浅谈增容导线在工程实际中的选用
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【摘 要】为满足厦门岛内电力负荷发展需要，缓解安兜变和东渡变的供电压力，并加强岛内110 kV配网结构，提高系统供电可靠性，厦门电网计划于2017年建成220 kV松柏变电站一期，并配套将已建东渡-半兰山和东渡-安兜220 kV线路开断接入松柏变供电，同时对开断后形成的东渡-松柏220 kV双回线路导线进行增容改造，以满足系统输送容量要求。
【关键词】线路工程;增容改造;膨胀系数;对比分析
【中图分类号】TM75 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）05-0135-03
0 前言
厦门借经济特区建设30周年，积极推进厦门市综合配套改革，随着金砖五国会议的临近，地铁1号线、2号线相继开工建设，以及厦门火车站改扩建等大型基础设施项目有序地推进，厦门市将迎来新一轮的经济建设浪潮，社会用电需求与日俱增，电力先行的步伐更是任重道远。为缓解市区安兜变和东渡变的供电压力，加强岛内110 kV配网结构，提高供电可靠性，于2017年建成220 kV松柏变电站一期，并配套将已建东渡-半兰山和东渡-安兜220 kV线路开断接入松柏变供电，同时对开断后形成路径长度为3 km的东渡-松柏220 kV双回线路导线进行增容改造，以满足系统输送容量要求。
原线路东渡-半兰山和东渡-安兜220 kV线路为同塔双回线路，始建于1987年，导线型号为2×LGJ-240/30型钢芯铝绞线，单回路长期允许输送容量为340 MVA（环境温度为40 ℃、导线温度为70 ℃）。全线采用双回路铁塔架设，主要气象条件：离地15 m高度处大风35 m/s，覆冰0 mm。铁塔主要设计条件：离地15 m高度处大风35 m/s，覆冰0 mm，适用导线型号为2×LGJ-300/25型钢芯铝绞线，安全系数取2.5。
根据厦门市电网规划，东渡-半兰山和东渡-安兜220 kV线路开断后形成的东渡-松柏220 kVI、Ⅱ回线路在系统发生线路N-1的情况下，单回路远景规划最小输送容量应不小于722 MVA（环境温度为40 ℃，对应需选用常规导线型号为2×JL/G1A-630/45型钢芯铝绞线），而原线路单回路长期允许输送容量仅为340 MVA，不满足系统输送容量要求，所以需对其进行增容改造。工程建设地点为厦门市湖里区仙岳山公园。
1 增容改造方案的选择
输电线路增容改造常用的几种方案如下：①开辟新走廊并采用满足输送容量要求的国网标准物资导线及相关典设塔形、金具新建输电线路;②拆除可结合的旧线路导地线及杆塔，采用普通常规大截面导线及与之匹配的杆塔全线重建;③在尽量利用已建杆塔的基础上，更换普通大截面导线，放松导线张力，局部采用增加或顶高直线杆塔以解决因放松导线张力引起的弧垂增大而产生的对地或交叉跨越安全距离不足问题[1];④更换原线路导线为截面相当的低弛度耐热导线，无需增加杆塔。可见，方案①、②、③均需增加杆塔，不仅存在选址、征地、青赔、林木砍伐等政策处理问题，同时基坑开挖、杆塔组立都将造成原线路停电时间长等影响，不适用于本工程建设地点为厦门市湖里区仙岳山公园的地理环境及岛内供电负荷紧张的形势。故本工程增容改造方案优选方案④，届时新导线架线时利用旧线带新线施工，不仅可减少政策处理带来的建设工期不可控问题，也减少了对植被的破坏，真正实现资源节约型、环境友好型的电网建设理念。
2 增容改造的技术要求
采用增容导线对线路进行增容改造的同时，对线路的基本设备如杆塔、基础、走廊宽度等不进行大的改动，从技术方面需要满足以下几点要求：①载流量满足系统输送容量要求;②导线在满足输送额定载流量时，其线温值对应的弧垂特性与原线路导线的弧垂特性略小或相近，以满足对地及交叉跨越安全距离的要求;③增容导线引起的杆塔荷载比原线路导线的荷载略小或者相近，确保旧线路设备不超条件使用;④塔头间隙满足安全距离要求;⑤导线型号已列入国家电网公司标准物资采购目录。
3 导线型号的选择
3.1 导线初选
根据国网公司标准物资采购目录，收集各厂家的技术资料，结合已挂网具有运行经验的导线形式，本工程选择2×STACIR/AW-160/35型铝包殷钢芯超耐热铝合金绞线和2×JRLX/T-240/28型碳纤维复合芯导线进行载流量核算及经济比较，并与原线路导线进行弧垂特性、铁塔荷载等方面的技术比较，以优选导线。各种导线的机械特性见表1。
3.2 技术比较
3.2.1 载流量核算
铝包殷钢芯超耐热铝合金绞线的铝部分添加具有耐热性能的金属锆，长期允许运行线温达230 ℃;碳纤维复合芯导线的铝部分采用具有高温特性的退火软铝线，长期允许运行線温达180 ℃。不同导线在允许线温范围内对应输送容量见表2。
由表2可知，导线在允许线温内的输送容量均满足系统722 MVA的要求。
3.2.2 弧垂性能对比
（1）在控制张力满足杆塔使用条件的情况下，要求增容导线最大使用张力与原线路铁塔适用导线LGJ-300/25允许最大使用张力相当或更小。
根据规程规定导线在弧垂最低点的设计安全系数应不小于2.5的前提下，所选导线最大使用张力均在铁塔适用允许张力范围内（见表3）。
（2）为满足架线后导线在最大弧垂工况下对原地面设施交叉跨越的安全距离要求，新导线弧垂特性与原线路导线LGJ-240/30应相当或更小。
由表4可知，所选导线在满足系统输送容量对应线温的弧垂特性均优于原线路，导线对地及交叉跨越距离满足安全净距要求。
3.2.3 铁塔荷载比较
表4中，已将导线张力折算到铁塔允许张力范围，且STACIR/AW-160/35型铝包殷钢芯超耐热铝合金绞线及JRLX/T-240/28型碳纤维复合芯导线的综合截面积、外径尺寸、单位重量均小于原线路导线，计算水平及垂直荷载均小于原线路，故铁塔荷载满足受力要求。
3.2.4 线夹要求
铝包殷钢芯超耐热铝合金绞线和碳纤维复合芯导线因其允许运行线温高的特殊性，所以耐张线夹、接续管等与导线直接接触的金具均需使用与导线匹配的耐热金具。
3.2.5 施工要求
铝包殷钢芯超耐热铝合金绞线为全金属结构，同常规钢芯铝绞线一样可以采用人工放线，市面上绝大多数施工辅助器具均可采用，压接施工方法与普通钢芯铝绞线的配套金具相同;而碳纤维复合芯导线导线外层采用导电率最高的铝股，需采用张力放线，对张力的控制精度要求高，对施工器械、场地的要求也高，施工工艺步骤多而复杂，若施工方法或工艺选择不当，则容易发生外层软铝线划伤、导线松股、起灯笼、抽芯、碳纤维折断等事故。
3.3 经济比较
根据表5可知，拟选导线在技术均满足工程要求的前提下，铝包殷钢芯超耐热铝合金绞线的本体投资小于碳纤维复合芯导线。
4 结论
综上对比分析，本增容改造工程选择施工工艺简单、投资费用少的铝包殷钢芯超耐热铝合金绞线。该型导线的承载部分为铝材中添加金属锆，提高了耐热性能。承力部分的铝包殷钢芯是由铁和镍组成的具有低膨胀系数的合金，当导线工作线温低于拐点温度时，导线的线膨胀系数为承载与承力部分的综合膨胀系数;当工作线温高于拐点温度时，由于耐热铝合金线与殷钢芯存在较大的线膨胀系数差异，导线的承力全部转移到殷钢芯上，耐热铝合金线不再承受导线张力，此时殷钢芯线膨胀系数即为铝包殷钢芯超耐热铝合金绞线的线膨胀系数[1]，为殷钢导线实现倍容，而且能保持低弛度。
参 考 文 献
[1]刘素伊.倍容量导线在廊坊110 kV输电线路增容改造中的应用[J].硅谷，2012（21）.
[2]余虹云.耐热导线应用技术[M].北京：中国电力出版社，2008.
[3]王高益.浅谈耐热导线在海南电网的应用[J].电力技术，2010（7）.
[责任编辑：陈泽琦]
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