间隙型耐热增容导线在线路改造中的应用分析

间隙导线在输电线路增容改造中的应用分析

王德贺 ,李小磊

（1.南方电网贵州电力职业技术学院，贵阳市 550000;2. 四川省电力公司泸州电业局,四川 泸州 646000）

摘要：本文介绍一种新型导线—间隙型耐热增容导线，与同截面普通钢芯铝导线相比输送电量约提高一倍，弧垂较小，实现导线高输送容量和低弧垂特性。文中以某110kV电网增容改造工程为例，比较同截面间隙型耐热增容导线与普通钢芯铝导线，分析间隙型耐热增容导线在工程应用中的实际意义，为今后输电线路增容改造工程提供技术依据。

关键词：间隙型；耐热增容导线；输送容量；低弧垂；增容改造 中图分类号：TM753 文献标识码：A

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0前言

目前，提高电网输送能力的方法有新建线路、改造旧塔以及更换普通大截面导线、采用间隙型增容导线等。而新型耐热增容导线具有不需改造、旧塔不占用新走廊、停电时间短、

[1][2]

工程投资小等优点，因此在输电线路中得到越来越广泛的应用。本文以110kV某线路增容导线改造为例，分析间隙型耐热导线结构、工作原理和实际使用等工艺要求，为今后同类电压等级输电线路工程改造提供参考。 1 间隙型导线结构特性及增容原理 1.1 间隙型导线结构特性

间隙型增容导线更准确的说应称作间隙型耐热钢芯铝合金导线。内芯为特强镀锌钢(EST)，作为中心承力部分；外层为（超）耐热铝合金股线，作为主要载流体，内层铝股截面为梯形，以保证钢芯与铝合金内层的间隙；在钢芯与铝合金所夹间隙中填充耐热润滑油，

[3]

以使铝合金与钢芯各自独立移动，本工程选用了江苏某科技股份有限公司的间隙型增容导线JNRLH1S/EST-185/25，以替换原有普通钢芯铝导线导线LGJ-185/25,具体技术参数及结构见表1。

表1 导线技术参数比较 项 目 导线型号

铝芯

截面积(mm2)

钢芯 总截面

直径(mm) 导线质量(kg/km) 计算拉断力(kN)

导线 钢芯

弹性模量(GPa) 线膨胀系数

导线 钢芯 导线

间隙型特强钢芯耐热铝合金绞线

JNRLH1S/EST-185/25

187.58 24.25 211.83 18.76 721.38 67.97 40.77 70.45 190

LGJ钢芯铝导线 LGJ-185/25 187.04 24.25 211.29 18.90 706.1 59.42 73

19.45106 19.6106

（106/℃）

钢芯

11.5106

0.1565

150（长期）180（短时）

804

NRLH1

0.1542 70 389

20℃时直流电阻(/km) 最大允许工作温度（℃） 最大输送容量/A (环境40C)

o导线结构参数

EST

间隙填充耐高温润

1.2 间隙型增容导线增容原理

根据热平衡方程推出架空导线允许载流量I为：

滑脂

I[DK(TmTa)/R]1/2RR0(1FS)[1(Tm20)] （1） R0(1Ki)(58D2Kt/4)式中，D为导线外径(cm)；R为使用状态下的交流阻抗(/cm)；R0为20℃时的直流阻抗(/cm)；Eq为导线允许温度(℃)；Ta为环境温度(℃)；Ki为绞合系数；Kt为填充率(%)；K为散热系数,单位为

W/(cmC)；为电阻温度系数；FS为集肤效应系数；

图1导线载流量与温度变化关系 为导电率(%)[4]。

根据上式，导线允许载流量可通过增大导线外径和提高导线的允许温度来改善，间隙型耐热钢芯铝合金导线是在普通钢芯铝导线中在铝中添加锆、钇等元素，使铝的再结晶温度、蠕动强度及耐热性能提高很多，其长期可在达150℃下工作温度，基于此，载流量与较相同规格普通钢芯铝导线比，可提高40%～50%，而且其机械荷载不会增加太多，在线路增容改

[5]

造中具有相当的优势。假设某支线增容改造工程输送容量的计算条件为：风速大小取0.5

2m/s；环境温度40℃；日照强度为0.1W/(cm℃)；表面吸收系数为0.9；通过计算得到导

线输送容量与温度的关系如表2，根据表2绘制出间隙型耐热增容导线与同截面普通钢芯铝绞线的载流量与温度的关系比较如图1。

表2导线输送容量与温度变化关系 导线型号

JNRLH1S/EST-185/25

导线温度 60 70 90 100 120 140 150 160 180 交流电阻 0.1818 0.188 0.2005 0.2005 0.2193 0.2318 0.2381 0.2443 0.2568 载流量/A 385 547 609 715 803 844 881 952 导线型号 LGJ-185/25 载流量/A 389 552

一般情况下，普通钢芯铝导线在70℃或80℃时达到最高运行温度，短时甚至能达到90℃；而对于间隙型耐热增容导线来说，其最高运行温度可达到150℃或180℃。从表2可以看出，在本次线路改造中，所采用的间隙型耐热增容导线运行温度达到150℃时，其输电容量是替换前同截面普通钢芯铝导线在70℃运行时的2.17倍。 2 工程应用

2.1 工程简介

表3线路气象条件

气象条件 最大风速 最大覆冰 最低气温 年平均气温 最高气温

气 温（℃） 风 速（m/s） 冰 厚（mm）

10 0 -5 15 40

25 0 0 0 0

0 0 0 0 0

本工程用于某110kV线路增容导线改造，其线路计算气象条件见表2。原设计导线为2×LGJ-185/25，安全系数2.5，正常输送容量要求满足2×LGJ-185/25即778A，极限满足956A，不能满足导线载流量为1227A (环境温度40℃)的需求，即单根导线需求614A的载流量，而且原线路交叉跨越多，铁塔更换费用太高。因此经比较，在不改变原铁塔、绝缘子、金具的情况下选用间隙型增容导线JNRLH1S/EST-185/25进行改造。

2.2 计算分析

根据以上工程条件，导线的安全系数取2.5，代表档距取200 m进行计算。根据间隙型增容导线张力弧垂计算理论，采用计算机编程，给出导线张力、弧垂与温度的关系如表3。

表4导线张力、弧垂与温度变化关系表

导线型号

导线温度(℃） 0 10 弧垂(m) 张力(N) 导线型号 弧垂(m) 张力(N)

20

JNRLH1S/EST-185/25（安全系数2.72） 40

70

90

100

120

140

160 180

1.87 2.11 2.22 2.36 2.6 2.78 2.86 3.05 3.25 3.46 3.69

15904 14968 13586 12745 12381 11607 10884 10213 9595

LGJ-185/25（安全系数2.5）

1.95 2.23 2.47 3.04 3.93 4.49

14001 11356 8797 7698

从表3的数据可以看出，间隙型增容导线与同截面普通钢芯铝绞线相比，紧线温度以下

时，二者弧垂相当，相差在0.08～0.12m之间；紧线温度以上时，对于增容导线，温度每升高10℃，弧垂增幅约为0.10～0.11m，这相当于同截面普通钢芯铝绞线弧垂增幅的1/3；同样，紧线温度以上，导线正常运行温度20℃～70℃之间时，对于增容导线，温度每升高10℃，张力约减小460N，同截面普通钢芯铝绞线约减小1270N，减幅前者约为后者的1/3，与二者弧垂变化正好相符。再根据表3绘出间隙型增容导线与同截面普通钢芯铝绞线弧垂与温度关系比较图2，张力与温度关系比较图3。

由图2与图3可以看出，随着导线温度的升高，间隙型增容导线与同截面普通钢芯铝导线相比，紧线温度以下时，弧垂相当；紧线温度以上时，前者弧垂的上升和张力的下降均较平缓，在130℃时，前者弧垂与后者40℃时弧垂相当，这是因为间隙型增容导线在紧线温度以上时，导线的张力全部转移到钢芯上，实现了铝部张力转移。

导线弧垂与温度关系图JNRLH1S/EST-185/25导线张力与温度关系图JNRLH1S/EST-185/256弧垂(m)20000张力(N)42001020407090100120140160180温度(℃)10000020407090100120140160180温度(℃)图2 弧垂与温度的变化关系 图3张力与温度的变化关系 4 结束语

间隙型增容导线最高运行温度达180℃，载流量约为同截面普通钢芯铝绞线约2.17倍，通过特殊的架线方式，使整根导线张力由钢芯承担，而钢芯膨胀系数较低，这样整根导热膨胀性能等同于钢芯，实现高温下低弧垂。同时，增容导线具有不需另辟线路走廊、不需拆塔、建塔、投资规模小、停电时间短，但增容导线工作时,温度较高,运行检测十分重要。

参考文献:

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[3] 尤传永. 增容导线在架空输电线路上的应用研究[J]电力设备,2006,7(10):1-7．

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[4] 游洲,杨永明,何为．耐热架空导线在重庆市110 kV电网改造中的应用研究[J]．电线电缆,2008,(3):8-11.

YOU Zhou,YANG Yong-ming,HE Wei. Investigation of the Application of the Heat Resistant Overhead Conductors in the Renovation of Chongqing 110 kV Network..2008,(3):8-11

[5] 尤传永.耐热铝合金导线的耐热机理及其在输电线路中的应用[J]电力建设, 2003,24(8):4-8

YOU Chuan-yong Heat-resistant Mechanism of Heat-resistant Aluminum Alloy Conductor and Its Application in Transmission Line[J]. Electric Power Construction, 2003,24(8):4-8

[6] 刘利平,许志勇.低驰度增容量间隙型导线架线施工方法的探讨[J].电力建设.2007, 28(4):14-17

The application analysis of the gap type heat-resistant conductor on

transmission line augmented capacity transformation

NG De-he1, LI Xiao-lei2

(1. Guizhou Electric Power Vocational and Technical College of the Southern Power Grid, Gui Yang 550000; 2. Sichuan electricity company Luzhou Electrical industries

bureau, Luzhou, 646000)

Abstract：The gap type heat-resistant augmented capacity conductor composed of two parts, the inner core is extra strong galvanized steel, the outer layer is heat-resistant aluminum alloy ply yarn, and the operating temperature can reach 180~210℃, the transmission capacity is about two times higher than the same section common steel-cored aluminium conductor,the arc sag is also lower,

realizing characteristics of arc sag and compatibilization .The paper takes the one area 110kV electric network transformation as background, analysising the practical engineering application significance of the gap type Heat-resistant augmented capacity conductor, providing the technical guidance of the same area transmission line capacity-increasing. Keywords：the gap type； heat-resistant augmented capacity; transmission capacity; low arc sag;capacity-increasing. 作者简介：

王德贺(1983-),男, 汉族,安徽亳州人, 硕士,现就职于贵州电力职业技术学院从事输电线路教学与科研研究,E-mail: wangdehefirst@163.com 邮编：550002.