一、技術名稱:新型節能導線應用技術
二、技術所屬領域及適用范圍:電力行業110kV及以上架空輸電線路
三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀
目前,架空導線的導體材料都采用電工鋁。因鋁線材料的基本特性,我國架空導線鋁導電率為61%IACS(以電工退火銅的體積電阻率ρ=0.017241Ω·mm2/m為100%IACS)。根據中國電力企業聯合會統計數據,2010年我國輸配電線損電量達1710億kWh,全國輸配電線損率為5.98%,折合5985萬tce。目前該技術可實現節能量5萬tce/a,CO2減排約13萬t/a。
四、技術內容
1.技術原理
節能導線是指在等外徑(等總截面)條件下,直流電阻比普通鋼芯鋁絞線更小的導線。目前,適合進行大規模推廣應用的節能導線主要包括鋼芯高導電率鋁絞線、鋁合金芯高導電率鋁絞線和中強度鋁合金絞線。
鋼芯高導電率鋁絞線以多根鍍鋅鋼線為芯,外部同心螺旋絞多層高導電率硬鋁圓線。與普通鋼芯鋁絞線相比,鋼芯不變,有效降低了絞線整體的直流電阻。
鋁合金芯高導電率鋁絞線是以多根同心絞鋁合金線為芯,外層同心絞合一層或多層高導電率鋁線構成。與普通鋼芯鋁絞線相比,具有損耗小、耐腐蝕、年費用低等優點。
中強度鋁合金絞線全部采用58.5%IACS中強度鋁合金線,與普通鋼芯鋁絞線相比,導線整體直流電阻降低,降低了輸電線路的損耗。
2.關鍵技術
(1)鋼芯高導電率鋁絞線:考慮導線材料中各元素對導電率的影響,控制各元素的比例,運用TiC等專用細化劑對晶粒進行細化及強化,合理設計模具和壓縮率,減少拉拔工藝增加的殘余應力,同時采用型線的拉拔及絞制工藝的控制,確保生產過程中型線不翻轉、不翹邊;
(2)鋁合金芯高導電率鋁絞線和中強度鋁合金絞線:通過鋁基體的合金化的配方組合,及加工工藝及熱處理的控制,使其導電率、強度、延伸率上得到明顯提高。
3.工藝流程
三種節能導線工藝流程分別見圖1、圖2 和圖3。
 
五、主要技術指標
在等外徑條件下,與普通鋼芯鋁絞線相比,三種節能導線的弧垂特性、電磁環境、表面電場強度、可聽噪聲和無線電干擾水平基本相同,但在電能損耗方面有降低幅度較大。
鋼芯高導電率鋁絞線與普通鋼芯鋁絞線相比,電能損耗降低約3%。以導線單位長度計算,鋼芯高導電率鋁絞線價格比普通鋼芯鋁絞線高6%-14%。
鋁合金芯高導電率鋁絞線與普通鋼芯鋁絞線相比,電阻降低約5%左右;以導線單位長度計算,鋁合金芯高導電率鋁絞線價格比普通鋼芯鋁絞線高4%-10%。
中強度鋁合金絞線與普通鋼芯鋁絞線相比,導線截面小于等于400/50時,電能損耗低約7%左右,導線截面大于400/50時,電能損耗約低5%。以導線單位長度計算,中強度鋁合金絞線價格比普通鋼芯鋁絞線高8%-15%。
六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀
通過中國電機工程學會鑒定,居國際先進水平,并獲得中國電科院科技進步獎二等獎,線型氣動特性分析居國際領先水平。國家電網公司先后三批次選取980項工程開展試點應用,目前已有30項工程投運。我國于2012年開始應用三種節能導線替代普通鋼芯鋁絞線。節能導線可提高導電能力,減少輸電損耗,達到節能效果。
七、典型應用案例
案例應用單位:句容-茅山500kV改造線路工程
技術提供單位:中國電力科學研究院
建設規模:選擇安徽歙縣供電公司35千伏杞梓里變電站及梓里196線、198線,確定三級聯調試點范圍。
主要技改內容:線路全長約65.358km,導線截面為4×630 mm2。全線桿塔采用通用設計5E1(直線塔)和5E3(耐張塔)模塊,其中耐張塔比例為27.9%。線路路徑經過鎮江的句容、丹徒、丹陽和常州的金壇市。沿線的地形為:平地70%、泥沼地20%、河網10%。系統額定電壓500kV,最高運行電壓550 kV,功率因數0.95,最大負荷利用小時數5500小時。系統單回正常輸送功率2000MW,極限輸送功率3325MW。主要設備:工程設計初期經評審推薦采用JL3/G1A-630/45高導電率鋼芯鋁絞線。節能技改投資額:線路選用節能導線型號為JL3/G1A-630/45高導電率鋼芯鋁絞線,2014年JL3/G1A-630/45高導電率鋼芯鋁絞線平均中標單價較普通鋼芯鋁絞線高0.3萬元/km,線路按照單回路4分裂計算,則投資增加235.3萬元,建設期:13個月,采用節能導線后,線路的電能損耗降低約2.2%,年節約電能221.48萬度。按照上網電價0.455元/千瓦時計,產生直接經濟效益約為100.78萬元,年節約燃燒標準煤約885.93噸,減少CO2排放量約2208.18噸。
八、推廣前景及節能減排潛力
預計未來5年,新型節能導線工程投運數量預計達到2000項左右,則每年節約 電量約為128262.24萬度,產生直接經濟效益約為49764.18萬元,節約燃燒標準煤 約51萬噸,減少CO2排放量約135萬噸,需增加投資額46億元。
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