導地線選型及新型導線應用研究(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 規(guī)定：“海拔500m及以下地區(qū)，距離線路邊相導線地面水平投影外側(cè)20m、對地2m高度處，在好天氣下，無線電干擾設計控制值不應大于55dB(μV/m)。本工程各標段的海拔基本在500m以下，因此，導線選擇的無線電干擾限值（好天氣）按一般地區(qū)不超過55dB(μV/m) 取值。根據(jù)《高壓交流架空送電線路無線電干擾限值》（GB 157071995）中的激發(fā)函數(shù)預估公式：大雨天無線電干擾式中 ： E ——導線表面最大電場強度有效值，kV/cm；（） d —— 子導線直徑，cm；n —— 導線分裂數(shù)。計算結(jié)果如下表： 參選導線無線電干擾值ND（邊相導線地面水平投影外側(cè)20m、對地2m高度處，好天氣）（dB）序號12345導線類型鋼芯鋁絞線鋁包鋼芯鋁絞線鋼芯高導電率鋁絞線鋁合金芯鋁絞線中強度鋁合金導線型號JL/G1A630/45JL/LB20A630/45JL(GD)/G1A630/45JL/LHA1465/210JLHA3675無線電干擾值dB (μV/m)I串布置V串布置（注：文件《特高壓交流線路絕緣子串長優(yōu)化總體論證暨工程應用方案審查會議紀要》（特交流【2010】231號）中給出結(jié)論“大雨條件下的無線電干擾計算值比好天氣下的均值大約20dB。”本工程采用該研究成果，（A）進行修正得到導線在晴天無線電干擾值。）由上表可知，本報告討論的各型號導線在本工程線路中產(chǎn)生的無線電干擾水平均可滿足本工程環(huán)境保護的要求。 可聽噪聲根據(jù)國內(nèi)外的研究經(jīng)驗，隨著電壓的升高和導線分裂根數(shù)的增加，輸電線路的電暈噪聲問題越顯突出，電壓越高越須關注，其限制標準將對導線截面和分裂方式的選取產(chǎn)生影響，雖然世界上很多國家（包括中國）對輸電線路的可聽噪聲沒有限制標準，但各國均制定有環(huán)境噪聲的限制標準，輸電線路屬于整個環(huán)境中的一部分，其可聽噪聲的限值可參考當?shù)氐沫h(huán)境噪聲限制標準。在我國相應的環(huán)境噪聲標準有：GB309693《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準》，GB1234890《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》，GB1252390《建筑施工場界噪聲限值》，城市區(qū)域環(huán)境噪聲和工業(yè)企業(yè)廠界噪聲這兩個標準，都劃分了不同標準以適用于不同的區(qū)域，標準如下表： 中國噪聲標準 （等效聲級Laeq：dB（A））類 別晝 間夜 間05040155452605036555470550 類適用于療養(yǎng)區(qū)、高級別墅區(qū)、高級賓館區(qū)等特別需要安靜的區(qū)域（工業(yè)企業(yè)廠界噪聲無此類標準）。1類適用于以居住、文教機關為主的區(qū)域。鄉(xiāng)村居住環(huán)境可參照執(zhí)行該類標準。2類適用于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)3類適用于工業(yè)區(qū)。4類適用于城市中的道路交通干線道路兩側(cè)區(qū)域，穿越城區(qū)的內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)域。按照我國國內(nèi)《1000kV架空輸電線路設計規(guī)范》GB506652011中規(guī)定：“海拔500m及以下地區(qū)，距離線路邊相導線地面水平投影外側(cè)20m處，濕導線的可聽噪聲設計控制值不應大于55dB（A）。”目前國際有多種計算線路可聽噪聲的預估公式，經(jīng)專家學者研究討論得出，美國BPA推薦的可聽噪聲預估公式與實測值最為接近。美國BPA推薦的可聽噪聲預估公式(濕導線L50值)：式中:SLAA計權(quán)聲級；PWL(i)i相導線的聲功率級；Ri測點至被測i相導線的距離(m)；Z相數(shù)；其中PWL按下式計算:PWL=+120lgE+55lg(Deq)； 式中：E導線的表面梯度(kV/cm)；（）Deq為等效直徑，Deq=d(n4)；其中：n分裂根數(shù)；d次導線直徑(mm)。這個預測公式對于分裂間距為30～50cm，導線表面梯度為10～25kV/cm的常規(guī)對稱分裂導線均是有效的。計算結(jié)果如下： 參選導線濕導線可聽噪聲值 （dB（A））序號12345導線類型鋼芯鋁絞線鋁包鋼芯鋁絞線鋼芯高導電率鋁絞線鋁合金芯鋁絞線中強度鋁合金導線型號JL/G1A630/45JL/LB20A630/45JL(GD)/G1A630/45JL/LHA1465/210JLHA3675濕導線可聽噪聲值dB (μV/m)I串布置V串布置（注：國網(wǎng)電力科學研究院對特高壓試驗線段的噪聲測試研究表明，實測水平低于采用BPA公式計算值2dB。因此，本報告按BPA公式計算可聽噪聲后再減去2dB修正得到濕導線可聽噪聲值。）由上表可知，各參選導線可聽噪聲值比較接近，且均不大于55dB，故本文討論的各參選導線均能滿足噪聲的要求。 導線電能損耗 電阻損耗本工程額定輸送容量為23000MW～26000 MW，則額定電流對應為1736A～3473 A，年損耗小時取3200小時、3750小時，全年電阻電能損失公式計算如下：，萬度/km式中：—— 電阻電能損失（萬度/km）I —— 線路額定電流：k ——交直流電阻比（根據(jù)國網(wǎng)電科院提供的各導線交直流電阻比實測數(shù)據(jù)取值）：，，；R —— 導線直流電阻（Ω/km，20℃時） —— 年損耗小時數(shù)取3200（h）、3750（h）N —— 導線分裂根數(shù)取8（根）；—— 直流電阻隨溫度變化的增大系數(shù)；=1+，為導線電阻溫度系數(shù)，分別如下：①鋼芯鋁絞線（%IACS）（1/℃）；②鋁包鋼芯鋁絞線（%IACS）（1/℃）；③鋼芯高導電率鋁絞線（63%IACS）（1/℃）；④鋁合金芯鋁絞線：內(nèi)層為鋁合金芯（%IACS，電阻溫度系數(shù)=），外層為鋁絞線（%IACS，電阻溫度系數(shù)=），通過分開計算鋁合金芯以及外鋁絞線的直流電阻隨溫升變化，綜合計算得出鋁合金芯鋁絞線JL/LHA1465/210在各輸送容量對應的導線溫度下的電阻溫度系數(shù)： 鋁合金芯鋁絞線JL/LHA1465/210在不同輸送容量下的導線溫度（℃）及電阻溫度系數(shù)（1/℃）（環(huán)境溫度取15℃）輸送容量導線溫度θ（℃）電阻溫度系數(shù)（1/℃）輸送容量每回3000MW 輸送容量每回4000MW 輸送容量每回5000MW 輸送容量每回6000MW ⑤中強度鋁合金絞線（%IACS）（1/℃）。為達到額定電流時的導線溫度，按不同輸送容量考慮，環(huán)境溫度取15℃，值、交流電阻分別如下表： 各導線在不同輸送容量下的導線溫度（℃）及交流電阻值（Ω/km）（環(huán)境溫度取15℃）序號1 2 3 4 5 導線類型鋼芯鋁絞線鋁包鋼芯鋁絞線鋼芯高導電率鋁絞線鋁合金芯鋁絞線中強度鋁合金導線方案JL/G1A630/45JL/LB20A630/45JL(GD)/G1A630/45JL/LHA1465/210JLHA3675直流電阻20℃時（Ω/km）導線電阻溫度系數(shù)α交直流電阻比 導線分裂數(shù)N88888輸送容量每回3000MW導線溫度θ（℃） 交流電阻（Ω/km） 輸送容量每回4000MW導線溫度θ（℃） 交流電阻（Ω/km） 輸送容量每回5000MW導線溫度θ（℃） 交流電阻（Ω/km） 輸送容量每回6000MW導線溫度θ（℃） 交流電阻（Ω/km） 計算得出各導線在不同輸送容量下的電阻損耗功率如下： 各導線在不同輸送容量下的電阻損耗功率（雙回路），kW/km序號1 2 3 4 5 導線類型鋼芯鋁絞線鋁包鋼芯鋁絞線鋼芯高導電率鋁絞線鋁合金芯鋁絞線中強度鋁合金導線方案JL/G1A630/45JL/LB20A630/45JL(GD)/G1A630/45JL/LHA1465/210JLHA3675輸送容量23000MW 輸送容量24000MW 輸送容量25000MW 輸送容量26000MW 以導線1為基準差值%%%%%（注：上表差值取輸送容量為26000MW時，各輸送容量情況下該差值相近。）～2可知，以導線JL/G1A630/45為基準，導線JL/LB20A630/4JL(GD)/G1A630/4JL/LHA1465/2%、%、%、%，電阻損耗從小到大順序依次為：JL/LHA1465/2JLHA367JL(GD)/G1A630/4JL/LB20A630/4JL/G1A630/45。 電暈損耗美國BPA推薦的電暈計算公式綜合考慮了降雨量和海拔對電暈損耗的影響，是一種較為簡單而準確的估算公式：, kW/km式中: ppp3分別為小雨、中雨、大雨的電暈損耗，kW/km。sss3分別為小雨、中雨、大雨的天氣時間，h； pi=10 a , kW/km式中：a=[+65+40+K1+K2i+]/10 。其中: n為子導線分裂數(shù)。 d為子導線直徑，cm。 Em為分裂導線平均最大電位，kV / cm。K1為分裂導線修正系數(shù)，當導線分裂數(shù) n≤4時，K1= 13，n＞4 時，K1= 19。 A為海拔，m。 K2K2K23分別為小雨、中雨、大雨的修正系數(shù)，修正系數(shù)隨著降雨率Rr調(diào)整，當Rr≤ mm /h時，K2i=10lg(Rr/) 。 當Rr＞ mm / h時，K2i= +(Rr/) 。 不同氣象條件下的電暈損耗差別較大，一般來說，輸電線路導線電暈損耗應綜合考慮好天氣、雨天、雪天及霧凇天的情況。經(jīng)查閱氣象資料，本工程沿線各天氣所占比例如下： 本工程沿線天氣情況天氣條件好天氣雪 天雨 天霧凇天各種天氣年小時數(shù)所占比例/%(1) 雨天電暈損耗。雨天電暈損耗應綜合考慮小雨、中雨及大雨的平均損耗，其降雨量和數(shù)量分布如下表所示。 各雨天降雨量及百分比分布項目小雨中雨大雨降雨量/(mmh1)百分比/%60355(2) 雪天電暈損耗。雪天的等效降雨量和數(shù)量分布如下表所示。 各雪天的等效降雨量及百分比分布項目小雪中雪大雪等效降雨量/(mmh1)百分比/%503020(3) 霧凇天電暈損耗。霧凇會產(chǎn)生超電暈，根據(jù)實驗研究表明，霧凇天的電暈損耗為大雨的 4 倍。(4) 好天氣電暈損耗。博納維爾電力管理局建議好天氣平均電暈損失(dB) 從雨天計算出的平均損失(dB) 中減去 17 dB，這 17 dB 是從北美 Apple Grove 750 kV 工程中晴天和雨天實測比較而得到的平均值。經(jīng)計算各導線在不同天氣下的電暈損耗如下： 各導線在不同天氣下的電暈損耗（kW/km）序號12345導線類型鋼芯鋁絞線鋁包鋼芯鋁絞線鋼芯高導電率鋁絞線鋁合金芯鋁絞線中強度鋁合金導線型號JL/G1A630/45JL/LB20A630/45JL(GD)/G1A630/45JL/LHA1465/210JLHA3675分裂根數(shù)88888外徑D（mm）導線最大表面電場強度g(kV/cm)分裂導線修正系數(shù)K11919191919雨量修正系數(shù)K2小雨中雨大雨雪天修正系數(shù)K2小雪中雪大雪海拔A（m）500500500500500雨天電暈損耗(kW/km)p小雨p中雨p大雨p雨天雪天電暈損耗(kW/km)p小雪p中雪p大雪p雪天霧凇(大雨中電暈損耗的4倍)電暈損耗(kW/km)好天電暈損耗(kW/km)總電暈損耗(kW/km) 電能損耗綜合電阻損耗及電暈損耗，各導線的電能損耗(電阻損耗+電暈損耗)如下： 參選導線方案的全年電能損耗表（萬度/km）序號1 2 3 4 5 導線類型鋼芯鋁絞線鋁包鋼芯鋁絞線鋼芯高導電率鋁絞線鋁合金芯鋁絞線中強度鋁合金導線方案JL/G1A630/45JL/LB20A630/45JL(GD)/G1A630/45JL/LHA1465/210JLHA3675輸送容量23000MW年損耗小時數(shù)3200h 年損耗小時數(shù)3750h 輸送容量24000MW年損耗小時數(shù)3200h 年損耗小時數(shù)3750h