導(dǎo)線作為輸電線路最主要的部件之一，要滿足線路輸送電能的主要功能，同時(shí)要安全可靠運(yùn)行，還要在經(jīng)濟(jì)上是合理的。作為全壽命周期的經(jīng)濟(jì)性，不僅應(yīng)考慮導(dǎo)線本身的經(jīng)濟(jì)性，還要綜合考慮導(dǎo)線差異所引起的鐵塔、基礎(chǔ)、絕緣子、金具等相關(guān)材料的初始投資，以及施工、運(yùn)行費(fèi)用甚至導(dǎo)線殘值的差異。早期的東北電力系統(tǒng)建設(shè)主要參照蘇聯(lián)模式進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，架空線路導(dǎo)線的選取比較粗放，通常按照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選取。今日的東北油田電網(wǎng)建設(shè)擺脫了粗放式設(shè)計(jì)的理念，不斷借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)設(shè)計(jì)模式。油田電網(wǎng)下轄各區(qū)域電網(wǎng)在建設(shè)時(shí)均有統(tǒng)一規(guī)劃，在考慮一定裕度條件下建設(shè)時(shí)導(dǎo)線采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電網(wǎng)后期的平穩(wěn)、有效運(yùn)行具有積極的意義。下面以大慶油田電網(wǎng)為例，介紹油田輸電線路導(dǎo)線選取設(shè)計(jì)方法。

　　1導(dǎo)線材料選取

　　油田電網(wǎng)110kV及以下輸電線路導(dǎo)線仍以技術(shù)成熟、價(jià)格相對(duì)較低的鋼芯鋁絞線為主。該導(dǎo)線運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，在具有諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也有局限性，如長(zhǎng)期允許運(yùn)行溫度低、鋼芯易被電腐蝕等。近年來，伴隨著材料的不斷發(fā)展和更新，出現(xiàn)了高強(qiáng)度鋁合金絞線、耐熱鋁合金導(dǎo)線、碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線等新型導(dǎo)線。新型導(dǎo)線價(jià)格相對(duì)傳統(tǒng)導(dǎo)線貴，在油田電網(wǎng)應(yīng)用還較少，缺乏運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

　　1.1鋁合金絞線

　　鋁合金絞線取消了鋼芯，使單位質(zhì)量大大降低，抗拉強(qiáng)度達(dá)到325MPa，為普通硬鋁的2倍，導(dǎo)線綜合拉斷力大于同規(guī)格的鋼芯鋁絞線。因此，鋁合金絞線具有更大的拉重比系數(shù)，弧垂特性更好，可有效降低塔高或增大檔距。

　　1.2耐熱鋁合金導(dǎo)線(殷鋼)

　　由于加入了特殊金屬，導(dǎo)線抗拉強(qiáng)度增強(qiáng)，溫度線性膨脹系數(shù)顯著變小(殷鋼膨脹系數(shù)只有普通鋼材的1/3)，弧垂也比常規(guī)導(dǎo)線小。耐熱鋁合金導(dǎo)線可以在180℃下運(yùn)行，載流量可達(dá)到同截面普通導(dǎo)線的1.6倍。

　　1.3碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線

　　碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線由于復(fù)合芯的強(qiáng)度足夠高，不再需要鋁承擔(dān)受力作用，導(dǎo)電的鋁就可以采用退火狀態(tài)的軟鋁，其導(dǎo)電率可超過63%。一般鋼絲的抗拉強(qiáng)度為1240MPa，而碳纖維和玻璃纖維混合芯棒抗拉強(qiáng)度可達(dá)到2399MPa，為前者的1.93倍，抗拉強(qiáng)度明顯提高。由于碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線不存在鋼絲材料引起的磁和熱效應(yīng)，所以在相同截面輸送相同負(fù)荷的條件下，它具有更低的運(yùn)行溫度。在180℃條件下運(yùn)行，其載流量為常規(guī)鋼芯導(dǎo)線的1.8倍。

　　1.4導(dǎo)線參數(shù)對(duì)比

　　不同種類導(dǎo)線的參數(shù)對(duì)比如表1所示。對(duì)上述4種導(dǎo)線方案進(jìn)行比較，結(jié)論如下:(1)從電氣性能來講，4種導(dǎo)線均能滿足電氣性能基本要求，碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線載流量最大。(2)從經(jīng)濟(jì)性來講，新型導(dǎo)線價(jià)格較高，鋼芯鋁絞線價(jià)格較低。雖然鋼芯鋁絞線因損耗較大，其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不如新型導(dǎo)線，但是保養(yǎng)維護(hù)便利，備品備件充足，而且運(yùn)行單位及人員對(duì)鋼芯鋁絞線的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)豐富�？梢钥闯�，鋼芯鋁絞線方案在電氣性能、機(jī)械性能相差不多的情況下，具有使用廣泛、發(fā)貨及時(shí)、備件多、配套金具成熟，以及施工、運(yùn)維方便等優(yōu)勢(shì)。新型導(dǎo)線具有損耗小、載流量大的特點(diǎn)，是今后的發(fā)展方向，在新建線路上可以逐步應(yīng)用，使油田電網(wǎng)向綠色化、專業(yè)化方向發(fā)展。同時(shí)，運(yùn)維人員需要逐步提高對(duì)新型導(dǎo)線的運(yùn)維能力。

　　2導(dǎo)線截面的選取

　　在以往設(shè)計(jì)中，導(dǎo)線截面主要以載流量為設(shè)計(jì)根據(jù)，這樣的設(shè)計(jì)方法存在線路運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差、損耗偏高等問題。在新投產(chǎn)的油田區(qū)域，架空輸電線路導(dǎo)線截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇，并根據(jù)電暈、機(jī)械強(qiáng)度和事故情況下的發(fā)熱條件進(jìn)行校驗(yàn)。在進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，一般考慮線路投入運(yùn)行后的輸送容量，根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。

　　2.1工程項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用案例

　　根據(jù)采油廠的用電負(fù)荷需求，擬在大慶市肇州地區(qū)新建一座110kV變電站，110kV進(jìn)線在某條110kV線破口，長(zhǎng)度約為41km。根據(jù)采油廠遠(yuǎn)期油井規(guī)劃，負(fù)荷數(shù)據(jù)按照110kV新建變電站投入運(yùn)行后最大負(fù)荷33.4MW進(jìn)行前期設(shè)計(jì)工作。輸電導(dǎo)線截面依據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選取。

　　2.2輸電線路導(dǎo)線截面選取體會(huì)

　　(1)一般的輸電線路導(dǎo)線截面的選擇，可根據(jù)線路投運(yùn)后5～10a的輸送容量，按經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選擇，必要時(shí)對(duì)電暈、發(fā)熱和機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)。有些線路除了按上面定量的方法選擇導(dǎo)線截面外，還應(yīng)根據(jù)輸電線路在電網(wǎng)中的位置、作用和性質(zhì)，從電網(wǎng)規(guī)劃方面進(jìn)一步分析、研究、核定所選的導(dǎo)線截面是否合理。(2)在電網(wǎng)建設(shè)中，為了方便運(yùn)行和檢修，減少供電公司備品備件種類，電網(wǎng)中各種電壓等級(jí)導(dǎo)線截面類型應(yīng)盡可能少。建議根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際情況，采用供電公司相應(yīng)電壓等級(jí)常用的導(dǎo)線截面類型，統(tǒng)一區(qū)域電網(wǎng)導(dǎo)線型號(hào)。

　　3安全系數(shù)選取

　　在輸電線路設(shè)計(jì)中，安全系數(shù)為破壞應(yīng)力除以最大使用應(yīng)力的計(jì)算值。根據(jù)GB50545—2010《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》及《電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)》，輸電線路計(jì)算中的安全系數(shù)通常不小于2.5[2-3]。安全系數(shù)K值在油田輸電線路中的設(shè)計(jì)選取是否合理，對(duì)工程整體造價(jià)起到關(guān)鍵性影響。油田電網(wǎng)中砼桿占比依然較大，但在景觀路及重要負(fù)荷區(qū)域使用鋼管桿的比例逐漸增多。鋼管桿因其美觀、占地面積小，將是電網(wǎng)今后的發(fā)展趨勢(shì)。鋼管桿本體質(zhì)量與安全系數(shù)緊密相連，本次依據(jù)K值設(shè)計(jì)為依托，討論不同K值條件下的鋼管桿質(zhì)量，進(jìn)而選取合理的設(shè)計(jì)參數(shù)。在工程設(shè)計(jì)中，不同的桿塔形式K值選取經(jīng)驗(yàn)不盡相同。依據(jù)某項(xiàng)鋼管桿建設(shè)工程實(shí)例，我們以大慶喇嘛甸地區(qū)的環(huán)境條件(見表2)為依據(jù)，對(duì)照不同的安全系數(shù)K值對(duì)相應(yīng)的35kV鋼管桿質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算，得到計(jì)算結(jié)果如表3、表4所示。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果得出結(jié)論如下:(1)當(dāng)線路中鋼管桿比例較大時(shí)，總耗鋼量基本隨著K值的變大而增加，而且總桿塔數(shù)量越多的時(shí)候，這種變化的趨勢(shì)就越明顯。當(dāng)K值取4時(shí)，總耗鋼量最小。(2)架空線路采用鋼管桿架設(shè)時(shí)，當(dāng)線路路徑直線段較多時(shí)，選取較小的K值更有利于節(jié)省工程造價(jià)，不僅耗鋼量少，而且桿塔數(shù)量也相對(duì)較少。直線桿較多時(shí)，推薦采用K=3.5的安全系數(shù)來設(shè)計(jì)鋼管。當(dāng)線路路徑轉(zhuǎn)角較多時(shí)，推薦采用K=4的安全系數(shù)來設(shè)計(jì)鋼管。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　本文根據(jù)油田電網(wǎng)實(shí)際情況論述導(dǎo)線材料、導(dǎo)線截面及安全系數(shù)的選取原則，在設(shè)計(jì)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)上向電網(wǎng)智能化、統(tǒng)一化方向發(fā)展，為油田建設(shè)提供穩(wěn)定、可靠的電力能源。伴隨著導(dǎo)線材料日新月異的發(fā)展，設(shè)計(jì)方法的不斷推陳出新，更節(jié)能、更高效的電力通道將不斷呈現(xiàn)在油田電網(wǎng)當(dāng)中。設(shè)計(jì)人員應(yīng)具有更廣闊的眼界，在電網(wǎng)規(guī)劃中進(jìn)行合理負(fù)荷分析，制定出適合油田發(fā)展的統(tǒng)一建設(shè)模式，為建設(shè)油田堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)而努力。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]張殿聲.電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)電力出版社，2002.

　　[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范:GB50545—2010[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

　　[3]電力行業(yè)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)委會(huì).導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定:DL/T5222—2005[S].北京:中國(guó)電力出版社2005.

　　《油田輸電線路導(dǎo)線選取設(shè)計(jì)方法》來源：《電世界》，作者：劉禹峰