线 工 程 投 资 一 般 要 占 工 程 本 体 投 资 的 30 以上 ， 再 加 上 导 线 方 案 变 化 引 起 的 杆 塔

17、 和 基 础 工 程 量 (数 量 和 材 料 重 量 )的 变 化 ，对 整 个 工 程 的 造 价 影 响 极 大 ， 直 接 关 系 到 整 个 线 路 工 程 的 建 设 费 用 以 及 建 成 后的 技 术 特 性 和 运 行 成 本 。 所 以 在 整 个 输 电 线 路 的 技 术 经 济 比 较 中 ， 应 该 对 导 线的 截 面 和 分 裂 型 式 进 行 充 分 的 技 术 经 济 比 较 ， 推 荐 出 满 足 技 术 要 求 而 且 经 济 合理 的 导 线 截 面 和 分 裂 型 式 。导 线 作 为 输 电 线 路 的 部 件 之 一 ， 它 的 主 要 功 能

18、当 然 是 安 全 可 靠 地 输 送 电 能 ，对 1000kV 高 压 输 电 线 路 不 仅 要 求 满 足 环 境 保 护 的 要 求 ， 而 且 在 经 济 上 还 应 是合 理 的 ， 因 此 ， 对 导 线 在 电 气 和 机 械 两 方 面 都 提 出 了 严 格 的 要 求 。 在 导 线 截 面和 分 裂 方 式 的 选 取 中 ， 要 充 分 考 虑 导 线 的 电 气 和 机 械 特 性 ， 在 电 气 特 性 方 面 ，1000kV 高 压 线 路 由 于 电 压 的 升 高 ， 导 线 电 能 损 耗 问 题 、 导 线 电 磁 环 境 问 题 将比 较 低 电 压

19、 等 级 的 高 压 线 路 更 加 突 出 。 从 世 界 一 些 国 家 的 实 验 研 究 和 工 程 实 践情 况 看 ， 一 般 均 采 用 多 分 裂 导 线 来 解 决 这 方 面 的 问 题 ， 通 过 合 理 选 择 导 线 的 截面 和 分 裂 方 式 以 降 低 电 阻 损 耗 并 解 决 由 电 晕 引 起 的 环 境 影 响 问 题 ； 对 于 导 线 的机 械 特 性 ， 要 使 1000kV 高 压 输 电 线 路 能 安 全 可 靠 的 运 行 ， 导 线 要 有 优 良 的 机械 性 能 和 一 定 的 安 全 度 。原 则 上 ， 在 导 线 选 型 时 ，

20、 应 综 合 考 虑 因 素 有 ： 经 济 电 流 密 度 、 允 许 载 流 量 、对 环 境 的 影 响 、 必 要 的 机 械 强 度 、 电 能 损 耗 、 回 收 初 投 资 年 限 、 年 费 用 等 。为 将 更 多 的 新 技 术 、 新 材 料 、 新 工 艺 应 用 到 电 网 建 设 中 ， 国 网 公 司 提 出2基 建 设 计 201218 号 关 于 开 展 输 电 线 路 节 能 导 线 试 点 应 用 工 作 的 通 知 的要 求 ， 并 已 在 各 地 开 展 应 用 节 能 导 线 的 试 点 工 程 的 导 线 选 型 工 作 。 本 文 在 导线 的

21、选 型 过 程 中 ， 以 招 标 文 件 给 定 的 可 研 推 荐 导 线 钢 芯 铝 绞 线 JL/G1A-630/45为 基 础 ， 主 要 从 载 流 量 、 电 磁 环 境 、 电 能 损 耗 、 弧 垂 、 过 载 能 力 、 杆 塔 荷 载 、风 偏 角 、 投 资 分 析 和 年 费 用 等 多 个 方 面 对 普 通 钢 芯 铝 绞 线 、 铝 包 钢 芯 铝 绞 线 和三 种 节 能 导 线 （ 即 高 导 电 率 钢 芯 铝 绞 线 、 铝 合 金 芯 铝 绞 线 和 中 强 度 全 铝 合 金 绞线 ） 进 行 了 详 细 的 技 术 经 济 比 较 。2 基 本 条

22、 件2.1 工 程 概 况本 工 程 起 于 安 徽 省 淮 南 1000kV 变 电 站 ， 经 南 京 1000kV 变 电 站 ， 止 于 上海 1000kV 变 电 站 ， 全 线 双 回 路 架 设 ， 线 路 全 长 约 765km（ 不 包 含 淮 河 、 长江 大 跨 ） 。2.2 设 计 气 象 条 件本 线 路 全 线 按 风 速 27m/s、 30m/s、 32m/s， 覆 冰 10mm 设 计 ， 具 体 设 计 气象 条 件 列 于 下 表 。表 2.2 主 要 设 计 气 象 条 件设 计 工 况 气 温 ( ) 风 速 (m/s) 覆 冰 厚 度 (mm)最 高

23、气 温 +40 0 0最 低 气 温 -20 0 0最 大 风 速 -52730320覆 冰 情 况 -5 10 导 线 ： 10地 线 ： 15年 平 均 气 温 +10 0 0安 装 情 况 -10 10 03大 气 过 电 压 +15 10 0操 作 过 电 压 +15 15 0年 平 均 雷 暴 日 40冰 的 比 重 0.9 g/cm3（ 注 ： 最 大 风 速 为 对 地 10 米 基 准 高 度 ， 地 线 覆 冰 厚 度 较 导 线 增 加 5mm， 但 “仅 针 对 地 线 支 架 的机 械 强 度 设 计 。 ”）2.3 各 线 路 段 气 象 条 件 及 自 然 环 境

24、条 件本 工 程 各 线 路 段 气 象 条 件 及 自 然 环 境 条 件 如 下 表 ：表 2.1 各 线 路 段 沿 线 气 象 条 件 及 自 然 环 境 条 件标 段 序 号 设 计 风 速(m/s) 设 计 覆 冰厚 度 (mm) 地 形 海 拔 高 程（ m） 路 径 长 度（ km）淮 南 -南 京 段 2730 10平 丘河 网少 量 低 山 500 195南 京 -泰 州 段 30 10平 丘河 网少 量 低 山 500 156泰 州 -苏 州 段 32 10 平 地河 网 500 352苏 州 -沪 西 段 32 10 平 地河 网 500 622.4 电 力 系 统 条 件经 系 统 专 业 分 析 ， 本 工 程 电 力 系 统 条 件 如 下 ：(1) 系 统 额 定 电 压 ： 1000kV(2) 系 统 最 高 运 行 电 压 ： 1100kV(3) 系 统 每 回 输 送 容 量 ： 3000 MW 6000MW；(4) 事 故 时 每 回 极 限 输 送 容 量 ： 6000 MW 12000 MW；(5) 功 率 因 数 ： 0.95 ；