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[鋼芯鋁絞線 ] 500kV及以上大截面架空導線技術

P: 2006-10-14 10:24:32

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國家電網公司先進適用技術評估報告

        大截面導線技術

        1 技術原理

目前,隨著國民經濟的高速發展,國內(尤其是華東、華北和南方等經濟發達地區)用電負荷急劇攀升,電網建設已滯后于經濟的發展,加速電網建設的呼聲也越來越高。然而,制約電網建設的一個重要原因就是輸電線路的架設。大截面導線技術可解決出線回路多而出線走廊資源有限的問題。同等條件(電壓等級、分裂數、導線材料)下,導線截面積增加1倍,按經濟電流密度計算,導線的輸電容量可提升90%以上,按導線發熱條件計算,輸電容量也可提升50%左右,明顯提高輸電走廊的效率。使用大截面導線,可提高線路的電氣性能和機械性能,改善線路對環境的影響。

        1.1 電氣性能

 

電氣性能是大截面導線首先需要考慮的問題,這方面主要考慮線路的電暈特性和電阻特性。電暈是電位梯度超過一定臨界值后導線周圍的空氣游離所致的一種發光放電現象。經計算得知,采用導線的截面越大,線路的表面電位梯度越低,單位長度導線的電暈線損越小;同時,在相同輸電容量下,單位長度導線的電阻損耗也越小。

華東電力設計院在三峽龍政線500kV直流輸電線路設計中,分別比較了幾種導線最大表面電位梯度、電暈起始電位梯度及電暈損失。

根據美國電科院(EPRI)的《±600kV高壓直流輸電線路設計參數手冊》及加拿大TESHMONT咨詢公司推薦公式,500kV雙極性直流導線表面梯度的計算結果見表41

41 各種導線的導線表面電位梯度

導線分裂型式

4×LGJ630/55

4×ACSR720/50

4×LGJ800/70

梯度(kV/cm

20.18

19.42

18.44

 

參考直流葛-滬線使用公式及TESHMONT咨詢公司推薦公式,電暈起始梯度的計算結果見表42

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42 各種導線起始電暈梯度

導線分裂型式

4×LGJ630/55

4×ACSR720/50

4×LGJ800/70

正極導線gkV/cm

18.74

18.66

18.57

負極導線gkV/cm

18.02

17.92

17.82

 

雙極好天氣下電暈損失及本工程總電暈損失(按l900km)見表43

43 各種等效電暈損失及總電暈損失

導線

4×LGJ630/55

4×ACSR720/50

4×LGJ800/70

導線高(cm

1600

1600

1600

單位電暈PkW/回·km

2.479

2.094

1.601

總電暈(kW

2231

1885

1445

 

根據電阻損耗PlI2×r,各導線電阻損耗及總線損見表44

44 導線電阻損耗及總線損

導線

4×LGJ630/55

4×ACSR720/50

4×LGJ800/70

電流IkA

3

3

3

20直流電阻(Ω/km

0.04514

0.0398

0.03574

電阻損失PlkW

91409

80595

72374

電暈損失PPkW (取H=1250cm組)

1124.2

952.2

729

總線損(kW

92532.7

81547

73103

電暈損失占總線損的%

1.215

1.17

0.997

 

以上比較計算結果表明,導線截面越大,則線路的電暈和電暈線損越小。

           

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P: 2006-10-14 10:26:15

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        1.2 機械性能

 

大截面導線具有較好的機械性能,根據計算,在相同的鋁鋼比下,截面積越大,線路覆冰的抗過載能力越強,見表4546

45鋁鋼截面為14.5的不同截面導線的抗過載能力

導線型號

最大覆冰厚度(mm

LGJ300/20

15

LGJ630/45

23

 

46鋁鋼截面為11.34的不同截面導線的抗過載能力

導線型號

最大覆冰厚度(mm

LGJ400/35

20

LGJ800/70

25

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在線路等效截面積相當的情況下,大截面少分裂數的導線與小截面多分裂數的相比,線路的機械性能(線路的風載及線路對桿塔的荷載)可得以改善。

        1.3 環境影響

 

輸電線路的環境影響包括電場效應(合成場強、人或物體感應電壓)、無線電干擾、電視干擾及可聽噪音,直流線路還需考慮離子流密度。導線截面積變大,線路產生的噪聲、無線電干擾和電視干擾都會減小。根據三峽直流輸電工程(龍泉-政平)中的計算結果表明,采用720mm2導線后,輸電線路下對人體或物體的感應電壓及其穩態電擊或瞬態電擊是沒有任何危險的,并且優于常規導線。

        2 國內外應用情況

 

國內已先后在華東、華中、南方等地區建成和投運采用500720mm2大截面導線的500kV輸電線路,華北地區的500kV大截面導線輸電線路也在建設中。

在華東地區,大截面導線在建和已投產的500kV線路有:楊東-斗山線、張家港-斗山線、錫東南-車坊線、武南-錫東南線、滁州-馬鞍山線(630mm2)、太倉-徐行線(630mm2耐熱導線)、政平-武南線(720mm2)。

國內其他地區,大截面導線也有廣泛應用,主要應用于直流輸電以及南方經濟發達地區的主干網。例如,目前三峽輸變電工程已有3條輸送電工程采用720mm2大截面導線,每條線可輸送300萬千瓦的電能,一條是三峽(龍泉)至江蘇常州(政平)直流線路,是三峽電站送往華東第一回直流輸電線路,經過湖北、安徽、江蘇三省,全長890km;一條為三峽(宜都)至廣東(惠州)輸電線路,經湖北、湖南、廣東三省,全長975km;還有一條為三峽(宜都)至上海(華新)輸電線路,經過湖北、安徽、江蘇、浙江四省,全長1075km。貴廣直流輸電III回線路也采用720 mm2大截面導線,全長882km。在南方經濟發達地區,630mm2大截面在500kV220kV主干網中應用非常廣泛,如同桿雙回220kV架空線路媽-西線(媽灣電廠-西鄉變電站)采用了2×630mm2大截面輸電線路。

國外一些國家大截面導線、耐熱導線、同桿共架多回線、緊湊型輸電線路等大容量輸電技術的應用非常廣泛。日本275kV系統中普遍采用2×810mm24×410mm22×1160mm24×810mm2導線;500kV導線的截面已達4×1520mm26×810mm21000kV采用8×810mm28×960mm2導線)。東京電網目前普遍采用耐高溫的大截面導線,如

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P: 2006-10-14 10:28:13

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TACSR 810mm2×4(連續熱容量為6GW)和TACSR 810mm2×6導線(連續熱容量可達10GW)。

        3 綜合效益分析

 

大截面導線技術的實施,可帶來良好的社會效益和經濟效益。

        3.1 社會效益

 

大截面導線技術可解決出線回路多而出線走廊資源有限的問題,明顯提高輸電走廊的效率,避免因大范圍征地而帶來的不和諧因素;同時,大截面導線的可聽噪聲和無線電干擾都比較小,減少了對居民生活環境的影響。

        3.2 經濟效益

 

線路成本由線路本體材料、設計施工及各種賠償和間接費用構成。盡管近年來材料設備等裝置性材料費用、設計施工人工費用大幅度增加,但導線截面增大后,與輸送容量增加相比,線路的總造價增加的比例不算大。以220kV同桿雙回媽灣電廠媽-西線為例,采用2×630mm2與采用2×300mm2導線相比,雖然每km的造價增加了50萬元左右,致使總造價提高了20%左右,但輸電容量卻提高了50%以上;即使在相同的輸電容量下,前者每km·年網損比后者低910萬元,8年左右可以收回多投的資金。

        4 生產能力分析

 

在制造工藝方面,大截面導線比普通導線更為嚴格。其中幾個關鍵的問題就是鋁液雜質含量、鋁單線抗拉強度、鋁單線抗拉強度不均勻度及鋁導線應力。

鋁液中的雜質會增加鋁導線的電阻率和鋁單線的斷頭率。ACSR720/50mm2導線其電阻值應小于0.039840Ω/km,規定每個制造長度最外層鋁線不允許有接頭,內層鋁線允許有4個接頭。為達到這一要求,最好采用每單位長度有適當微孔的過濾板,對鋁液雜質進行了兩次過濾和吸附,這樣就可以使導線的電阻穩定在<0.039590Ω/km的較好范圍內,絞制時直徑為4.53mm鋁單線的斷線次數可從無過濾時的1.7×l03次/km降低到8×l04次/km,最大限度地降低了鋁單線的接頭次數。

720mm2導線的鋁單線的抗拉強度要大于160MPa,且全部45根鋁單線的抗拉強度

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不均勻值應控制在20MPa范圍內。這首先要求嚴格地將拉線用鋁桿的抗拉強度和外徑控制在一個精確的范圍內,最好將鋁單線拉制時的自然冷卻方式改為循環冷卻方式,將傳統的單模人工添加潤滑油系統改為循環過濾潤滑系統,采取了上述措施后,拉制的用于720mm2導線的直徑為4.53mm鋁單線,其抗拉強度值能較穩定地控制在162180MPa范圍內。

為保證720mm2導線在架設和接續時的質量,要求在絞制導線時最大限度地消除絞制過程中在鋁單線上產生的應力。通常靠預扭方式消除鋁單線的應力,把預扭程度調整到恰到好處的值是生產該導線的關鍵技術之一。

在大截面導線的制造方面,目前國內主要電線電纜生產廠家均可生產符合相關要求、截面積≤720mm2的導線;但是,國內無法生產更大截面的導線。同時,與截面積≤720mm2導線對應的配套金具也已實現國產化,如成都金具總廠生產的大截面導線配套金具在三峽500kV送出工程龍泉-政平、三峽-廣州兩條直流輸電線路中使用。

在大截面導線的施工方面,主要考慮因大截面導線自身重量、體積大大高于普通導線而造成的困難。目前,湖北省輸變電工程公司、甘肅送變電公司、陜西送變電公司等施工單位,在500kV大截面導線施工工藝和相應工器具的研究、研制與應用上取得了重大成果,如使用中型設備對三峽輸變電工程中ACSR720/50大截面導線實施一牽四張力放線獲得了成功等。

        5 規程及標準狀況

 

目前與大截面導線技術相關的國標和行業標準比較完備,主要包括:

            1GB/T 11791999《圓線同心絞架空導線》
            2DL/T 50921999110500kV架空送電線路設計技術規程》
            3GBJ 2331990110500kV架空電力線路施工及驗收規范》
            4)其中,GB/T 11791999在技術上等同與國際電工委員會IEC標準、美國ASTM標準,是國內導線生產及使用的基本依據;但是該標準中缺少當前比較常用的幾種大截面導線型號(如ACSR720/50ACSR720/90),而這些型號正在編入該標準的修訂稿中。
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tension-cracking - 拉伸龜裂 點贊(0) 投訴

P: 2006-10-14 10:31:07

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        6 結論與建議

        6.1 結論

 

大截面導線技術在國外應用廣泛,國內也有較多工程實例。與常規導線相比,大截面導線可節省線路走廊資源、提高輸電容量、降低線路損耗、改善線路周圍的電磁環境,具有較好的社會效益和經濟效益。截面積≤720mm2的大截面導線在制造、施工等方面的技術難題已被國內施工單位解決,而相關標準、規程也比較完善。因此,截面積≤720mm2的大截面導線宜于推廣。

        6.2 建議

            1)結合耐高溫導線技術

 

大截面導線在有效提高電網的傳輸容量的同時,不可避免的抬高了線路、桿塔、絕緣子及金具的成本。而國外,較多地將耐高溫導線技術同大截面導線技術結合,廣泛應用耐高溫大截面導線,也稱增容導線,這樣,只更換導線就可增大容量,其尺寸、張力及弛度在與原先的導線基本相同情況下,可使送電容量倍增。

            2)進行深入、全面的技術經濟分析

 

DL/T 50921999110kV500kV架空送電線路設計技術規程》規定送電線路的導線截面除根據經濟電流密度選擇外,還要按電暈及無線電干擾等條件來進行校驗。應結合工程特點,如高海拔、重冰區、大氣腐蝕、無線電干擾等因素,選定導線型號規格。

經濟電流密度是確定導線截面的關鍵。國民經濟的發展,生產水平的提高,電力和有色金屬供應的改善等情況的變化,在今后發展的一定階段,還要對已頒布的導線經濟電流密度作必要修訂,以與當前的經濟政策及現狀相適應。

大截面導線技術的應用應充分考慮線路建設和運行中所遇到的技術經濟問題,以深入、全面的技術經濟分析為基礎。要對提高輸送容量的方案進行經濟技術比較,結合具體工程實際,選擇合適截面的導線。

            3)完善相關標準

 

需盡早在GB/T 11791999《圓線同心絞架空導線》中補充更多導線型號,以方便線路的設計、施工及運行維護。

            4)研制、應用截面積>720mm2的導線
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隨著電力需求的不斷增長,導線的截面積勢必會繼續變大。因此,研制截面積>720mm2導線及其配套金具,實現設計、制造、施工國產化已刻不容緩。

總之,大截面導線的確可以有效提高電網的傳輸容量,但受到經濟和施工、運輸等因素的制約,導線截面面積不能無限變大。為了提高線路走廊的有效利用率,減小電網對環境的影響,采用耐高溫和大截面技術相結合的方法研制新型導線是今后發展的必然趨勢;并在深入全面的技術經濟分析基礎上,實施應用大截面導線技術。

參考文獻

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        [2] 《導線選型報告:龍泉至政平±500kV高壓直流送電線路技術設計》,華東電力設計院,19998
        [3] 城市電網發展的新趨勢——大截面輸電線路的應用,黎沙,電網技術,1996年第5
        [4] 我國電網建設的新突破——深圳媽灣電廠大截面輸電線路的技術經濟分析,黎沙,數量經濟技術經濟研究,1996年第5
        [5] 提高交流500kV線路輸電能力的實用化技術和措施,周孝信等,電網技術,2001年第3
        [6] 按經濟輸送容量選擇輸電線路導線截面,黃悌等,西南電力科技咨詢開發公司,四川電力技術,2000年第2
        [7] 三峽輸電工程用ACSR720/50導線制造的幾個關健技術的探討,蔣陸肆,電線電纜,2002年第3
        [8] 500kV大截面導線張力架線施工工藝研究及應用,葉柏樹,湖北電力,20032
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        [10] 大截面鋼芯鋁絞線制造和使用過程的質量控制,於國良,電線電纜,2002年第5
        [11] 架空輸電線路常用導線的比較和選擇,黃建輝,電力建設,2001年第9
        [12] 220kV潯江大跨越線路導線的選擇,李敏,廣西電力工程,2000年第1
        [13] 500kV線路采用鋁合金導線的探討,薄通,電力建設,2001年第1
        [14] 三峽輸電線路工程采用大導線截面增加輸送容量的研究,李勇偉,高電壓技術,1996年第1
        [15] 在北京220kV城網中采用大截面導線的必要性,張莉,北京電機工程學會學報,1999年第1
        [16] 增容導線:間隙導線與殷鋼導線,陶坊資,電力建設,1993年第1

solderer - 焊工;焊接器 點贊(0) 投訴

P: 2008-01-13 13:31:14

5

好東西,謝謝分享,很難得的資料

cable constant - 電纜結構 點贊(0) 投訴

P: 2008-01-16 15:32:32

6

謝謝樓主辛苦付出!

tape-head - 包帶頭 點贊(0) 投訴

P: 2008-01-23 17:59:29

7

哇賽

 

好東西,精彩!!

straight-sleeve connector - 直通套管接頭(光纖的) 點贊(0) 投訴

P: 2008-02-12 12:36:05

8

最好是有原創性的工藝類資料

LCOFC - line crystal oxygen free copper線性結晶無氧銅 點贊(0) 投訴

P: 2008-02-13 22:13:44

9

太好了我喜歡呀

non-contact tension measuring unit - 非接觸式張力測量裝置 點贊(0) 投訴

P: 2008-03-18 12:35:35

10

不錯,樓主研究了很多資料啊。

soldering seam - 焊縫 點贊(0) 投訴

P: 2008-04-29 14:53:41

11

學習了,謝謝樓主,不過還沒有用過這么大截面的導線

insulation fault - 絕緣故障,絕緣缺陷,絕緣損壞 點贊(0) 投訴

P: 2008-05-19 09:23:50

12

謝謝樓主

company with limited liability - 有限責任公司 點贊(0) 投訴

P: 2008-06-10 15:49:32

13

         謝謝樓主技術方面介紹的很詳細,但是在實際生產中有很多需要注意的細節。單絲表面要光滑不能有油污;絞線設備在絞合過程中不能擦傷單絲;絞合線芯不能有松股現象;特別是裝盤時“絞線線芯容易和絞線機牽引輪產生摩擦,線芯表面出現擦傷和麻點"!

        解決辦法:給牽引輪包上粘墊或纖維地毯!

traversing take-up - (線盤)自排式收線,自排式收線裝置 點贊(0) 投訴

P: 2008-06-16 10:28:46

14

很好啊!能不能多弄一些?

peroxide cross-linking reaction - 過氧化物交聯反應 點贊(0) 投訴

P: 2008-06-19 12:12:38

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PEEK - poly(ether ether ketone)聚醚醚酮 點贊(0) 投訴

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