交流架空输电线路新型输电技术的研究（转载）

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交流架空输电线路新型输电技术的研究
2 C0 y: g' Z8 x+ f( Phttp://blog.sina.com.cn/u/4d447e4201000a82
. d: G% |5 a7 y2007-06-04　10:20:52

    随着我国现代化进程的加快，由于工农业生产的快速发展，使得土地资源越来越紧张，架空输电线路走廊的选择已受到较大的制约。因此，要适应适度超前于我国工农业生产发展的电网建设的需要，提高单位输电走廊传输功率的要求和应用已是迫在眉睫。目前，采用紧凑型、大截面和扩径导线、耐热导线以及同塔多回路新型输电技术是提高架空输电线路单位输电走廊传输功率的基本措施。
    1.紧凑型输电技术
# k9 ?& J8 Z8 e; b' _$ w    紧凑型输电技术是采用缩小相间距离、优化导线排列、增加相分裂子导线根数等改变线路几何结构等方法，从而压缩线路走廊占地并提高其输电能力的新型输电技术。
. i8 T* [5 U% e, q    1.1高自然功率紧凑型线路
    高自然功率紧凑型线路突破传统的设计原则，采用加大分裂间距和增加分裂数目，改造分裂结构，优化导线排列的方法，增大导线的电容，减少线路的波阻抗，从而获得大幅度提高输电的传输能力。通常能将线路的传输功率提高50%～70%。
    高自然功率紧凑型线路子导线表面的场强和分布比常规线路的分布要均匀得多，并且大大提高了导线表面的利用率，在无线电干扰和电晕损失等方面均能控制在一个可以接受的水平。
    由于高自然功率紧凑型线路子导线的排列呈椭圆型、抛物线型等，各个相邻子导线间的距离又有差异，而且沿线子导线间的距离也不相同，这就要求设计和制造多种新的特殊金具结构，线路导线结构往往过于复杂（特别是非对称布置），尤其在覆冰不均匀条件下导线的舞动问题目前没有运行经验，增加了线路工程建设和运行维护检修的复杂性。所以目前国内外高自然功率紧凑型线路实际应用并不多。
    1.2一般紧凑型线路
5 x  K' b% R. J/ E    一般紧凑型线路的导线结构和杆塔式不作重大改变。只是导线增加了相分裂子导线根数，取消杆塔的相间立柱，三相导线都布置在塔窗之内，同时，导线采用三角形排列、V型绝缘子串以限制摇摆幅度，缩小相间距离等简单措施。通常能将线路的传输功率提高30%左右。
    一般紧凑型线路的三相导线采用三角形布置，它对减小线路走廊和均匀电荷分布作用显著。相导线布置和分裂导线结构全部采用对称分布，便于施工和维护，国内外已有长期安全运行和维护经验。
    目前，已经能在紧凑型输电线路上进行多种导电作业，均能保证带电作业人员的安全。对于线路较短，过电压水平较低的线路，常规方式的带电作业就能满足要求；而对于线路较长，过电压水平较高的线路，应采用带保护间隙的带电作业来确保作业人员的人身安全。
2 w$ f+ F& a' M# _  ]    我国对于紧凑型线路已经有了国家电网公司标准Q/GDW110-2003《500KV紧凑型架空送电线路设计技术规定》；电力行业标准DL/T5217-2005《220～500KV紧凑型架空送电线路设计技术规定》。从目前的技术水准来看，标准中的相关规定都是正确的。但从国内外发展情况分析，紧凑型线路的相关参数如分裂导线、子导线半径、相间距离等都有进一步优化的空间。
& P7 \( {( U. y1 m    从当前我国电力发展趋势开看，大容量电站和远距离输电线路的建设正呈突飞猛进之势，各个电压等级上推广和采用紧凑型线路在技术和经济上都是合适的，是改变和提高我国输电系统传输容量一个可行的途径。
( B& n3 S) D( M) T6 d5 j    紧凑型输电技术的线路电容增大、电抗减小、波阻抗减小，自然功率提高。三相电荷平衡度较好（尤其是三角形排列），数百公里无需换位。潜供电流较一般输电线路大。
    与常规电路相比，紧凑型输电线路具有高自然传输功率、低不平衡度的优点，能较好地解决可用耕地少，传输容量需求大的矛盾。紧凑型输电线路能够提高自然传输功率、走廊利用率而不大增加线路投资和电磁场强，尤其能够有效地利用宝贵的耕地资源和有限的过江通道。
    根据紧凑型线路的特点及优势，为提高输电容量，缓解走廊矛盾，降低工程造价，保护生态环境，紧凑型线路将在110KV、220KV、330KV、500KV各电压等级上全方位推广应用；特别是在负荷中心的城市郊区及人口稠密、线路途径往往需多次转角绕行的地区。从当前我国电力发展趋势，大容量电站和远距离输电线路的建设正呈突飞猛进之势，在远距离输电中推广和采用紧凑型线路不仅在技术和经济上是适合的，而且也是改善和提高我国输电系统传输容量的一个可行的途径。未来，紧凑型输电技术将呈多元化发展格局。

    2.大截面导线输电技术
3 E3 O, z% c, j* F5 h0 G7 z+ b    大截面导线输电技术是指超过经济电流密度所控制的常规的最小截面导线（例如220KV，300mm2；500KV，4×300mm2），而采用较大截面的导线（如500KV，4×500mm2，4×630mm2、4×800mm2），以成倍提高线路输送能力的新型输电技术。
. r0 X2 A+ @' w' W2 u& k    大截面导线是指超过经济电流密度所控制的常规的最小截面导线。导线截面增大后，单位长度导线的电阻减小，在热容量限制内，其允许载流量将增大，从而提高其输送功率。大截面导线的使用，能够减少线路走廊数，节约土地资源，对我国耕地面积日益短缺的今天有着非常大的优势。随着导线截面的增加，输电线路的表面场强减小，电晕损失也相应减小，而地面场强增加，但增加的幅度不大，对输电线路影响不大。另外无线干扰与噪音污染也大大降低。输电线路采用大截面导线，将会增加一次性投资，但由于承受更大的应力，设计并建造承受大荷载的杆塔，生产与大截面导线配套的金具是大截面导线广泛应用与发展的关键。目前，我国有许多电线电缆厂家有生产大截面导线的能力，国内大截面导线的施工设备已达工程要求，对于大截面导线的施工已经有了很大的进步，能够独立进行大截面导线的架设，并达到了工程的要求。
9 n9 x9 {, \  o* l/ k/ ]    大截面导线输电虽然能够提高输送功率，但随着导线截面的增加，杆塔承受荷载增加，架线施工难度加大，投资费用增加。因此，在应用大截面导线时，要根据线路输送容量的实际需求，适当留有一定的裕度，采用合理的大截面导线即可，不要盲目采用过大截面的导线。
    采用大截面导线不仅能大大提高线路的输送功率，减少线路走廊数；而且由于减小了导线的电阻，线路损耗大大降低，并且表面电场强度降低，电晕损失也相应减小；另外对于超高压和特高压，还能大大减小其无线电干扰和噪声污染。
3 [4 b: u( x7 s- I3 c    大截面导线输电线路的输送容量大，功率损耗小，但由于导线的生产及施工难度大，又要耗费大量钢材。所以，目前还不宜全面采用。根据大截面导线输电技术的优势和特点，大截面导线输电技术用于人口较集中、用电需求大、潮流较集中、短距离输电线路中，能更好地发挥其优势。另外，在一些大容量送出的中短距离输电线路中（如变电站、发电厂出口处），也有很好的利用效果。此外，在超高压直流输电中也适宜采用大截面导线输电技术。
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7 V9 }3 x1 r9 O, L+ i    3.耐热导线输电技术
* @/ T9 A% ?/ U  @    耐热导线输电技术是指采用耐热导线，提高导线允许温度，增大导线输送电流，从而提高线路输送容量的新型输电技术。
    耐热导线具有非常好的机电性能，在高温下仍然保持良好的机械特性。采用耐热导线，提高导线的允许温度，从而提高线路的输送容量，在架空输电线路上使用耐热导线，无论从技术上分析还是工程实际应用都是完全可行的，不仅有较多电线电缆厂家的产品可供选择，同时也有配套金具可供选用，符合我国目前电力发展的需要。耐热导线特别适合作变电站、发电厂等大电流输送和老线路增容改造线路，可节约工程投资。我国目前已在许多工程中应用，运行良好，取得了很好的社会效益和经济效益。耐热导线在较长距离输电方面必须综合考虑，特别是系统稳定、线路损耗、导线价格和驰度变化较大对杆塔高度的要求等问题。我国已具备了一般耐热导线与金具的研制和生产的能力，但还需加强更加优良的耐热导线的研制，降低耐热导线价格。
    随着耐热导线技术的不断发展，将来允许温度更高，机械性能更好，导电率更高的耐热导线将会出现。那将会极大推动耐热导线输电技术的发展。
  D: l4 e3 f: V9 a0 h    耐热导线输电技术无论在理论上还是实践中都已成熟，从我国电力今后发展情况考虑，耐热导线输电技术必将会有较大的发展。但应该注意的是，虽然耐热导线输电技术能够提高线路的输送功率，但导线温度提高后会引起驰度加大与线路损耗增加的问题，因此，在采用耐热导线输电技术时要权衡利弊，合理运用。
    架空输电线路所用导线的蠕变特性是影响线路安全运行很重要的指标。无论是常温还是高温，二者均保持有相同程度的蠕变特性。关于耐腐蚀性，经过实验室盐雾试验和室外大气曝露试验，确认耐热铝合金线和普通硬铝线没有大的差别。早期开发的耐热铝合金线，其最大的缺点是电阻率高于普通硬铝线，即导电率低于普通硬铝线，为58％IACS。好的普通硬铝线导电率能达到61％。
    在传统的钢芯铝绞线中用耐热铝合金线代替普通硬铝线就成了钢芯耐热铝合金绞线(TACSR)。虽然这种导线的耐热性能有了很大的提高，导线的载流量也有了相应的提高；但是由于它的导电率比普通钢芯铝绞线低，而且使用温度越高、电阻越大，在钢芯耐热铝合金绞线的问世早期，推广应用受到一定的影响。通过研究发现，能提高金属铝耐热性能的元素还有钛(Ti)和钒(V)。对金属铝导电率影响的程度以锆为最，钛和钒以顺序次之。
0 C, e+ E. e# Y$ Q    铝合金导线的特性（以Al－Mg－Si热处理型高强度铝合金导线为例），世界上先进工业国的应用面及发展趋势,铝合金导线与钢芯铝绞线相比，由于其强度高、重量轻，并有较好的导电性能（53％IACS）等优点。早在1921年就开始用于架空线。随着输变电技术的提高和输变电线路的发展，铝合金导线愈来愈显示其优越性，国际上五十年代开始采用至今，西欧、北欧、美国、加拿大、日本等国已广泛采用，法国的输电线路几乎90％以上使用铝合金导线，日本也已达50％以上，东南亚各国的使用量在逐年激增（我国目前的应用量还不到1％）。这是由于铝合金导线与钢芯铝绞线相比，有其不可比拟的优点决定的，在长距离、大跨越、超高压输电中，独占优势；在农网改造中，是既先进又经济的好产品，它是普通钢芯铝绞线的更新换代产品，也是节能、节材、节地（节约输电走廊）的产品。
    目前,我国电网输电能力不足的问题十分突出，而在输电线路扩容改造中，尤其是在经济发达人口稠密地区，由于走廊资源的缺乏，遇到了种种阻力。
7 [$ G$ W, T. ]& v; C$ h, }    最近，国家电网公司已经明确各省电力部门，必须充分利用现有的电力走廊资源，制定提高送电线路耐受温度的技术，要采用耐热导线，增强热稳定水平提高线路的输电能力。将提高输电线路导线的运行温度，作为电网改造的重要手段。国家决定启动特高压工程，其中一个重要理由：就是一条特高压线路走廊相当于五条超高压线路走廊的输送容量，以单回路计，单位走廊面积的输送电力可提高到三倍以上。
9 I: d- n+ m5 g3 F. {5 z! M9 P    在线路狭窄地区，只需要更换相近截面规格的铝线耐热铝合金导线，基本上不需要征用土地更换铁塔，就能满足增加输电容量的要求，使原有线路提高了输电容量40%至60%，不仅节约了大量的工程投资、架塔所需的宝贵的土地资源，而且施工快速，产生了明显的经济效益和社会效益。
    专家分析指出，由于长期以来电网建设投入不足，电网建设欠帐较多，跨区跨省联络线路，大电源送出线路和负荷中心输入线路"卡脖子"现象比较普遍，配网供电能力也相对不足，在一定程度上存在"送不出，落不下，用不上"的问题，制约作用明显，难以满足日益增长的人民生产生活的实际需要。以60%IACS耐热铝合金输电导线改造城乡电网，既节约又环保还能增加输电能力，是一项"绿色制造"的示范项目，具有重大推广应用价值。
    目前，我国架空输电线路所使用的导线基本上仍旧是传统的钢芯铝绞线（LGJ），由于其耐热性能相对较差，输电容量受到一定限制而且输电损失较大。而高强度耐热铝合金是具有较高的抗拉强度又有很好耐热性能的铝合金导体材料，做成导线后使用温度高、耐热性好、载流量大、抗拉力大等突出优点，在国外已普遍使用，效果良好。特高强度耐热铝合金导线用于旧线路改造，增容效果突出，并可节约大量的金属材料和基建投资，尤其适用于需要高强度、容量大的线路，在长距离、大跨越、超高压输电中，独占优势,在电网改造中，是既先进又经济的好产品，它是普通钢芯铝绞线的更新换代产品，也是节能、节材、节地（节约输电走廊）的产品，如大跨越线路，可显著地提高输送容量和线路安全性。特高强度耐热铝合金导线的使用将带来显著地社会、经济效益。将成为我国在大跨越输电线路中一种非常重要的新型架空导线。
" e6 p4 {, g8 U% l( L5 \, Z! u    在我国电力线路建设中，特别是在西部地区，遇到越来越多的大跨越或者大落差的区域，需要使用既能输送大电流，又能承受大张力的导线。使用耐热铝合金导线的单价虽然是普通导线的1.58倍，但它比使用普通导线的线路综合造价要低许多。因为它可代替普通架空导线，节约土地资源，而且使线路结构简化，省去许多零部件，在相同导电截面的输电线路上不需要大的投入，尤其在线路走廊狭窄地区，只需要更换相近导电截面的导线，基本上不需要更换铁塔既能满足强度和导线对地尺度安全的要求，可在150℃高温下正常输电（普通导线最高工作温度只有90℃），同时增加了40%～60%的输电容量。由于导电率的提高，可使线路工程节省大量投资。据测算，导电率相差1个百分点，在220KV电压条件下，经济电流密度输送，按现行电价计算，每公里减少电力损耗将达20万元左右。

seaskyrxl

110kv架空线选什么型号的?它的选择和变压器有什么关系?高手请指教,谢谢

^_^

都是牛人啊，以后也要做牛人啊。

dqyxlsz11

这些新技术的成本投入比现在的技术高多少呀，什么时候才推广

onetwo

了解了，学习一下新知识

ylq2008

又了解了点新知识,感谢!

lygycep

感谢楼主提供！

shallin

目前我国还出现了同塔多回输电线路,在提高输送功率的情况下,还可节约线路走廊!

lnnkl588

我感觉新知识是要学习的
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( b' _5 D+ @: ~8 Z但是按照目前的情况来看
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: q# |. w: F# k5 _3 J4 h实行起来还是有难度的

hillsea2008

谢谢