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来源：职称驿站所属分类：材料科学论文 发布时间：2012-11-03浏览：27次
摘要：本文通过对耐热铝合金导线特性的分析，论述了耐热铝合金导线在线路增容改造中的应用及前景分析。
主题词：线路增容,耐热铝合金导线
根据泰州市电网规划，泰州境内的35千伏变电站将降压为开闭所或升压改造为110kV变电所;由于35千伏九龙变、永安变于2013年以后进行升压改造。又由于九龙、永安地区负荷增长速度较快，35kV九龙变、永安变目前为2台2万kVA主变，其进线均为2条LGJ-120/20导线。LGJ-120/20线路的最大输送负荷为2.3万kVA(夏季高温时则仅为1.9万kVA)，若某个变电所的两条进线中任意一条停运时，剩余的一条将无法供应全部负荷，形成线路“卡脖子”的状况，此时需要其他变电所代供或限制部分负荷，势必对供电可靠性及公司经济效益带来很大的影响。彻底解决该问题的办法，只有对这些变电所的至少一条进线进行增容。
传统的增容改造方案有以下几种：一是对原线路进行换线改造，将LGJ-120/20导线更换为LGJ-240/30导线，更换所有的杆塔或在原线路中插入杆塔，缩小档距、同时减小导线的使用张力;二是再建第三或第四条进线。这两种方法投资过大，尤其是后者，不仅需建设线路，还要增加变电所的扩建，对将要进行升压改造的变电站而言，必将造成投资的浪费，因此存在很大的应用局限性。
耐热铝合金导线是一种性能良好的特种导线,它具有良好的性能价格比,比使用普通导线的综合造价要低许多。在输电线路上推广应用耐热铝合金导线具有显著的经济效益和社会效益。耐热铝合金导线的开发及应用为解决该问题提供了全新的思路。美国早在上个世纪60年代对耐热铝合金的材料进行了研究，日本在开发和研制耐热导线方面进展很快，率先开发出在铝中添加一定含量锆的耐热铝合金导线，并于上世纪60年代开始在输电线路实际应用。在不降低导线抗拉强度和导电率的情况下，提高其耐热性，在原有线路上更换耐热铝合金导线，使传输容量成倍增加，满足了日本国日益增长的供电需求。我国武汉电缆(集团)有限公司开发研究的耐热铝合金导线于1989年通过了能源部、机电部的联合鉴定，随着电力工业的不断发展、城网改造的逐步推进，耐热导线在新建改建扩容线路上逐渐得到广泛的应用。
普通钢芯铝绞线因铝的软化温度低，耐热性能差，按照电力规范其最高工作温度为70℃。耐热铝合金导线由于在铝中添加少量的锆元素，提高了铝合金的再结晶温度，高温下的机械性能得到很大的改善，且对导电率的影响很小，因此其连续工作温度可达150℃。允许工作温度的差别使得耐热铝合金导线允许通过的电流比普通导线要大得多，如普通LGJ-150导线在环境温度为25℃时安全电流为469A(环境温度为40℃时则降为360A)，而耐热NRLH58GJ-150/20导线在环境温度为40℃时其安全电流可达699A。一条35kV耐热型NRLH58GJ-150/20铝合金导线的线路理论上可供4.24万kVA的负荷。这样，在老线路上进行改造，将导线更换为耐热铝合金导线，在不改变原有线路铁塔及基础的情况下，即可以达到线路增容的目的。
架空导线因温度变化而伸缩，与这种伸缩相对应的就是导线弧垂的增加。对已架设导线的线路，更换耐热铝合金导线后，当温度的上升超过以往最高使用温度时，导线的弧垂将比更换前更大而带来问题。由于我国尚无法生产温度-弧垂变化较小的高强度钢芯铝绞线，对于因温度造成的影响只能通过提高杆塔的高度及缩小档距的方法来解决因工作温度的上升而导致弧垂增加的问题。
除高温时导线弧垂增大外，耐热铝合金导线还存在输电损耗加大及单价较高的缺点。耐热铝合金导线的导电率比普通电工铝略有下降，如NRLH58GJ-150/20导线的直流电阻为0.2083Ω/km，略大于普通LGJ-150/20导线的0.1980Ω/km，使用耐热铝合金导线在常温下的输电损耗将比普通钢芯铝绞线约大5%,在发热状态时损耗相对要更大一些。此外由于耐热铝合金导线生产工艺较复杂及尚未大面积推广使用等原因，目前其单价较高，如NRLH58GJ-150/20单价为2.4万元/吨左右，而同截面的普通LGJ-150/20导线单价为1.7万元/吨左右。但与此同时，在承载相同电流的情况下，由于导线截面相对较小，杆塔及基础的投资相比普通钢芯铝绞线要小得多。
在扩容改造工程中, 满足系统负荷需要的情况下,采用耐热导线相比于普通钢芯铝绞线，其优点也是很明显的：1.导线截面不需增加2.杆塔基础不需补强3.杆塔高度不需加高4.建设周期缩短。因此整体改造费用要比普通钢芯铝绞线要小。参照耐热铝合金导线的参数及其应用实例，使用耐热铝合金导线及普通LGJ-240/30导线对泰州35kV永安变电所进线(35kV口刁线永安支线)进行改造，技术经济分析如下：
方案一：更换35kV口刁线永安支线导线为NRLH58GJ-150/20。其中更换单回路导线约为3.5km，更换与35kV口宣线永安支线同杆双回路的导线6km，与之同杆架设的35kV口宣线永安支线导线作应力放松处理，需NRLH58GJ-150/20导线约16T，NRLH58GJ-150/20单价为2.6万/T;更换口岸变出线段电缆改为单芯YJV-300 约500米;更换因导线工作温度升高而造成交跨不足的杆塔约8基。改造费用约为140万元，受停电时间影响，工期约需45天。
方案二：35kV口刁线永安支线全线改造，导线更换为LGJ-240/30。由于原有线路的铁塔最大适用导线型号为LGJ-150,受原有线路通道的限制，无法在原有线路上直接进行线路盖在，只能重新选择新的路径。需用LGJ-240/30导线27T，铁塔38基;更换口岸变出线段电缆改为单芯YJV-300 约500米。改造费用约400万元，工期约需80天。
方案一投资少，较方案二节约投资约65%，工期节约35天，缺点是在原线路上进行改造，停电施工时间较长;方案二投资大，工期长，又需占用新的通道。对比分析两个方案，采用耐热铝合金导线的方案一无疑是最佳选择方案。
从以上改造方案分析可看出，耐热铝合金导线与以往使用的钢芯铝绞线相比虽有导线价格高，在高温使用时输电损耗加大等缺点;但是作为增加线路容量的措施，从铁塔建造更换、特殊架线施工、增加导线截面、加大占用空中电力通道、新征用地等技术经济比较来看，其缺点完全可弥补。特别是对于其高温使用时线损加大的问题,正常运行方式下可限制其正常工作温度,当系统运行方式改变时再让其承担输送大负荷的任务,这样即使是线损加大,也是有限的。
在某些特殊情况，如用户业扩增容，需要以较低电压等级供应较高的负荷时，使用大截面的普通铝绞线(截面300mm2以上)，技术经济性较差;对用户而言，虽然线损加大一些，但总比一次性投入过大所带来的经济性更好一些。
《耐热铝合金导线在泰州电网建设中的应用研究》
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文章名称： 耐热铝合金导线在泰州电网建设中的应用研究
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