节能金具节能效果试验分析

2007年6月吉林电力n.2007第35卷第3期(总第190期)Jilin Electric PowerVol 35 No. 3(Ser. No 190)节能金具节能效果试验分析Effect Tests and Analyses on Saving Energy Hardwares马卫平1,敖明,崔明,杨明,吴国宏2,王立涛(1.吉林省电力有限公司电力科学研究院,吉林长春130021;2.四平线路器材厂,吉林四平136001)摘要:针对220kV及以下输电线路采用的普通铸铁、铸钢金具的高耗能问题,从理论上分析了金具材质与电能损耗的关系,以及节能金具的节能原理,通过对普通铸铁、铸钢金具和节能金具的电能损耗对比试验以及红外监测,证明节能金具比普通金具具有较明显的节能效果关键词:节能金具;输电线路;电能损耗对比试验中图分类号:TM726文獻标识码:B文章编号:1009-5306(2007)03-0021-03目前,我国部分500kV输电线路采用了节能如果把金具主体看成是金属块组成的,在垂直金具,而35~220kV输电线路绝大部分釆用耗能磁力线的平面上形成无数个金属环,由于交流交变较髙的铸铁、铸钢金具(耐张线夹、悬垂线夹及防振磁场作用,根据楞次定律和法拉第电磁感应定律,在锤线夹等)。采用铸铁、铸钢线路金具一次性投资较金具内产生感应电动势E为:小,但线路中的配套金具能耗较高,势必造成一定的e=ksK HoHdS(2)经济损失。本文根据节能金具的节能原理测量出普通金具和节能金具的电能损耗数据,为节能金具的式中:K为常数;-表示感应电动势的方向;dφ为金推广应用提供了技术依据。具零件内磁通变化量;dt为时间变化量;H为磁场强度;dS为金具中金属环的微面积金具的节能原理分析从式(2)可看出,在金具内产生的感应电动势与导线电流、材料的相对磁导率及金具的厚度成正比。悬垂线夹、耐张线夹、防振锤线夹等金具将导线当金具结构相同时,影响c的是材料的相对磁导率包裹在中间,当导线通过电流时,金具上任一点产生p,由于铸铁、铸钢金具内产生的感应电动式比铝合金金具大200~1000倍,因而在铸铁、铸钢金具中的磁感应强度B为:由感应电动式形成的涡流比铝合金金具大很多倍。R(1)涡流在金具内由电阻产生损耗形成热,通常线路上式中:为真空磁导率,A=4x×107H/m;p为相铸铁铸钢金具的温度比铝合金金具高几十摄氏度。对磁导率;为导线载流量;R为金具某点距导线中经测量,截面为300mm2的导线通过400A电流心的距离。时,2h后导线表面温度为70℃,铸铁金具表面温常用铸铁的相对磁导率为200~400H/m,铸度为77C,铝合金金具表面温度为37℃.金具内涡钢的相对磁导率为300~1000H/m,空气、铝、铜的流能量来自输电线路,从而形成了涡流能量损耗。相对磁导率≈1。另外,铸铁、铸钢金具材料具有磁滞性,交变磁由式(1)可以看出,当输电导线电流相同时,不场中铸铁、铸钢金具材料内的磁畴总落后于交变磁同金具材料在其内产生的磁感应强度相差很大。由场的变化换句话说导线产生的磁场使金具材料内于铸铁、铸钢金具的相对磁导率是铝合金金具的的磁畴反复磁化,材料内分子振动加剧,而加剧分子200~1000倍,因而磁感应强度也相差200振动1000倍增H中国煤化工金具的磁滞进一步CNMHG收稿日期:2007-01-29作者简介:马卫平(1953—),男,高级工程师,现从事高电压技术研究与生产管理工作2007年6月Jun.2007第35卷第3期(总第190期)Jilin Electric PowerVol 35 No. 3(Ser. No 190)由以上分析可知,由于铸铁、铸钢的相对磁导率大并且存在磁滞涡流,因而在输电线路上产生较大的磁滞、涡流电能损耗。经测量,铸钢金具比铸铁金具产生的磁滞、涡流电能损耗更大。同样由式(1)可看出,离导线较远的金具(联板、U型环,铁构架等)由于R值较大,在金具中产生的磁感应强度也很小,形成的电能损耗可忽略不计2节能金具试制图2cGL型节能金具结构多年来,人们已认识到铸铁、铸钢金具电能损耗的这一事实。美国OB公司 Ohio brass已对部分3节能金具的能效测试金具进行了电能损耗试验,试验结果见图1。3.1试样选择选择XGU-4、XGU-5普通铁悬垂线夹;CGL4、CGL-5节能铝悬垂线夹;NLD4普通铁耐张线120HH铁线夹夹;NLL-4节能铝耐张线夹作为试验样品。导线选用LGJ-400/35、LGJ-240/40钢芯铝绞线。将试样按照实际线路金具安装方法安装在导线上,并串接同一电气回路中。试验回路接线图见图3。在回路中分别通以200~700A的工频电流。待电流稳定后维持2h后测得的数据见表1、表2。铁质金具铝合金线夹100200300400500600700图1电流-能耗曲线铝质金具由图1可看出,铁线夹的电能损耗随导线内电流增大呈非线性增加,其电能损耗比铝合金金具电能损耗大几十倍。与以上分析相吻合为满足电力工程发展需要,四平电力金具研究图3试验回路接线图所开发研制了系列CGL型节能型悬垂线夹金具,并表1悬垂线夹能耗测试结果比较配备了金具能耗的检测设备,悬垂线夹结构见图2。为了达到节能的目的,悬垂线夹等金具均采用通过电流/A型号400500600700非磁性高强度铝合金,这种材料相对磁导率小、无磁XGU-534.050.068.0滞现象。经过测试,其机械强度能够满足技术标准要21.4求,且使用寿命长,对导线产生的电化学腐蚀小,结功率差24.838.052.470.6构设计合理,安装施工方便。虽然紧固件为钢质材料,但没形成闭合环并屏蔽在金具内,故电能损耗较中国煤化工小。节能型金具与普通金具的配合尺寸一致,方便了设计选型以及老线路改造。订,用紅外成相仪分别监测了不同金具的温度变化。图4、图5是回路电流400A、2h后拍下的红外图象。·222007年6月吉林电力Jun.第35卷第3期(总第190期)Jilin Electric PowerVol 35 No. 3(Ser. No 190)表2耐张线夹能耗测试结果比较功率;以LGJ-240/40导线通过400A电流为例:通过电流/A1个铝质悬垂线夹可节省21W有功功率,1个铝质型号200耐张线夹可节省32W有功功率。NID415.030.051.061.077.0试验回路加400A电流,2h后测量的红外图6.010.519.023.427.7象证实:同等运行条件下,节能型CGL-5铝质悬垂NLL-4线夹最高温度比普通型铁质悬垂线夹约低53C由功率差9.019.532.037.649.3此可见节能线夹的节能效果是非常明显的截面为400mm2的导线运行时的电流是随负8522℃荷的变化而变化的取正常最大电流400A计算,使用1个CGL-5节能金具比使用1个XGU-5普通金具节约99.2kW·h,以0.3元/kW·h)计算,1年的节电费为29.76元,3.7年即可收回使用节能金具所增加的投资。结论图4XGu-5铁质悬垂线夹红外图象a.普通金具特别是钢材质金具的相对磁导率p远远大于铝合金材料,铸铁、铸钢金具因磁滞、涡流造成的能耗比节能金具大十几倍到几十倍b.红外成相分析表明,普通金具的温升远远高于导线和节能金具的温升。在大负荷运行状况下,极有可能造成导线过热。c.输电线路最高温度往往集中在金具处,是限制输电线路出力的瓶颈之一,因此选用节能型金具1316℃有利于提高送电线路的输送负荷能力。d.在输电线路中大量采用节能金具是降低线图5cGL-5铝质悬垂线夹红外图象损的重要措施之一,具有明显的节能效果,经济效益从测试结果可以看出,用铝线夹代替铁线夹具有明显的节能效果。以LGJ-400/35导线通过700A电流为例:1个铝质悬垂线夹可节省70.6W的有功(编辑刘文千)广告目次·1.深圳华强网络通信设备有限公司2.长春奥泰电器开发有限公司简介………(封二)3淄博泰光电力器材厂简介(封二)4.四平电力设备制造安装有限公司简介中国煤化工封三)5.深圳市华海力达通信设备有限公司简介…………(封三)CNMHG6.吉林市能兴电力设备有限公司简介……………(封四)·23