高压直流输电线路导线选型研究

高压直流输电线路导线选型研究
摘要：导线选型是输电线路工程规划建设过程中重要的一环，导线选型的结果
直接影响输电线路的安全性、可靠性和经济性。

在保证系统安全的情况下，研究
输电线路导线选型有着十分现实的意义。

基于此，本文主要针对高压直流输电线
路导线选型方面的内容进行了分析探讨，以供参阅。

关键词：高压；直流输电线路；导线选型
引言
高压直流架空输电线路导线选型研究是电力系统合理规划的一项重要内容。

作为电力工程前期工作的重要组成部分，导线型号的合理选择。

能够使输电
线路建设达到安全可靠、经济合理、技术先进、便于施工和维护的目的。

1新型导线介绍
一直以来，我国输电线路导线仍以技术成熟、价格相对较低的钢芯铝绞线为主，国内近年来陆续建成的特高压交直流线路普遍釆用大截面钢芯铝绞线。

相对
于传统的钢芯铝绞线，新型导线在特高压方面应用比较少。

目前新型导线主要有
中强度全铝合金导线、高强度全铝合金绞线、铝合金芯铝绞线、耐热铝合金绞线
系列、钢芯软铝绞线系列、高导电率硬铝型线、钢芯铝合金绞线、碳纤维合成芯
铝绞线、间隙型钢芯铝合金绞线、锡包殷钢芯铝合金绞线。

2新型导线存在的一些问题
新型导线与普通导线相比，虽然在理论上具有很多优势，但是往往缺乏运行
的经验，某些潜在的问题可能尚未暴露出来。

例如：全退火软铝绞线的架设技术
问题，由于全退火铝十分柔软，所以在施工架设线路时容易划伤导线，出现潜在
的缺陷几率增加；殷钢导线虽然具有比较好的热膨胀性能，但是殷钢中镍的含量
很高，价格相对比较昂贵，大量的用于输电线路比较浪费国家金属资源；碳纤维
复合芯是一种热固树脂基体复合材料，其长期物理化学性能取决于树脂基体材料
的性能，因此其长期性能有待工程实践验证。

所以，对于新型导线要持谨慎态度，不宜大面积推广，应当先以试点的方式积累运行经验。

并注意数据的积累和运行
中的监视，总结经验。

3高压直流输电线路导线选型方法
3.1导线总截面积和导线型号
经济电流密度的选择对导线选型意义重大，我国现行经济电流密度为1956年电力工业部参考苏联经验颁布的经济电流密度标准，已经不适应如今的电力工业
建设。

按照标准年最大负荷利用小时3000-5000小时，经济电流密度为
1.15A/mm2。

本文釆用全寿命周期费用计算方法估测模拟建设线路的经济电流密
度为0.8-1.0A/mm2。

本文的模拟线路额定电流4687.5，按照老的设计标准铝截面
为4076mm2，按新方法设计铝的总截面积在左右4688-5860mm2，导线选型时铝
截面增大612-1784mm2。

3.2导线分裂根数和分裂间距
本文分析模拟建设线路的极导线釆用6分裂，间距为450mm，子导线截面在861-97.16mm2之间的方案以满足电磁环境指标。

釆用6分裂以上方案会导致极
导线机构过于复杂，风荷载增加，施工难度加大，运行维护困难，6分裂以下方
案造成子导线截面超1000mm2，截面过大，生产难度提高，价格上涨，施工难度也相应增加。

分裂间距在电气特性与抑制导线次档距震荡取平衡值，并兼顾国内
设备制造情况。

3.3导线的输送能力
通过导线载流量分析导线输送能力，载流量为481-992A，输送容量8074-
9523MW，传输效率92.54-94.55%，均能满足系统需求。

所选导线中钢芯铝绞线
的截面973.16mm2，拉重比为7.67Km，传输效率94.312%；中强度全铝合金绞线
的截面940.22-973.16mm2，拉重比为8.33Km，传输效率94.35%；高强度全铝合
金绞线的截面921-930mm2，拉重比为10.69-11.42Km，传输效率93.55%；钢芯铝合金绞线和EST钢芯铝合金绞线的截面861-879.41mm2，拉重比为11.75-12.17Km，传输效率92.54-92.69%；铝合金芯铝绞线的截面942-945mm2，拉重比为7.16-
7.37Km，传输效率94.29%，高导电率硬铝型线的截面908.3-939.62mm2，拉重比
为7.10-7.16Km，传输效率94.47%。

上述新型导线弧垂特性均好于常规的钢芯铝
绞线，但是高强度全铝合金绞线和钢芯铝合金绞线与EST钢芯铝合金绞线的张力
为常规钢芯铝绞线的115-143%且传输效率为92.54-93.55%，其他线型张力为常规
钢芯铝绞线的79-95%且传输效率均大于94%。

因此排除掉高强度全铝合金绞线和
钢芯铝合金绞线与钢芯铝合金绞线。

3.4导线的电场效应
综合分析：导线分裂根数越多，导线表面标称场强越大；子导线根数越少，
地面标称场强越小，子导线根数越多地面标称场强越大：对地距离越高地面标称
常强越小；在对地距离相同的情况下两极间的间距越大地面标称场强越大；在导
线结构、导线对地距离和极间距离均相同的情况下，地面标称常强随导线分裂间
距的增大而逐渐增大，且接近线性关系。

3.5无线电干扰预估计算
通过对各型导线无线电干扰计算，所选各型导线在设定的线路参数下均能满
足要求。

在输电线路设计时，可以适当的增加导线的分裂根数和子导线直径、适
当增加输电线路的极间距，以及选择合理的子导线的分裂间距，这些合适的措施
可以降低输电线路的无线电干扰水平。

但当导线的分裂根数较多时，此时，增加
子导线直径对于降低无线电干扰水平已不太明显。

并且，分裂根数太多将加大输
电线路设计和制造，以及施工时安装与建设完成之后运行维护的难度，过大的分
裂数没有太多的意义。

3.6可听噪声预估计算
太文釆用BPA和EPRI公式对所选导线进行噪声预估计算，两种方法计算结果
相近均小于50Db（A），并对不同极间距和对地高进行对比分析。

输电线路极导
线采用对称分布，增加分裂数目和加大分裂子导线直径，这些措施可有效降低导
线表面电场强度，从而达到降低可听噪声的目的。

这些措施对于减少可听噪声都
是有效的，但势必增大导线的投资或增加施工运行维护的难度，因此对应不同的
工程实际要求，选择釆用合适有效且经济的方法。

3.7导线机械特性
对中强度全铝合金绞线、铝合金芯铝绞线、高导电率硬铝型线与钢芯铝绞线
的机械特性比较。

新型导线的截面均小于钢芯铝绞线；中强度全铝合金绞线的弧
垂特性较钢芯铝绞线好，其他导线劣于钢芯铝绞线，弧垂较钢芯铝绞线略大；新
型导线的破断力均小于钢芯铝绞线，过载能力均略小于钢芯铝绞线；在满足悬点
应力条件下最大允许高差差距不大；导线的铝部应力在68-88N/mm2，均能够满
足输电线路工程的需求；中强度全铝合金绞线、铝合金芯铝绞线的水平荷载与钢
芯铝绞线相差小于2%、高导电率硬铝型线水平荷载比钢芯铝绞线小10%，新型
导线的垂直荷载均小于钢芯铝绞线；中强度全铝合金绞线张力为钢芯铝绞线的90%
左右。

铝合金芯铝绞线、高导电率硬铝型线张力是钢芯铝绞线的71%-82%，同种
类型导线张力差距不大。

3.8全寿命周期内导线经济性
本文采用年费法计算分析导线的经济性。

通过计算线路电阻估算出线路的电
阻损耗，按照电阻损耗占电能损耗98%的比例估算线路的电能损失。

再根据不同
的资金回收率、不同的电价和年最大负荷小时数计算出各种导线不同运行状态下
的年费。

在建设工程导线选型时，一般情况下的基本方案往往会采用普通的钢芯
铝绞线，因为其生产工艺成熟，在实践经验中大量使用，制造价格便宜，施工工
艺简单等等原因。

比较中强度全铝合金导线与钢芯铝绞线发现，最大负荷利用小
时数越大，年费用越低；电价越高，年费用越低；资金回收率越高，年费用越低。

从结果中看出，在模拟建设工程中，通过本文的方法选出了最合理导线，进而产
生明显的经济效益。

结束语
总而言之，导线选型是解决髙压、超高压、特高压输电关键技术的重要课题，它对特高压输电线路的输送容量、传输特性、电磁环境问题包括电场效应、无线
电干扰、可听噪声等、走廊宽度，以及导线、铁塔、基础、绝缘子和金具等各方
面的技术经济指标都有很大的影响，导线选型的目标是确保输电线路工程的安全性、经济性和满足环保要求。

因此，导线选型对输电线路攻克技术难关和降低工
程造价有着十分深远的意义。

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