2007年6月吉林電力n.2007第35卷第3期(總第190期)Jilin Electric PowerVol 35 No. 3(Ser. No 190)節(jié)能金具節(jié)能效果試驗(yàn)分析Effect Tests and Analyses on Saving Energy Hardwares馬衛(wèi)平1,敖明,崔明,楊明,吳國(guó)宏2,王立濤(1.吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院,吉林長(zhǎng)春130021;2.四平線路器材廠,吉林四平136001)摘要:針對(duì)220kV及以下輸電線路采用的普通鑄鐵、鑄鋼金具的高耗能問(wèn)題,從理論上分析了金具材質(zhì)與電能損耗的關(guān)系,以及節(jié)能金具的節(jié)能原理,通過(guò)對(duì)普通鑄鐵、鑄鋼金具和節(jié)能金具的電能損耗對(duì)比試驗(yàn)以及紅外監(jiān)測(cè),證明節(jié)能金具比普通金具具有較明顯的節(jié)能效果關(guān)鍵詞:節(jié)能金具;輸電線路;電能損耗對(duì)比試驗(yàn)中圖分類號(hào):TM726文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1009-5306(2007)03-0021-03目前,我國(guó)部分500kV輸電線路采用了節(jié)能如果把金具主體看成是金屬塊組成的,在垂直金具,而35~220kV輸電線路絕大部分釆用耗能磁力線的平面上形成無(wú)數(shù)個(gè)金屬環(huán),由于交流交變較髙的鑄鐵、鑄鋼金具(耐張線夾、懸垂線夾及防振磁場(chǎng)作用,根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律,在錘線夾等)。采用鑄鐵、鑄鋼線路金具一次性投資較金具內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為:小,但線路中的配套金具能耗較高,勢(shì)必造成一定的e=ksK HoHdS(2)經(jīng)濟(jì)損失。本文根據(jù)節(jié)能金具的節(jié)能原理測(cè)量出普通金具和節(jié)能金具的電能損耗數(shù)據(jù),為節(jié)能金具的式中:K為常數(shù);-表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向;dφ為金推廣應(yīng)用提供了技術(shù)依據(jù)。具零件內(nèi)磁通變化量;dt為時(shí)間變化量;H為磁場(chǎng)強(qiáng)度;dS為金具中金屬環(huán)的微面積金具的節(jié)能原理分析從式(2)可看出,在金具內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)線電流、材料的相對(duì)磁導(dǎo)率及金具的厚度成正比。懸垂線夾、耐張線夾、防振錘線夾等金具將導(dǎo)線當(dāng)金具結(jié)構(gòu)相同時(shí),影響c的是材料的相對(duì)磁導(dǎo)率包裹在中間,當(dāng)導(dǎo)線通過(guò)電流時(shí),金具上任一點(diǎn)產(chǎn)生p,由于鑄鐵、鑄鋼金具內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)式比鋁合金金具大200~1000倍,因而在鑄鐵、鑄鋼金具中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為:由感應(yīng)電動(dòng)式形成的渦流比鋁合金金具大很多倍。R(1)渦流在金具內(nèi)由電阻產(chǎn)生損耗形成熱,通常線路上式中:為真空磁導(dǎo)率,A=4x×107H/m;p為相鑄鐵鑄鋼金具的溫度比鋁合金金具高幾十?dāng)z氏度。對(duì)磁導(dǎo)率;為導(dǎo)線載流量;R為金具某點(diǎn)距導(dǎo)線中經(jīng)測(cè)量,截面為300mm2的導(dǎo)線通過(guò)400A電流心的距離。時(shí),2h后導(dǎo)線表面溫度為70℃,鑄鐵金具表面溫常用鑄鐵的相對(duì)磁導(dǎo)率為200~400H/m,鑄度為77C,鋁合金金具表面溫度為37℃.金具內(nèi)渦鋼的相對(duì)磁導(dǎo)率為300~1000H/m,空氣、鋁、銅的流能量來(lái)自輸電線路,從而形成了渦流能量損耗。相對(duì)磁導(dǎo)率≈1。另外,鑄鐵、鑄鋼金具材料具有磁滯性,交變磁由式(1)可以看出,當(dāng)輸電導(dǎo)線電流相同時(shí),不場(chǎng)中鑄鐵、鑄鋼金具材料內(nèi)的磁疇總落后于交變磁同金具材料在其內(nèi)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度相差很大。由場(chǎng)的變化換句話說(shuō)導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)使金具材料內(nèi)于鑄鐵、鑄鋼金具的相對(duì)磁導(dǎo)率是鋁合金金具的的磁疇反復(fù)磁化,材料內(nèi)分子振動(dòng)加劇,而加劇分子200~1000倍,因而磁感應(yīng)強(qiáng)度也相差200振動(dòng)1000倍增H中國(guó)煤化工金具的磁滯進(jìn)一步CNMHG收稿日期:2007-01-29作者簡(jiǎn)介:馬衛(wèi)平(1953—),男,高級(jí)工程師,現(xiàn)從事高電壓技術(shù)研究與生產(chǎn)管理工作2007年6月Jun.2007第35卷第3期(總第190期)Jilin Electric PowerVol 35 No. 3(Ser. No 190)由以上分析可知,由于鑄鐵、鑄鋼的相對(duì)磁導(dǎo)率大并且存在磁滯渦流,因而在輸電線路上產(chǎn)生較大的磁滯、渦流電能損耗。經(jīng)測(cè)量,鑄鋼金具比鑄鐵金具產(chǎn)生的磁滯、渦流電能損耗更大。同樣由式(1)可看出,離導(dǎo)線較遠(yuǎn)的金具(聯(lián)板、U型環(huán),鐵構(gòu)架等)由于R值較大,在金具中產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度也很小,形成的電能損耗可忽略不計(jì)2節(jié)能金具試制圖2cGL型節(jié)能金具結(jié)構(gòu)多年來(lái),人們已認(rèn)識(shí)到鑄鐵、鑄鋼金具電能損耗的這一事實(shí)。美國(guó)OB公司 Ohio brass已對(duì)部分3節(jié)能金具的能效測(cè)試金具進(jìn)行了電能損耗試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。3.1試樣選擇選擇XGU-4、XGU-5普通鐵懸垂線夾;CGL4、CGL-5節(jié)能鋁懸垂線夾;NLD4普通鐵耐張線120HH鐵線夾夾;NLL-4節(jié)能鋁耐張線夾作為試驗(yàn)樣品。導(dǎo)線選用LGJ-400/35、LGJ-240/40鋼芯鋁絞線。將試樣按照實(shí)際線路金具安裝方法安裝在導(dǎo)線上,并串接同一電氣回路中。試驗(yàn)回路接線圖見(jiàn)圖3。在回路中分別通以200~700A的工頻電流。待電流穩(wěn)定后維持2h后測(cè)得的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2。鐵質(zhì)金具鋁合金線夾100200300400500600700圖1電流-能耗曲線鋁質(zhì)金具由圖1可看出,鐵線夾的電能損耗隨導(dǎo)線內(nèi)電流增大呈非線性增加,其電能損耗比鋁合金金具電能損耗大幾十倍。與以上分析相吻合為滿足電力工程發(fā)展需要,四平電力金具研究圖3試驗(yàn)回路接線圖所開(kāi)發(fā)研制了系列CGL型節(jié)能型懸垂線夾金具,并表1懸垂線夾能耗測(cè)試結(jié)果比較配備了金具能耗的檢測(cè)設(shè)備,懸垂線夾結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。為了達(dá)到節(jié)能的目的,懸垂線夾等金具均采用通過(guò)電流/A型號(hào)400500600700非磁性高強(qiáng)度鋁合金,這種材料相對(duì)磁導(dǎo)率小、無(wú)磁XGU-534.050.068.0滯現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)測(cè)試,其機(jī)械強(qiáng)度能夠滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要21.4求,且使用壽命長(zhǎng),對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕小,結(jié)功率差24.838.052.470.6構(gòu)設(shè)計(jì)合理,安裝施工方便。雖然緊固件為鋼質(zhì)材料,但沒(méi)形成閉合環(huán)并屏蔽在金具內(nèi),故電能損耗較中國(guó)煤化工小。節(jié)能型金具與普通金具的配合尺寸一致,方便了設(shè)計(jì)選型以及老線路改造。訂,用紅外成相儀分別監(jiān)測(cè)了不同金具的溫度變化。圖4、圖5是回路電流400A、2h后拍下的紅外圖象?！?22007年6月吉林電力Jun.第35卷第3期(總第190期)Jilin Electric PowerVol 35 No. 3(Ser. No 190)表2耐張線夾能耗測(cè)試結(jié)果比較功率;以LGJ-240/40導(dǎo)線通過(guò)400A電流為例:通過(guò)電流/A1個(gè)鋁質(zhì)懸垂線夾可節(jié)省21W有功功率,1個(gè)鋁質(zhì)型號(hào)200耐張線夾可節(jié)省32W有功功率。NID415.030.051.061.077.0試驗(yàn)回路加400A電流,2h后測(cè)量的紅外圖6.010.519.023.427.7象證實(shí):同等運(yùn)行條件下,節(jié)能型CGL-5鋁質(zhì)懸垂NLL-4線夾最高溫度比普通型鐵質(zhì)懸垂線夾約低53C由功率差9.019.532.037.649.3此可見(jiàn)節(jié)能線夾的節(jié)能效果是非常明顯的截面為400mm2的導(dǎo)線運(yùn)行時(shí)的電流是隨負(fù)8522℃荷的變化而變化的取正常最大電流400A計(jì)算,使用1個(gè)CGL-5節(jié)能金具比使用1個(gè)XGU-5普通金具節(jié)約99.2kW·h,以0.3元/kW·h)計(jì)算,1年的節(jié)電費(fèi)為29.76元,3.7年即可收回使用節(jié)能金具所增加的投資。結(jié)論圖4XGu-5鐵質(zhì)懸垂線夾紅外圖象a.普通金具特別是鋼材質(zhì)金具的相對(duì)磁導(dǎo)率p遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋁合金材料,鑄鐵、鑄鋼金具因磁滯、渦流造成的能耗比節(jié)能金具大十幾倍到幾十倍b.紅外成相分析表明,普通金具的溫升遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于導(dǎo)線和節(jié)能金具的溫升。在大負(fù)荷運(yùn)行狀況下,極有可能造成導(dǎo)線過(guò)熱。c.輸電線路最高溫度往往集中在金具處,是限制輸電線路出力的瓶頸之一,因此選用節(jié)能型金具1316℃有利于提高送電線路的輸送負(fù)荷能力。d.在輸電線路中大量采用節(jié)能金具是降低線圖5cGL-5鋁質(zhì)懸垂線夾紅外圖象損的重要措施之一,具有明顯的節(jié)能效果,經(jīng)濟(jì)效益從測(cè)試結(jié)果可以看出,用鋁線夾代替鐵線夾具有明顯的節(jié)能效果。以LGJ-400/35導(dǎo)線通過(guò)700A電流為例:1個(gè)鋁質(zhì)懸垂線夾可節(jié)省70.6W的有功(編輯劉文千)廣告目次·1.深圳華強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備有限公司2.長(zhǎng)春奧泰電器開(kāi)發(fā)有限公司簡(jiǎn)介………(封二)3淄博泰光電力器材廠簡(jiǎn)介(封二)4.四平電力設(shè)備制造安裝有限公司簡(jiǎn)介中國(guó)煤化工封三)5.深圳市華海力達(dá)通信設(shè)備有限公司簡(jiǎn)介…………(封三)CNMHG6.吉林市能興電力設(shè)備有限公司簡(jiǎn)介……………(封四)·23