摘""要：主要對110"kV架空輸電線路的導(dǎo)線選擇問題進行了研究。首先，介紹了我國輸電線路導(dǎo)線材料及用量的現(xiàn)狀，并從環(huán)保角度分析了其所引起的環(huán)境效應(yīng)。其次，通過比較不同鋼芯鋁絞線和鋁合金絞線的各項性能指標，指出鋼芯鋁絞線在運輸、安裝、運行等環(huán)節(jié)中能減少對環(huán)境的不利影響，因此，推薦采用鋼芯鋁絞線作為110"kV架空輸電線路的導(dǎo)線材料。最后，結(jié)合經(jīng)濟因素和技術(shù)因素，推薦采用JYA-35/40-72.6鋼芯鋁絞線作為110"kV架空輸電線路的導(dǎo)線。

關(guān)鍵詞：110"kV架空輸電線路""導(dǎo)線選型""環(huán)境效應(yīng)""電磁

中圖分類號：TM73

Research"on"Environmental"Effects"of"Wire"Selection"for"110kV"Overhead"Transmission"Lines

YAO"Ren

Sanming"Yiyuan"Electric"Power"Survey"and"Design"Co.，"Ltd.，"Sanming，"Fujian"Province，"365000"China

Abstract："This"article"studies"the"selection"of"conductors"for"110"kV"overhead"transmission"lines."Firstly，"the"current"status"and"usage"of"transmission"line"conductor"materials"in"China"were"introduced，"and"the"environmental"effects"caused"by"them"were"analyzed"from"an"environmental"perspective;"Secondly，"by"comparing"the"various"performance"indicators"of"different"steel"core"aluminum"stranded"wires"and"aluminum"alloy"stranded"wires，"it"is"pointed"out"that"steel"core"aluminum"stranded"wires"can"reduce"the"adverse"impact"on"the"environment"during"transportation，"installation，"and"operation."Therefore，"it"is"recommended"to"use"steel"core"aluminum"stranded"wires"as"the"conductor"material"for"110"kV"overhead"transmission"lines;"Finally，"considering"economic"and"technological"factors，"it"is"recommended"to"use"JYA-35/40-72.6"steel"core"aluminum"stranded"wire"as"the"conductor"for"the"110kV"overhead"transmission"line.

Keywords："110"kV"overhead"transmission"line;"Wire"selection;"Environmental"effects;"Electromagnetism

110"kV架空輸電線路和用戶的距離較近，整體建設(shè)數(shù)量較多，通常需要重視周圍環(huán)境敏感目標的影響。110"kV架空輸電線路路徑較長，施工單位在建設(shè)階段不僅需要考慮投資，同時需要分析導(dǎo)線運行對周圍環(huán)境是否會產(chǎn)生電磁和噪聲等方面的影響，因此優(yōu)化選擇110"kV架空輸電線路導(dǎo)線類型。

1""概述110"kV架空輸電線路導(dǎo)線使用基本情況

目前我國的輸配電系統(tǒng)主要采用架空線路。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力負荷也隨之迅速增長。為滿足日益增長的需求，全國各地區(qū)都在不斷地建設(shè)新的變電站和輸電線路。然而，輸電工程建設(shè)中最重要的一個環(huán)節(jié)是選擇合適的導(dǎo)線型號。導(dǎo)線型號的選擇對整個工程的經(jīng)濟性、安全性、可靠性有著直接影響。因此，必須認真研究導(dǎo)線選型問題。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，2010年我國輸電線路長度約有1.75×106"km，其中使用最多的是鋼芯鋁絞線（簡稱鋁絞線）和鋁合金絞線。從經(jīng)濟性來看，鋁線價格便宜，并且運輸方便；而鋼線價格昂貴，但施工、安裝和運行維護較為容易[1]。但是鋼線耐火性差，無法進行焊接，易腐蝕，需要進行防腐處理，不利于長期穩(wěn)定運行。鋁線強度低，不易加工，彎曲半徑小，運輸不便，但價格低廉，安裝維護方便。因此，二者各有所長，就具體工程而言，往往因項目所處環(huán)境不同而需選用不同的導(dǎo)線。例如：山區(qū)及丘陵地區(qū)一般采用鋁合金絞線；平原地區(qū)一般采用鋼芯鋁絞線；而對于沿海地帶，則可以適當(dāng)增加鋁線用量以減少臺風(fēng)暴雨等自然災(zāi)害造成的損失。由于不同導(dǎo)線的物理性能差異較大，所以在選擇時應(yīng)全面考慮各種因素，特別是要綜合考慮其環(huán)境效應(yīng)。本文從環(huán)境保護角度出發(fā)，結(jié)合我國的實際情況，研究了110"kV架空線路導(dǎo)線的選擇問題。

2""輸電線路導(dǎo)線材料環(huán)境效應(yīng)分析

根據(jù)國家電網(wǎng)公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2006年我國輸電線路采用的導(dǎo)線包括鋁（含銅）鋼芯鋁絞線、鋁合金和純鋁線。其中：鋁（含銅）鋼芯鋁絞線占總導(dǎo)線用量的78%；鋁合金絞線占13%；純鋁線占2%。由于鋁具有良好的導(dǎo)電性能，因此，目前大部分架空線路均采用鋼芯鋁絞線來做導(dǎo)線。"我國是世界上最大的鋁生產(chǎn)國，2005年全國生產(chǎn)氧化鋁達4"400萬t，而氧化鋁產(chǎn)量中有60%用于冶煉鋁錠，其余部分則用于制造各種型材、鑄軋板和鑄造鋁合金等，其中用于有色金屬工業(yè)的鋁的消耗量約為2"100萬t/a。每年大約產(chǎn)生鋁廢渣3"000萬t，這些鋁渣中含有大量的銅、鋅、鐵等元素。據(jù)估計，每年要排放出的尾礦占氧化鋁年產(chǎn)量的3%～5%。在我國經(jīng)濟發(fā)展過程中，環(huán)境污染問題日益突出，目前已成為影響國民經(jīng)濟發(fā)展的重大問題之一，資源約束也已成為當(dāng)前我國經(jīng)濟增長的瓶頸之一。在這樣的背景下，研究電力行業(yè)對環(huán)境的影響，減少環(huán)境污染，對促進我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展意義重大。"隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，環(huán)保技術(shù)手段的不斷創(chuàng)新，各種新型環(huán)保材料也相繼投入使用，如碳素鋼、硅鋼、不銹鋼、高錳鋼等，這些新材料與傳統(tǒng)材料相比，能夠有效降低或消除某些有害物質(zhì)對環(huán)境造成的污染。在現(xiàn)代電力工程建設(shè)中，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為主要的考慮因素，選擇更清潔、更環(huán)保的導(dǎo)線材料，對保護生態(tài)環(huán)境有著重要的作用[2]。近年來，人們對環(huán)保問題的關(guān)注度越來越高，從節(jié)能減排到綠色建筑，都得到了廣泛的重視。

3"110"kV輸電線路導(dǎo)線選型思路

選擇110"kV輸電線路導(dǎo)線的過程中，需要綜合分析載流量、對環(huán)境影響、電能損耗等方面，其中，環(huán)境影響主要包括電暈噪聲和無線電干擾。為了推廣利用新材料和新技術(shù)等，近些年在110"kV輸電線路中開始廣泛利用節(jié)能類型導(dǎo)線，如開始利用鋁合金芯鋁絞線和鋼芯高導(dǎo)電率的硬鋁絞線等。另外，應(yīng)高度重視110"kV輸電線路導(dǎo)線對線路周圍的住戶帶來的噪聲和電磁等方面的影響，這一因素直接影響了110"kV輸電線路導(dǎo)線的選型，因此在建設(shè)110"kV輸電線路之前，需要綜合分析線路投運之后對周圍環(huán)境的影響[3]。當(dāng)前，各地用電量不斷增加，因此增加了導(dǎo)線輸送量需求，這一因素也影響了110"kV輸電線路導(dǎo)線的選擇。

4"110"kV輸電線路導(dǎo)線的技術(shù)指標對比

為比較鋼芯鋁絞線和鋁合金絞線在110"kV線路中應(yīng)用的適用性，選擇了20種不同牌號、不同型號的鋼芯鋁絞線（JYYA"系列）和8種不同牌號、不同型號的鋁合金絞線（YJF"系列）。在不考慮其他因素影響下，通過對各項技術(shù)指標進行對比分析，得到了鋼芯鋁絞線和鋁合金絞線的一些相關(guān)指標，通過對比分析可以確定：鋼芯鋁絞線的額定電流、最大設(shè)計應(yīng)力等主要技術(shù)參數(shù)均高于鋁合金絞線；而鋼芯鋁絞線的電阻率及耐熱性略低于鋁合金絞線[4]。鋼芯鋁絞線的機械強度均大于鋁合金絞線；其拉斷力、彎曲性能也較好，其中JYYA-27/60-50.4"鋼芯鋁絞線的機械強度更是達到了826"kN·m。綜合以上比較結(jié)果，對于110"kV"輸電線路，鋼芯鋁絞線在機械強度、耐熱性、抗彎曲性能、拉斷性能方面要優(yōu)于鋁合金絞線，但在輸電距離、施工工藝要求、經(jīng)濟效益方面則不如鋁合金絞線。

在導(dǎo)線相序組合中，同相序的導(dǎo)線對于周圍電磁環(huán)境將會最大影響。為了方便比較，可以預(yù)測同相序架設(shè)情況，在對導(dǎo)線電磁環(huán)境分析時需要選取相同參數(shù)的載流量，具體的預(yù)測參數(shù)如表1所示。

在110"kV輸電線路導(dǎo)線選型階段，需要綜合考慮電阻損失和導(dǎo)線載流量等方面。針對交流電損失，需要綜合各項參數(shù)對110"kV輸電線路導(dǎo)線電阻熱損失進行計算分析。針對導(dǎo)線載流量，分析在事故運行條件中，交流輸電線路所受到的系統(tǒng)過負荷影響，同時需要綜合分析環(huán)境溫度和日照強度等因素對導(dǎo)線載流量的影響，因此，在計算導(dǎo)線載流量的過程中，需要嚴格控制溫度在特定范圍內(nèi)，避免因為溫升影響導(dǎo)線強度的影響，因此延長導(dǎo)線使用壽命。分析鋼芯鋁絞線，確定其允許使用溫度為70～80"℃，在進一步提升溫度之后，將會惡化其綜合性能。通過綜合分析，鋁包鋼芯鋁絞線和鋼芯鋁絞線具有相似性的載流量和極限輸送功率，而且兩種導(dǎo)線均可滿足輸送功率和載流量的需求，但是鋁包鋼芯鋁絞線具有更好的弧垂特性和防腐性能[5]。綜合導(dǎo)線運行經(jīng)驗，鋼芯鋁絞線使用率更高，但是近些年在各地也開始推廣利用鋁包鋼芯鋁絞線，因此在110"kV輸電線路導(dǎo)線選型階段，鋁包鋼芯鋁絞線可以被推廣利用。

基于上述分析，對于110"kV輸電線路而言，無論是從工程造價、運輸安裝還是運行維護的角度出發(fā)，鋼芯鋁絞線都具有明顯的優(yōu)勢。對比普通鋼芯鋁絞線，鋁包鋼芯鋁絞線具有更高的載流量，同時可以降低弧垂和重量以及電損，而且還具有防腐性和安裝、維護方便等優(yōu)勢，因此在110"kV輸電線路導(dǎo)線選擇階段可以推廣利用鋁包鋼芯鋁絞線，同時需要預(yù)測環(huán)境效應(yīng)。當(dāng)然，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和人們環(huán)保意識的日益增強，這些指標也會發(fā)生變化，但是只要以“綠色電力”為出發(fā)點，選擇合適的導(dǎo)線材料仍有很大的研究空間。

5"110"kV導(dǎo)線推薦使用材料選擇

從上述對比分析中可以看出，鋼芯鋁絞線的環(huán)保性能優(yōu)于鋁合金絞線，其主要原因如下：鋼芯鋁絞線材料中不含有任何可能釋放到大氣環(huán)境中的有毒有害物質(zhì)；鋼芯鋁絞線導(dǎo)線截面積大，導(dǎo)線重量輕，安裝施工方便；鋼芯鋁絞線導(dǎo)線的耐腐蝕能力強，不易氧化。因此，在綜合考慮以上各方面因素后，推薦"110"kV"電力架空線路選用鋼芯鋁絞線作為導(dǎo)線材料；同時，在導(dǎo)線設(shè)計時還應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境情況，使之盡量減少導(dǎo)線對環(huán)境的污染和破壞[5]。"目前，國內(nèi)有兩家企業(yè)生產(chǎn)鋼芯鋁絞線，其中JYA（大連）電力電纜集團有限公司是中國唯一一家生產(chǎn)鋼芯鋁絞線的企業(yè)，而另外一家為國家電網(wǎng)公司下屬單位。

JYA（大連）電力電纜集團有限公司生產(chǎn)的"JYA-35/40-72.6"鋼芯鋁絞線，在國際上被認為是最優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)線之一，具有較高的技術(shù)水平、良好的使用性能和良好的性價比，得到了國內(nèi)外專家的認可，在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)已成為我國大容量輸電線的首選材料[6]。該產(chǎn)品采用先進的冷擠壓工藝，保證了導(dǎo)線優(yōu)異的機械性能，以達到更高的強度、剛度和壽命要求。

6""結(jié)語

鋼芯鋁絞線是一種高強度、低損耗的導(dǎo)線，具有優(yōu)良的機械性能和導(dǎo)電性能，可以提高電網(wǎng)供電可靠性；其材料價格相對便宜，可以降低工程投資成本，節(jié)約社會資源；鋼芯鋁導(dǎo)線的環(huán)保性能優(yōu)越，可以有效減少在生產(chǎn)、運行過程中對環(huán)境的污染和破壞，保護環(huán)境；同時，鋼芯鋁絞線還具有耐腐蝕、抗拉強度高、耐磨性好等特點，并且能夠適應(yīng)我國幅員遼闊、地形復(fù)雜的地理條件，適用于各種氣候地區(qū)。因此，采用鋼芯鋁絞線作為110"kV架空輸電線路導(dǎo)線是非常必要的。從以上分析可知，雖然目前使用鋼芯鋁絞線的主要是新建的輸電線路，但隨著國家加大西部開發(fā)力度以及電力需求的增長，已有線路也逐步改造為鋼芯鋁絞線，這將成為今后一個時期內(nèi)的發(fā)展趨勢。因此，在今后新建輸電線路的設(shè)計和選擇導(dǎo)線時應(yīng)充分考慮到環(huán)境效應(yīng)的影響。

參考文獻

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