10kV架空雙分裂導線設計與應用

周華健，余志軍

（1.荊楚理工學院，湖北 荊門 448000 ；2.襄陽市三新供電服務有限公司宜城分公司，湖北 宜城 441400）

1.10 kV 架空導線分類

10 kV 架空導線按架空方式分常用單回路架設和多回路同桿架設方式；按敷設方式分全部采用單根導線敷設方式；按導線型號分架空導線常用的有絕緣導線和裸導線；按導線結構分單股、多股和空心導線；按導線材質分鋁導線、銅導線、鋼芯鋁導線、鋁合金導線和鋼導線等。目前電力系統10 kV 架空線路普遍采用的導線型號及架設方式。導線型號綜合安全、經濟、導線特性、電網規劃等要求，95%以上會選用多股絕緣鋼芯鋁導線JKLYJ 型。架設方式全部采用單根敷設架空方式（湖北省電力公司企業標準Q/GDW-15-009-2009）。

2.10 kV 架空導線載流能力

導線載流能力取決于導線截面積大小，與導線載流能力成正比。導線材質不同，載流能力不同，綜合考慮投資及安全性能大多采用多股絕緣鋼芯鋁導線JKLYJ 型。線路輸送距離遠近對導線載流能力影響較大，導線供電半徑過大，加上線路電阻、電抗、電壓降等因素影響導致線路末端載流能力降低。用電負荷大小及負荷接入地點不同影響導線載流能力，尤其重負荷在線路末端，受線路電阻、電抗、電壓降等因素影響末端電能質量下降等導致線路載流能力減弱。

3.大工業用戶負荷接入案例分析與實踐應用

以宜城安達水泥廠專線為例，其最大裝機容量為4800 kW（兩臺變壓器及5 臺高壓電機），距離最近鄧林11 萬變電站9 km（負荷集中在線路末端、電力規程允許10 kV 電壓損耗±7%）。

3.1 設計方案一

采用 JKLYJ-10 kV-240 型導線單回架設方式。計算電壓損失率（10 kV 配電工程設計手冊IV.TM727-62）：

校核電壓損失ΔU=(PR+QX)/UN R=roL X=xoL

P-線路上通過的有功功率kW；Q-線路上通過的無功功率kVar；R-線路電阻Ω/km；X-線路電抗Ω/km；UN-線路額定電壓10 kV；ro-導線單位長度電阻(鋼芯鋁絞線240型)0.132 Ω/km；xo-導線單位長度電抗（三角形排列鋼芯鋁絞線240 型、幾何均距2.5 m 以內）0.357 Ω/km；L-線路長度9 km

功率因數按照大工業最低標準設COSφ＝0.9

視在功率S ＝P/COSφ=4800/0.9 ＝5333 kW

電壓損失率：ΔU%＝（ΔU/UN）×100%＝（1317/10000）×100%＝13.17%

綜合結論：根據用戶負荷理論計算10kV 線路末端電壓損失率13.17% ＞允許最大電壓損失率7%（2 倍），不符電力行業規范要求，電壓損失率過大嚴重影響用戶設備運行安全及使用效率，此方案不可取。

3.2 設計方案二

采用 35 kV 專線架設方式。

35kV 開關站及變壓器：從鄧林11 萬變電站出一路35 kV專線架設至安達水泥廠，在廠區內建35 kV 開關站一座，安裝6300 kVA/35 kV 變壓器一臺（按變壓器經濟運行負載率80%考慮：6300×80% ＝5040 kVA 正好滿足水泥廠最大裝機容量4800 kW）。

10 kV 高壓室：根據用戶負荷需求及分布，35 kV 變壓器二次輸出單一電壓為10 kV，建10 kV 高壓室，高壓柜一進七出分別供給10 kV 高壓電機5 臺，10 kV 變壓器2 臺。

電力投資、電能損耗及設備維護等分析：電力投資方面，通過設計成本核算，建設一條35 kV 專線及一座35 kV 開關站相比建10 kV 專線增加投資420 萬元（35 kV 專線總投資794.5萬元，10 kV 雙分裂導線專線總投資374.5 萬元）。

電能損耗方面，用戶用電設備電壓等級實際為10 kV 及0.4 kV，35 kV 變壓器離用戶設備較遠滿足不了整體需求（輸出0.4 kV 利用率不高），需要一次變壓后（輸出單一電壓10 kV）才能滿足用電設備需求。故35 kV 變壓器相對10 kV 用戶為額外損耗，按照節能SL7-6300kVA 變壓器考慮，根據2020 年湖北省銷售電價及收費標準，有功空載損耗為5904 度/月，35 kV大工業用電單價0.5919 元/度，合計每月多出電費3500 元，每年多42000 元，長年累月必定給用戶帶來沉重的經濟負擔。

設備維護方面，由于水泥廠生產時粉塵較大,環境污染較嚴重，增加了35 kV 線路設備后期檢修維護成本（一般采用露天安裝），降低了設備使用壽命。

綜合結論：采用35 kV 供電方式（與10 kV 供電方式比對），用戶一次投入成本增加，用電設備（35 kV 變壓器）額外電能損耗增加，設備維護成本增加，故此方案不可取。

3.3 設計方案三

根據經濟電流密度合理選擇導線截面積（10kV 配電工程設計手冊IV.TM727-62）。導線截面積選擇：

Izd（通過最大電流）；P(最大實際負荷4800 kw) ；L（線路長度9 km）；功率因數按照大工業最低標準COSφ＝0.9；經濟電流密度J 結合用戶實際生產利用小時取0.9。

根據經濟電流密度核算要求選擇≥400mm2截面導線，當前國內10 kV 線路設計規劃要求全部絕緣化（湖北省電力公司企業標準Q/GDW-15-009-2009），常用最大截面導線為240 型，極特殊情況采用300 型。

綜合結論：10 kV 架空線路上使用最大截面積導線240～300 mm2＜設計標準400 mm2，無法滿足用戶用電負荷需求，此方案不可取。

3.4 設計方案四

采用JKLYJ-10kV-240 型雙分裂導線架空方式。按照單回線路平均分擔2400 kW 負荷核算，計算電壓損失率（10 kV 配電工程設計手冊IV.TM727-62）：

校核電壓損失ΔU=(PR+QX)/UNR=roL X=xoL

P-單回線路上通過的有功功率kW；Q-線路上通過的無功功率kVar；R-線路電阻Ω/km；X-線路電抗Ω/km；UN-線路額定電壓10 kV；ro-導線單位長度電阻(鋼芯鋁絞線240型)0.132 Ω/km；xo-導線單位長度電抗（三角形排列鋼芯鋁絞線240 型、幾何均距2.5m 以內）0.357 Ω/km ；L-線路長度9 km

功率因數按照大工業最低標準設COSφ＝0.9

視在功率S ＝P/COSφ=2400/0.9 ＝2666.7 kW

綜合結論：理論計算按輸送電壓10 kV 考慮（鄧林變電站實際輸送電壓為10.5 kV），該用戶滿負荷生產，線路末端電壓最大損失率6.59% ＜允許最大電壓損失率7%，符合電力行業運行規范要求,故此方案經濟實用、安全可靠、確實可行。

線路間隔棒安裝：為了防止大風導致雙分裂導線互相發生鞭擊損壞絕緣層以及降低微風震動保護導線，在大檔距中間（檔距40～45 m 內可不考慮）安裝MRJ-5/200 型或者其他形式間隔棒。

4.實踐應用效果檢測

安達水泥廠采用JKLYJ-10 kV-240 型架空雙分裂導線運行2 年后現場采集情況如下：鄧林11 萬變電站安達水泥廠10 kV 專線輸出（首端）電壓為10.5 kV，安達水泥廠微機綜合保護顯示末端運行三相電壓分別為ab 10.31 kV，bc10.29 kV，ac 10.27 kV，最低為10.27 kV。電壓損失率如下：

平衡率2.2%小于允許的最大電壓損失率7%，因此，滿足電力行業運行規范要求，廠區內所有設備運行正常，達到了電力行業設計標準及實際應用理想效果。圖1 為安達水泥廠10 kV 高壓控制室安裝現場。

圖1 安裝現場圖

圖2 為安達水泥廠高壓室微機綜合保護現場電壓顯示效果（ab 10.31 kV，bc 10.29 kV，ac 10.27 kV）。

圖2 現場電壓顯示效果

圖3 為安達水泥廠高壓室機械表現場電壓顯示效果（ab 10.31 kV，bc 10.29 kV，ac 10.27 kV）。

圖3 現場電壓顯示效果圖

5.結論

實踐證明，10 kV 架空雙分裂導線對提高線路的輸送容量、傳輸效率，降低線路電能損耗，提高線路末端電壓質量，減少電力部門和用電戶額外投資成本，節約資源等效果顯著。在實際投入應用中，設備運行正常、降損節能、安全可靠、經濟合理。10 kV 架空雙分裂導線針對負荷較大用戶和負荷較重的公用線路及提高10 kV 開關站輸送能力等方面有一定的實用性，社會經濟價值可觀。