張澤軍（國(guó)網(wǎng)北京市電力公司）

淺析110～220kV輸電線(xiàn)路節(jié)能設(shè)計(jì)

張澤軍（國(guó)網(wǎng)北京市電力公司）

110～220kV輸電線(xiàn)路一般用于長(zhǎng)距離的輸電系統(tǒng)，在電能輸送和分配中擔(dān)任著重要職責(zé)。在構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的當(dāng)下，節(jié)能是輸配電線(xiàn)路設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。本文從工程設(shè)計(jì)角度出發(fā)，結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)，從導(dǎo)線(xiàn)選用、節(jié)能金具使用等方面對(duì)110～220kV輸電線(xiàn)路節(jié)能設(shè)計(jì)提出了一些建議，以期通過(guò)控制輸電過(guò)程達(dá)到良好的電能節(jié)約效果，適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展。

輸電線(xiàn)路；節(jié)能增效；節(jié)能金具；導(dǎo)線(xiàn)截面積；結(jié)構(gòu)

進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，用電量不斷攀升，電能消耗量越來(lái)越大。而且，輸電線(xiàn)路運(yùn)行中存在電暈損耗、渦流損耗、導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱損耗等問(wèn)題，造成了一定程度的電能浪費(fèi)，與資源節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)宗旨并不相符，也滿(mǎn)足不了可持續(xù)發(fā)展需求。由于能源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾日益突出，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)方式從粗放型向節(jié)約型的轉(zhuǎn)變，已經(jīng)成為解決這一矛盾最直接、最有效的途徑。基于這樣的考量，110～220kV輸電線(xiàn)路要想降低能耗、提高電能利用率和自身的承載力，進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，這是輸電線(xiàn)路自身運(yùn)行和能源節(jié)約提出的必然要求，也是可持續(xù)發(fā)展的必然結(jié)果，現(xiàn)實(shí)意義巨大。

1 110～220kV輸電線(xiàn)路節(jié)能的重要性和必要性

在可持續(xù)發(fā)展理念下，我國(guó)“十二五”把加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)及保護(hù)生態(tài)環(huán)境等作為今后社會(huì)建設(shè)與發(fā)展的一個(gè)重要目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，電力行業(yè)責(zé)無(wú)旁貸。電力是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是能源消耗大戶(hù)，在國(guó)家極力提倡節(jié)能降耗的今天，進(jìn)行110～220kV輸電線(xiàn)路節(jié)能設(shè)計(jì)是重要的，能滿(mǎn)足國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略性需求，有助于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變，構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)。

此外，由于110～220kV輸電線(xiàn)路多為長(zhǎng)距離輸電，無(wú)論在電能輸送還是分配中都存在一定程度的電暈損耗、渦流損耗、導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱損耗等問(wèn)題，增加了額外的電能損耗，不利于電能節(jié)約與導(dǎo)線(xiàn)輸電能力增強(qiáng)，有必要進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，以提高電能利用率。可見(jiàn)，對(duì)110～220kV輸電線(xiàn)路進(jìn)行節(jié)約設(shè)計(jì)是重要的，也是必要的，應(yīng)在輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)中采用有效的節(jié)能措施，以達(dá)到減少電能消耗、提高輸送能力的效果。

2 110～220kV輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)的一些建議

2.1做好導(dǎo)線(xiàn)選用工作

2.1.1新型導(dǎo)線(xiàn)

從以往工作經(jīng)驗(yàn)看，導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱損耗是110～220kV輸電線(xiàn)路電能損耗的主要原因，為降低線(xiàn)路電能損耗，在線(xiàn)路節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇新材質(zhì)的新型導(dǎo)線(xiàn)，如高硬度鋁合金芯鋁絞線(xiàn)、小直徑特高強(qiáng)度鋼芯導(dǎo)線(xiàn)、高導(dǎo)電率承力芯線(xiàn)等。以直徑特高強(qiáng)度鋼芯導(dǎo)線(xiàn)為例，鋁包鋼芯鋁絞線(xiàn)的加強(qiáng)芯一般采用D2.6～4.8mm的鋼線(xiàn)，鍍鋅鋼線(xiàn)最大抗拉強(qiáng)度為1770MPa，而鋁包鋼線(xiàn)最大抗拉強(qiáng)度為1340MPa，導(dǎo)電率約為20%左右，明顯低于前兩種材質(zhì)的導(dǎo)線(xiàn)，若使用前兩種材質(zhì)的導(dǎo)線(xiàn)，能提高導(dǎo)電率。

2.1.2增加導(dǎo)線(xiàn)截面積

除了采用新型導(dǎo)線(xiàn)，也可以通過(guò)增加導(dǎo)線(xiàn)截面積的方式來(lái)達(dá)到減少電能損耗的目的。作為電力行業(yè)內(nèi)的工作者，都知道相同導(dǎo)電體材質(zhì)的不同截面導(dǎo)線(xiàn)，其導(dǎo)線(xiàn)截面積與電阻率呈反比例關(guān)系，所以增強(qiáng)導(dǎo)線(xiàn)截面積是可以降低導(dǎo)線(xiàn)電阻率的，有助于降低導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱而造成的電能損耗。而且，根據(jù)有關(guān)實(shí)踐研究證明，在同等條件（導(dǎo)線(xiàn)材質(zhì)、電壓級(jí)數(shù)、分裂數(shù)量）下，通過(guò)增強(qiáng)導(dǎo)線(xiàn)的截面積，導(dǎo)線(xiàn)的輸電容量可以提高50%左右，能明顯提高輸電走廊的效率，提高導(dǎo)線(xiàn)的承載力。

2.1.3采用新結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體或擴(kuò)徑導(dǎo)線(xiàn)

在110～220kV輸電線(xiàn)路運(yùn)行過(guò)程中存在電暈放電現(xiàn)象，這是線(xiàn)路損耗的主要部分之一。電暈放電與輸電線(xiàn)路的電壓、導(dǎo)線(xiàn)排列方式、桿塔尺寸、環(huán)境天氣等因素密切相關(guān)。尤其是途徑雨、雪、霜、霧、露等惡劣天氣條件的線(xiàn)路電暈損耗更為嚴(yán)重，明顯高于天氣條件好的線(xiàn)路。為降低導(dǎo)線(xiàn)的電暈損耗，減少惡劣天氣帶來(lái)的電暈損耗問(wèn)題，路徑惡劣天氣地段的110～220kV輸電線(xiàn)路應(yīng)當(dāng)采用Z型或梯形型線(xiàn)作為導(dǎo)體和擴(kuò)徑導(dǎo)線(xiàn)，這樣結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體和擴(kuò)徑導(dǎo)線(xiàn)能夠提高導(dǎo)線(xiàn)性能，減少導(dǎo)線(xiàn)的電暈損耗問(wèn)題。

2.2使用節(jié)能金具

在110～220kV輸電線(xiàn)路節(jié)能設(shè)計(jì)中，使用節(jié)能金具始終是輸電線(xiàn)路節(jié)能增效的一個(gè)主要途徑。就現(xiàn)階段而言，電力市場(chǎng)上涌現(xiàn)的節(jié)能金具有聚碳酸酯金具、無(wú)磁性球鐵金具、鋁合金金具等多種類(lèi)型，各類(lèi)型金具都有優(yōu)缺點(diǎn)，但都有良好的節(jié)能效果。特別是無(wú)磁性球鐵金具能明顯降低磁滯及渦流損耗，同有磁性的球鐵金具相比，節(jié)能增效效果十分突出。所以，進(jìn)行110～220kV輸電線(xiàn)路節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量使用非鐵磁材料和復(fù)合材料的金具，有著良好的節(jié)能效果。此外，還可以通過(guò)切斷磁路和減少金具體積的方式達(dá)到節(jié)能效果。

切斷磁路：整套金具中的部分器件采用非鐵磁性材料，既可以阻斷金屬材料中的閉合磁通回路，也可以避免產(chǎn)生渦流。為了達(dá)到閉合磁通回路效果，可以把金具傳統(tǒng)的螺栓型結(jié)構(gòu)變?yōu)樾ㄐ徒Y(jié)構(gòu)，然后在懸垂線(xiàn)夾中添加非鐵磁性的螺絲和導(dǎo)線(xiàn)壓片，通過(guò)優(yōu)化金具結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

減少金具體積：無(wú)數(shù)實(shí)踐證明，渦流的產(chǎn)生和金具體積的大小有著密切關(guān)系，金具的面積、厚度等一直影響著渦流的產(chǎn)生及其大小。所以，可以通過(guò)鏤空、加強(qiáng)筋等方式減少金具的厚度和面積，便于減少渦流損耗和金具的磁帶損耗。

2.3電器設(shè)計(jì)

為滿(mǎn)足110～220kV輸電線(xiàn)路節(jié)能要求，輸電線(xiàn)路中的電器設(shè)計(jì)應(yīng)遵循《電力裝置的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定，確保線(xiàn)路中的各種裝置設(shè)計(jì)安全、節(jié)能。一般情況下，輸電線(xiàn)路中所使用的電器，要保證所選用的電器設(shè)備的電壓必須高于電路運(yùn)行回路中的電壓，確保運(yùn)行安全，以免受惡劣天氣、環(huán)境等條件的影響。此外，考慮到110～220kV輸電線(xiàn)路的長(zhǎng)度，為減少電能損耗，應(yīng)對(duì)輸電線(xiàn)路長(zhǎng)度進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算預(yù)測(cè)，確保長(zhǎng)度適中，符合輸電線(xiàn)路工程設(shè)計(jì)要求。

2.4應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

在110～220kV輸電線(xiàn)路中應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，對(duì)線(xiàn)路的節(jié)能有著良好的作用。在輸電線(xiàn)路母線(xiàn)一側(cè)安裝并聯(lián)電容器，用來(lái)補(bǔ)償配電線(xiàn)路的無(wú)功損耗，提高線(xiàn)路末端的電壓，從而達(dá)到減少線(xiàn)路損耗的效果。需要重視的是，應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí)要注意線(xiàn)路中運(yùn)行設(shè)備與無(wú)功補(bǔ)償裝置的配套問(wèn)題，應(yīng)挑選與線(xiàn)路中運(yùn)行設(shè)備相配套的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)和變壓器的容量大小計(jì)算無(wú)功補(bǔ)償容量。從以往工程實(shí)踐看，最好把無(wú)功補(bǔ)償容量控制在20～30%范圍內(nèi)，一般不超過(guò)這一范圍，這是經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)工程實(shí)踐證明過(guò)的，值得借鑒。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，110～220kV輸電線(xiàn)路是我國(guó)輸電系統(tǒng)中的重要組成，承擔(dān)著輸送、分配電能的重要職責(zé)。為滿(mǎn)足“十二五”提出的建設(shè)目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)做好110～220kV輸電線(xiàn)路節(jié)能設(shè)計(jì)工作。在110～220kV輸電線(xiàn)路節(jié)能設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)選用新型導(dǎo)線(xiàn)、增加截面積、采用新結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體或擴(kuò)徑導(dǎo)線(xiàn)來(lái)改善導(dǎo)線(xiàn)的使用性能、提高導(dǎo)線(xiàn)的承載力及抵抗惡劣天氣條件等能力，從而減少導(dǎo)線(xiàn)損耗，達(dá)到節(jié)能的效果。此外，使用節(jié)能金具、科學(xué)設(shè)計(jì)電器、應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)也是有效的節(jié)能措施，進(jìn)行110～220kV輸電線(xiàn)路節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)完全可以利用以上措施，節(jié)能效果良好。當(dāng)然，在今后工作應(yīng)不斷研究發(fā)現(xiàn)新的節(jié)能措施，并使之融入到輸電線(xiàn)路節(jié)能設(shè)計(jì)中去，不斷提高 110～ 220kV輸電線(xiàn)路節(jié)能設(shè)計(jì)水平。

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TM751

A

2095-2066（2016）02-0068-02

2015-12-30

張澤軍（1988-），男，工程師，碩士研究生，主要從事輸電線(xiàn)路運(yùn)維工作。