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【摘 要】 本文主要分析了节能型导线的相关问题，探讨了节能型导线施工的选择和应用方法以及要点，可以为节能型导线的施工提供必要的参考，提高施工的水平。
【关键词】 节能型导线；施工；选择；应用
一、前言
为了减少输电线路电能的损耗，节能型导线也开始被广泛关注，在使用节能型导线的过程中，一定要选择合理的型号，并结合工程实际，确保施工的质量，这样才能够提高节能型导线的使用效果。
二、节能导线原理
可以证明，架空输电线路的导线直流电阻大小决定了输电线路损耗的多少。目前，输电线路工程中广泛应用的钢芯铝绞线输送电能部分为铝导体，性质为“电工硬铝”，导电率介于“61～61.5%（IACS）”之间。试想，若能尝试将直流电阻降低以便提高导电率，必将降低电能的传输损耗，带来可观的经济效益。
国网公司提出的节能型导线，主要分为三种类型：
1.钢芯高导电率铝型线绞线采用导电率63%的IACS硬铝型线做导体层，高强度钢线作为承力构件的型线同心绞线架空导线。导体单线采用“Z/S”型线结构替代圆线，可以获得较大的导体截面利用率。也就是说，在相同直径时，型线绞导线可以获得更大的导线截面，提高电能输送能力。在截面相同时，型线绞导线具有较小的导线截面，可以在满足系统输送要求得情况下降低荷载，节省杆塔和基础工程量，从而降低工程造价。
2.铝合金芯铝绞线采用导电率53%的IACS高强度铝合金芯替代普通钢芯铝绞线中的钢芯和部分铝绞线，使得“承力构件”具有导电能力。经过改进后的铝合金芯铝绞线直流电阻比普通绞线小，提高了线路输送能力。
3.中强度全铝合金绞线采用导电率58.5%的IACS中等强度铝合金材料替代普通钢芯铝绞线中的钢芯和全部铝绞线，进一步减小了导线的直流电阻，提升线路输送能力。
分析三种导线节能原理后可知，铝合金芯铝绞线和中强度全铝合金绞线都是采用了“替换材料”的方式降低直流电阻获得更大的输送能力。钢芯高导电率铝型线绞线则是改变了导线布置结构，部分“替换材料”用于增强输送能力。
三、节能导线的选型方法
某地区110kV输电线路工程，电压等级110kV，同塔双回路架设，新建线路长约30km，沿线海拔高度360m～390m。
根据系统输送容量的要求，初步确定输电线路导线截面和分裂型式后，主要从电气性能、机械性能和经济性能三个方面对各导线进行比较，最终通过年费用最小法确定线路工程采用的节能导线型号。
1、电气性能比较
电气性能比较主要包括电磁环境、导线载流量、电能损耗三个方面。
（一）电磁环境
输电线路的导线截面和分裂型式应满足电晕、无线电干扰和可听噪声的要求，三种节能导线和普通钢芯铝绞线相比，导线结构相同，都采用同心绞方式，等外径下电磁影响也相同，无需特别考虑。
（二）导线载流量
在事故运行方式下，交流输电线路可能出现的最大容量由系统的过负荷能力所决定。导线载流量与导线所处气象条件（环境温度、风速、日照强度）有关，在计算导线载流量时，应使导线不超过某一温度，目的在于使导线在长期运行或在事故条件下，不因为导线温升而影响导线强度，以保证导线的使用寿命。
钢芯铝绞线连续允许使用温度为70～80℃，若温度升高，会恶化导线的综合性能。《110～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）中规定，验算导线允许温度宜采用70℃，必要时可采用80℃进行计算。
计算中环境温度为最高气温月的平均气温，根据当地气象统计资料，计算导线载流量的环境温度取35℃。日照强度0.1w/cm？，风速0.5m/s，导线表面辐射、吸热系数均取0.9，根据《110～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）条文说明5.0.6公式计算。
以本工程为例，共选择了4种240mm？截面的导线进行比较，分别为：钢芯铝绞线JL/G1A-240/30、钢芯高导电率铝绞线JL（GD）/G1A-240/30、铝合金锌铝绞线JL/LHA1-135/140和中强度铝合金绞线JLHA3-275。经计算，各导线的载流量和极限输送功率相差不大，节能导线要比普通导线高出1.3～3.1%。
（三）电能损耗
主要包括电阻损耗和电晕损耗，当相导线分裂型式以及子导线外径相同时，三类节能导线与普通钢芯铝绞线的电晕损耗相同，主要的区别在于交流电阻损耗。按照《国家电网公司关于加强输电线路节能导线推广应用工作的通知》（国家电网基建〔2013〕99号）中附录B“導线设计选型方法”中电阻损耗的计算方法来计算交流电阻损耗。
经计算，各导线电阻损失相差不大，当线路的输送功率较大时，其交流电阻损失也就越大；由于高导电率钢芯铝绞线JL（GD）/GIA-240/30、铝合金芯铝绞线JL/LHA1-135/140和中强度全铝合金绞线JLHA3-275的节能效果较好，故其电阻损失较少，在输送功率较大的线路其节能效益更明显。
2、机械性能比较
机械性能比较主要包括弧垂特性、悬点应力、覆冰过载能力、风偏角、导线对杆塔荷载的影响等。以本工程为例，将相关计算结论叙述如下：
导线的弧垂特性与导线的计算拉断力、铝钢截面比、自重等因素有关，本工程中，中强度全铝合金绞线JLHA3—275弧垂特性最好，普通钢芯铝绞线JL/G1A-240/30、钢芯高导电率铝绞线JL（GD）/G1A-240/30和铝合金芯铝绞线JL/LHA1-135/140导线弧垂特性基本相同。
由于中强度全铝合金绞线JLHA3-275单位重量轻，导线张力大，因此导线弧垂、过载冰厚均较好；而铝合金芯铝绞线JL/LHA1-135/140的过载冰厚稍差；钢芯铝绞线JL/G1A-240/30和高导电率钢芯铝绞线JL（GD）/G1A—240/30覆冰过载能力居中。 各导线的水平荷载相差不大；钢芯铝绞线JL/G1A-240/30和高导电率钢芯铝绞线JL（GD）/G1A-240/30的荷载基本相当。铝合金芯铝绞线JL/LHA1-135/140和中强度全铝合金绞线JLHA3-275的垂直荷载相对较小。由于中强度全铝合金绞线JLHA3-275的张力较大，转角塔单位重量也最大，使用这种导线经济性比较差。
铝合金芯铝绞线JL/LHA1-135/140和中强度全铝合金绞线JLHA3-275的垂直荷载相对较小，导线风偏角相对较大，需注意验算塔头间隙。
3、经济性能比较
导线的经济性能比较，主要是采用年费用最小法计算各导线折算到工程投运年的年平均费用，具体的计算方法可参考电力工业部（82）电计字第44号文《颁发“电力工程经济分析暂行条例”的通知》第十五条经济计算。本工程中，采用三种节能导线节能效果良好，在输送功率高、损耗小时数多时，其年费用相对钢芯铝绞线具有一定的优势。钢芯高导电率铝绞线JL（GD）G1A-240/30年费用在三种节能导线中相对较高，铝合金芯铝绞线JL/LHA1-135/140的年费用最低，经济性最好，中强度全铝合金绞线JLHA3-275的年费用居中。
四、节能型导线经济效益
针对与多回路输送容量达到3232MW的常规500kV交流性线路，耐张塔比例达到0.1、经济性使用寿命为30年、施工周期为2年，一次投资为70%、二次投资为30%。年损耗上线为3750小时、电力施工回收率为10%，三种绞线分别按原价格的5%、20%和24%上浮，比较节能导线与常规钢芯铝绞线的经济性很好；当采取常规设计塔型模式的情况下，高导电率铜芯铝绞线每年费用比较低，当使用新设计塔型模式，高导电率钢芯铝绞线与铝铁合金芯铝绞线维护费用相差比较小，因为低强度全铝合金闸线的导线一次性投资较大、塔自身重量符合较大，当年投资费用计较高吗，高导电率钢芯铝绞线和铝合金芯铝绞线1.7～4.5年即可回收投资，但是中强度全铝合金线路就需要4.4～8.5年。
五、节能型导线选型应用总结
1、过载情况60%RTS时，JLHA3-425各层应力分配均匀，即使过载也具有足够的安全系数；而JL/LHA2-210/220在过载情况下，铝股应力分配比例相对较大。
2、新型节能导线在不增加杆塔基础投资的条件下，投资效益更明显。线路损耗小时直接影響节能导线的使用效益，在上网电价、年回收率水平相同的情况下，线路的节能导线损耗小时数越大，使用效益越明显。
3、对于导线截面较小的线路，由于导线交流电阻的绝对值较大，造成交流电阻值的差异较大，节能效果更明显。而此时导线差价在年费用中所占的比重相应减小。随着导线截面的增加，导线本身的价差将在年费用中所占的比重增大。
4、随着制造工艺的日渐成熟、进步，新型节能导线价格相对普通导线有下降趋势，因此节能导线的适用范围及效益将进一步提高。
六、结束语
综上所述，节能型导线的选择和应用必须要结合工程的实际，不可盲目的选择，避免导线的使用效果不佳，因此，分析节能型导线在施工中的选择和应用非常有必要。
参考文献：
[1]国家电网公司输变电工程通用设计—110kV输电线路分册，2011.
[2]韦洁.用节能导线“编织”资源节约型电网[N].国家电网报，2012.13.
【关键词】 节能型导线；施工；选择；应用
一、前言
为了减少输电线路电能的损耗，节能型导线也开始被广泛关注，在使用节能型导线的过程中，一定要选择合理的型号，并结合工程实际，确保施工的质量，这样才能够提高节能型导线的使用效果。
二、节能导线原理
可以证明，架空输电线路的导线直流电阻大小决定了输电线路损耗的多少。目前，输电线路工程中广泛应用的钢芯铝绞线输送电能部分为铝导体，性质为“电工硬铝”，导电率介于“61～61.5%（IACS）”之间。试想，若能尝试将直流电阻降低以便提高导电率，必将降低电能的传输损耗，带来可观的经济效益。
国网公司提出的节能型导线，主要分为三种类型：
1.钢芯高导电率铝型线绞线采用导电率63%的IACS硬铝型线做导体层，高强度钢线作为承力构件的型线同心绞线架空导线。导体单线采用“Z/S”型线结构替代圆线，可以获得较大的导体截面利用率。也就是说，在相同直径时，型线绞导线可以获得更大的导线截面，提高电能输送能力。在截面相同时，型线绞导线具有较小的导线截面，可以在满足系统输送要求得情况下降低荷载，节省杆塔和基础工程量，从而降低工程造价。
2.铝合金芯铝绞线采用导电率53%的IACS高强度铝合金芯替代普通钢芯铝绞线中的钢芯和部分铝绞线，使得“承力构件”具有导电能力。经过改进后的铝合金芯铝绞线直流电阻比普通绞线小，提高了线路输送能力。
3.中强度全铝合金绞线采用导电率58.5%的IACS中等强度铝合金材料替代普通钢芯铝绞线中的钢芯和全部铝绞线，进一步减小了导线的直流电阻，提升线路输送能力。
分析三种导线节能原理后可知，铝合金芯铝绞线和中强度全铝合金绞线都是采用了“替换材料”的方式降低直流电阻获得更大的输送能力。钢芯高导电率铝型线绞线则是改变了导线布置结构，部分“替换材料”用于增强输送能力。
三、节能导线的选型方法
某地区110kV输电线路工程，电压等级110kV，同塔双回路架设，新建线路长约30km，沿线海拔高度360m～390m。
根据系统输送容量的要求，初步确定输电线路导线截面和分裂型式后，主要从电气性能、机械性能和经济性能三个方面对各导线进行比较，最终通过年费用最小法确定线路工程采用的节能导线型号。
1、电气性能比较
电气性能比较主要包括电磁环境、导线载流量、电能损耗三个方面。
（一）电磁环境
输电线路的导线截面和分裂型式应满足电晕、无线电干扰和可听噪声的要求，三种节能导线和普通钢芯铝绞线相比，导线结构相同，都采用同心绞方式，等外径下电磁影响也相同，无需特别考虑。
（二）导线载流量
在事故运行方式下，交流输电线路可能出现的最大容量由系统的过负荷能力所决定。导线载流量与导线所处气象条件（环境温度、风速、日照强度）有关，在计算导线载流量时，应使导线不超过某一温度，目的在于使导线在长期运行或在事故条件下，不因为导线温升而影响导线强度，以保证导线的使用寿命。
钢芯铝绞线连续允许使用温度为70～80℃，若温度升高，会恶化导线的综合性能。《110～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）中规定，验算导线允许温度宜采用70℃，必要时可采用80℃进行计算。
计算中环境温度为最高气温月的平均气温，根据当地气象统计资料，计算导线载流量的环境温度取35℃。日照强度0.1w/cm？，风速0.5m/s，导线表面辐射、吸热系数均取0.9，根据《110～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）条文说明5.0.6公式计算。
以本工程为例，共选择了4种240mm？截面的导线进行比较，分别为：钢芯铝绞线JL/G1A-240/30、钢芯高导电率铝绞线JL（GD）/G1A-240/30、铝合金锌铝绞线JL/LHA1-135/140和中强度铝合金绞线JLHA3-275。经计算，各导线的载流量和极限输送功率相差不大，节能导线要比普通导线高出1.3～3.1%。
（三）电能损耗
主要包括电阻损耗和电晕损耗，当相导线分裂型式以及子导线外径相同时，三类节能导线与普通钢芯铝绞线的电晕损耗相同，主要的区别在于交流电阻损耗。按照《国家电网公司关于加强输电线路节能导线推广应用工作的通知》（国家电网基建〔2013〕99号）中附录B“導线设计选型方法”中电阻损耗的计算方法来计算交流电阻损耗。
经计算，各导线电阻损失相差不大，当线路的输送功率较大时，其交流电阻损失也就越大；由于高导电率钢芯铝绞线JL（GD）/GIA-240/30、铝合金芯铝绞线JL/LHA1-135/140和中强度全铝合金绞线JLHA3-275的节能效果较好，故其电阻损失较少，在输送功率较大的线路其节能效益更明显。
2、机械性能比较
机械性能比较主要包括弧垂特性、悬点应力、覆冰过载能力、风偏角、导线对杆塔荷载的影响等。以本工程为例，将相关计算结论叙述如下：
导线的弧垂特性与导线的计算拉断力、铝钢截面比、自重等因素有关，本工程中，中强度全铝合金绞线JLHA3—275弧垂特性最好，普通钢芯铝绞线JL/G1A-240/30、钢芯高导电率铝绞线JL（GD）/G1A-240/30和铝合金芯铝绞线JL/LHA1-135/140导线弧垂特性基本相同。
由于中强度全铝合金绞线JLHA3-275单位重量轻，导线张力大，因此导线弧垂、过载冰厚均较好；而铝合金芯铝绞线JL/LHA1-135/140的过载冰厚稍差；钢芯铝绞线JL/G1A-240/30和高导电率钢芯铝绞线JL（GD）/G1A—240/30覆冰过载能力居中。 各导线的水平荷载相差不大；钢芯铝绞线JL/G1A-240/30和高导电率钢芯铝绞线JL（GD）/G1A-240/30的荷载基本相当。铝合金芯铝绞线JL/LHA1-135/140和中强度全铝合金绞线JLHA3-275的垂直荷载相对较小。由于中强度全铝合金绞线JLHA3-275的张力较大，转角塔单位重量也最大，使用这种导线经济性比较差。
铝合金芯铝绞线JL/LHA1-135/140和中强度全铝合金绞线JLHA3-275的垂直荷载相对较小，导线风偏角相对较大，需注意验算塔头间隙。
3、经济性能比较
导线的经济性能比较，主要是采用年费用最小法计算各导线折算到工程投运年的年平均费用，具体的计算方法可参考电力工业部（82）电计字第44号文《颁发“电力工程经济分析暂行条例”的通知》第十五条经济计算。本工程中，采用三种节能导线节能效果良好，在输送功率高、损耗小时数多时，其年费用相对钢芯铝绞线具有一定的优势。钢芯高导电率铝绞线JL（GD）G1A-240/30年费用在三种节能导线中相对较高，铝合金芯铝绞线JL/LHA1-135/140的年费用最低，经济性最好，中强度全铝合金绞线JLHA3-275的年费用居中。
四、节能型导线经济效益
针对与多回路输送容量达到3232MW的常规500kV交流性线路，耐张塔比例达到0.1、经济性使用寿命为30年、施工周期为2年，一次投资为70%、二次投资为30%。年损耗上线为3750小时、电力施工回收率为10%，三种绞线分别按原价格的5%、20%和24%上浮，比较节能导线与常规钢芯铝绞线的经济性很好；当采取常规设计塔型模式的情况下，高导电率铜芯铝绞线每年费用比较低，当使用新设计塔型模式，高导电率钢芯铝绞线与铝铁合金芯铝绞线维护费用相差比较小，因为低强度全铝合金闸线的导线一次性投资较大、塔自身重量符合较大，当年投资费用计较高吗，高导电率钢芯铝绞线和铝合金芯铝绞线1.7～4.5年即可回收投资，但是中强度全铝合金线路就需要4.4～8.5年。
五、节能型导线选型应用总结
1、过载情况60%RTS时，JLHA3-425各层应力分配均匀，即使过载也具有足够的安全系数；而JL/LHA2-210/220在过载情况下，铝股应力分配比例相对较大。
2、新型节能导线在不增加杆塔基础投资的条件下，投资效益更明显。线路损耗小时直接影響节能导线的使用效益，在上网电价、年回收率水平相同的情况下，线路的节能导线损耗小时数越大，使用效益越明显。
3、对于导线截面较小的线路，由于导线交流电阻的绝对值较大，造成交流电阻值的差异较大，节能效果更明显。而此时导线差价在年费用中所占的比重相应减小。随着导线截面的增加，导线本身的价差将在年费用中所占的比重增大。
4、随着制造工艺的日渐成熟、进步，新型节能导线价格相对普通导线有下降趋势，因此节能导线的适用范围及效益将进一步提高。
六、结束语
综上所述，节能型导线的选择和应用必须要结合工程的实际，不可盲目的选择，避免导线的使用效果不佳，因此，分析节能型导线在施工中的选择和应用非常有必要。
参考文献：
[1]国家电网公司输变电工程通用设计—110kV输电线路分册，2011.
[2]韦洁.用节能导线“编织”资源节约型电网[N].国家电网报，2012.13.