特強鋼芯軟鋁絞線在實際工程中應用的全壽命周期分析

張 濮，惠勝達

1.濮陽供電公司，河南濮陽 457000

2.河南省電力勘測設計院，河南鄭州 450007

1 南樂變至頓丘變220kV 線路工程概況

南樂變至頓丘變220kV 線路工程，起于濮陽南樂220kV變電站，終于頓丘220kV 變電站，線路全長14km，本期出線兩回，同塔雙回路架設。根據系統要求，采用2×630mm2截面導線。

2 導線選型主要原則

近年來，國家電網公司提出了“工程建設全壽命周期管理”的先進理念，并提出了“資源節約型、環境友好型”和“新技術、新材料、新工藝”的“兩型三新”指導原則。強調以較低的全壽命費用實現最終功能，創造最大的經濟效益、環境效益和社會效益。

近年來根據不同需求出現了諸如高強度鋁合金導線、耐熱鋁合金導線、有機復合材料芯導線，及鋼芯軟鋁導線等。其中高強度鋁合金導線具有較好的弧垂特性，比普通鋁更耐腐蝕，但其導電率較低，僅為52.5%～53.0%IACS，因此在截面相同時導致其線路損耗增加；耐熱鋁合金導線最高運行溫度可以達到150℃，輸送容量可以增加50%以上，甚至100%，但其導電率也只達到58%IACS，同樣會增加線路損耗，這種能源損失是無法彌補的。為提高導線的導電率，其后出現了包括鋼芯軟鋁導線、有機復合芯導線等以軟鋁為導體的新型導線，軟鋁具有63%IACS 的導電率，在相同截面時具有更小的電阻，可以減少導線損耗，另外該導線張力主要由芯線承擔，因此具有較小的線膨脹系數，在高溫時具有較好的弧垂特性，但其中的有機復合芯軟鋁導線目前價格較高，性價比較低，而鋼芯軟鋁導線在美國和加拿大等國家已有近二十年應用歷史，國內也有多個廠家可以生產，并已在多個工程上應用，價格相對較低；根據以上分析，高強度鋁合金導線、耐熱鋁合金導線和鋼芯鋁合金導線等新型導線不再參與導線選型的詳細對比，本文選擇工程中常用的普通鋼芯鋁絞線與特強鋼芯軟鋁導線進行比較。

3 特強鋼芯軟鋁絞線和普通鋼芯鋁絞線比較

本工程對與普通鋼芯鋁絞線，選擇了較常用的JL/G1A-630/45 導線，特強鋼芯軟鋁絞線選擇了可以滿足本工程需要的2 種規格進行比較，各導線參數如表1：

鋼芯軟鋁導線JL/G1A-630/45鋼芯鋁絞線鋼芯軟鋁導線參選導線項目JLRX/EST-630/65 JLRX/EST-500/65

表1 導線性能參數表

3.1 全壽命周期經濟比較

3.1.1 導線費用比較

表2 導線費用比較

由上表可以看出各參選導線每公里導線費用均比普通鋼芯鋁導線要高，這是由于特強鋼芯軟鋁導線目前屬于新型導線，尚處于推廣期，生產成本較高，導致導線價格偏高，隨著市場的成熟，該導線價格也必然下降到合理水平。

3.1.2 對相關本體費用的影響

本工程三種參選導線中，JLRX/EST-500/65 荷載和張力均下降不少，可減少鐵塔、基礎工程量。同時金具、絕緣子的使用強度等級適當減小。JLRX/EST-630/65 較JL/G1A-630/45 相比垂直荷載稍有增加，但水平荷載減小，張力基本沒有變化，對鐵塔和基礎而言，影響不大。

下表為以JL/G1A-630/45 導線為基準，其他參選特強鋼芯軟鋁導線的鐵塔和基礎相對增加量：

表3 鐵塔和基礎比較（單位：萬元/km）

3.1.3 基于全壽命周期的導線多方案經濟分析和評價

近年來，國內外部分線路對導線的評價采用“總擁有費用法”（Total Owning Cost 簡稱TOC 方法）和“導線年費用(AC)法”，實質上即是全壽命周期費用分析方法。也就是在設計階段確定送電線路從建成到服役終結時的總費用。

在進行導線多方案比選時所涉及的壽命周期費用包括：初始投資費用、運行期間設備維護費用、電能損耗費用和補充千瓦投資等各種費用。最后將所有費用折現成凈現值，用于對各個參與比選的導線方案的評估。

在工程經濟中，我們可以利用總擁有費用法計算導線的壽命周期費用，其表達式為：

PC－費用現值；

COt－為第t 年的現金流出；

導線全壽命費用假定邊界條件如下：

1）本工程按開工投入100%，施工建設期為1 年；

2）線路工程經濟使用期按30 年計算；

3）年損耗小時數為5500 小時；

4）電力工業投資回收率按8%假定計算；

5）上網電價按0.35 元/度電價假定計算。

JLRX/EST-500/65單位靜態投資（萬元/km） 150.0 179.0 156.7項目 導線型號JL/G1A-630/45 JLRX/EST-630/65

表4 總費用比較

由上表可以看出，特強鋼芯軟鋁導線JLRX/EST-630/65 單位輸送容量成本最低，相比同等型號的普通鋼芯鋁絞線，輸送成本僅為鋼芯鋁絞線的58.7%，經濟優勢比較明顯。長期將該導線作為提高輸電線路輸送能力的一種重要手段而廣為使用，具有推廣應用的價值和前景。

[1]于剛，等.110kV～750kV架空送電線路設計規范(GB 50545-2010)[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[2]郭峰，等.輸電線路全壽命周期成本設計.北京：中國計劃出版社，2010.

[3]新型高壓架空電纜導線：中天科技股份有限公司技術資料.

[4]江建華.鋼芯鋁型線絞線與鋼芯鋁絞線的主要性能對比.電線電纜，2012，2.