输电线路新标准及应用设计新标准宣贯

2012年01月,输电线路新标准及应用,三、新标准及对工程设计的影响,二、电网差异化规划设计指导意见,四、新标准是“两型三新” 的体现,五、结束语,一、前言,提 纲,一、前言,2008年初，我国南方大部分地区出现历史罕见的持续低温雨雪冰冻极端天气，造成湖南、贵州、江西、浙江等省电网出现大范围倒塔、断线和闪络事故，各级电网损毁严重。为提高输电线路抗灾能力，中国电力工程顾问集团公司会同国家电网公司组织六大电力设计院以及一部分省电力设计院有关专家，对完善电网工程相关设计标准进行了分析，编制了电网建设设计国家电网的企业标准，提高了薄弱环节的设防标准。,主要规范如下：1000kV交流架空输电线路设计暂行技术规定110750kV架空输电线路设计规范500kV直流架空送电线路设计技术规定中重冰区架空送电线路技术规定国家电网公司企业标准国家电网公司电网差异化规划设计指导意见,一、前言,1、总体思路（1）、完善电网设计规程规范，适度提高电网规划设计标准，加快建设各电压等级协调发展的坚强电网，提高电网安全稳定运行水平和供电可靠性。（2）、坚持技术先进、经济合理、重点突出原则，以电网统一规划为指导，在普遍提高电网规划设计标准的基础上，采取差异化规划设计，研究确定一批抵御严重灾害能力更强的重要线路，设防标准比普通线路提高12级。（3）、通过差异化规划设计，在发生超过一般线路设防标准的严重自然灾害情况下，能够保持各电压等级核心骨干网架、战略性输电通道、重要负荷供电线路等重要线路的安全稳定运行。,二、电网差异化规划设计指导意见,2、重要线路划分原则 核心骨干网架包括：（1）特高压电网；（2）500、750千伏变电站有至少1回出线；（3）向重要负荷供电的330千伏变电站至少一条连接主网的线路。 大型水电、煤电基地远距离、大容量输电线路和跨区联网线路。 重要受端电源至少一条线路要作为重要线路。 重要负荷供电线路中的至少一条线路。 对于运行抢修特别困难的局部线段和跨越主干铁路、高等级公路等设施的重要跨越。,二、电网差异化规划设计指导意见,3、重要线路设计标准重要性系数取1.11.2，使其安全等级提高一级。110330千伏线路由三级提高到二级，设防水平达到50年一遇。500750千伏由二级提高到一级，设防水平达到100年一遇。特高压线路、直流线路安全等级标准为一级，设防水平为100年一遇。根据冰区划分图，在相同条件下，重要线路提高515毫米覆冰设防标准，并按照提高1525毫米覆冰进行验算。对于跨越主干铁路、高等级公路等重要设施的跨越应采用独立耐张段。安装线路覆冰在线监测装置，并采取防冰措施。采用V型串等措施，防止或减少重要线路冰闪事故的发生。相关变电站应考虑装设除冰、融冰设施。,二、电网差异化规划设计指导意见,在原重冰区设计技术规定（1998版）和顾问集团110-750kV架空输电线路设计技术导则（报批稿）的基础上新增加中冰区设计技术内容：,三、新标准及对工程设计的影响,冰区划分：设计覆冰厚度为10mm及以下地区为轻冰区；设计覆冰厚度大于10mm小于20mm地区为中冰区；设计覆冰厚度为20mm及以上地区为重冰区。,中冰区技术特点：地线：加大 500kV及以上不小于100mm2；保护角：不变导地线间的水平偏移：加大不平衡张力：加大档距及耐张段：缩小,三、新标准及对工程设计的影响,三、新标准及对工程设计的影响,中华人民共和国国家标准,GB 50545-2010,新标准强调差异化设计，更注重安全性新标准注重全寿命周期管理，经济性更合理新标准技术标准更明确，注重新技术的应用新标准强调环境保护，注重社会效益,三、新标准及对工程设计的影响,1总则1.1110kV750kV架空输电线路的设计应贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，做到安全可靠、先进适用、经济合理、资源节约、环境友好、符合国情。1.2架空输电线路设计，应从实际出发，结合地区特点，积极慎重地采用新技术、新材料、新工艺，推广采用节能、降耗、环保的先进技术和产品。1.3在架空输电线路设计中，除应执行本规定外，尚应符合现行的国家标准、电力行业标准和企业标准的有关要求，认真贯彻执行国家和地方颁发的强制性条文。,三、新标准及对工程设计的影响,1.4按照建筑结构可靠度设计统一标准规定，对重要的送电线路提高一个安全等级，即对110kV330kV采用二级，对500kV、500kV、750kV采用一级，杆塔结构重要性系数取1.11.2。1.5 本规定根据输电线路的重要性按电压等级将线路分为三类：a）一类：750kV，500kV，重要330kV；b）二类：330kV，重要220kV；c）三类：220kV及110kV。,三、新标准及对工程设计的影响,2路径2.1路径选择应采用卫片、航片、全数字摄影测量系统等新技术，必要时可采用地质遥感技术，综合考虑线路长度、地形地貌、城镇规划、环境保护、交通条件、运行和施工等因素，进行多方案技术比较，使路径走向安全可靠，经济合理。2.2路径选择应尽量避开军事设施、大型工矿企业及重要设施等，符合城镇规划，并尽量减少对地方经济发展的影响。,三、新标准及对工程设计的影响,2.3 路径选择应尽量避开不良地质地带和采动影响区，当无法避让时，应采取必要的措施；路径选择应尽量避开重冰区及影响安全运行的其他地区；应尽量避开原始森林、自然保护区、风景名胜区。2.4 路径选择应考虑对邻近设施如电台、机场、弱电线路等的相互影响。2.5路径选择宜靠近现有国道、省道、县道及乡镇公路，改善交通条件，方便施工和运行。,三、新标准及对工程设计的影响,2.6应根据大型发电厂和枢纽变电所的总体布置统一规划进出线，两回或多回路相邻线路通过经济发达地区或人口密集地段时，应统一规划。规划中的两回或多回同行线路，在路径狭窄地段宜采用同杆塔架设。2.7耐张段长度，单导线线路不宜大于5km；两分裂导线线路不宜大于10km；三分裂导线及以上线路不宜大于20km。如运行、施工条件许可，耐张段长度可适当延长。在耐张段长度超出上述规定时应考虑防串倒措施。在高差或档距相差非常悬殊的山区或重冰区等运行条件较差的地段，耐张段长度应适当缩短。 2.8 选择路径和定位时，应注意限制使用档距和相应的高差，避免出现杆塔两侧大小悬殊的档距，当无法避免时应采取必要的措施，提高安全度。,三、新标准及对工程设计的影响,3气象条件3.1 设计气象条件，应根据沿线的气象资料的数理统计结果，参考附近已有线路的运行经验确定，基本风速、基本冰厚按以下重现期确定： a 750k输电线路：50年 b500k输电线路及其大跨越：50年 c110k-330k输电线路及大跨越：30年如沿线的气象与典型气象区接近，宜采用典型气象区所列数值。3.4 110k-330k输电线路基本风速，不宜低于23.5m/s；500k-750k输电线路，基本风速不宜低于27/s(10m高),三、新标准及对工程设计的影响,3.5 设计基本冰厚一般划分成：a轻冰区：10mm及以下(一般按无冰、5mm、10mm设计)；b中冰区：大于10mm小于20mm(一般按15mm、20mm设计)；c重冰区：20mm及以上(一般按20mm、30mm、40mm、50mm设计) ；d地线设计冰厚较导线增加5mm。3.6 确定设计基本冰厚时，应根据输电线路的重要性适当提高重要线路的荷载水平，宜将500k以上线路，城市供电的重要线路和电气化铁路供电专用线路提高一个冰厚等级，一般宜增加5；对中冰区必要时还宜按稀有覆冰条件进行验算地线覆冰厚度应比导线增加5mm-10mm。3.7 应加强对沿线已建线路设计、运行情况的调查（风灾、冰灾、雷害、污闪、地质灾害、鸟害等）。,三、新标准及对工程设计的影响,3.8 充分考虑特殊地形、微气象条件的影响，尽量避开重冰区及易发生导线舞动的地区。路径必须通过重冰区或导线易舞动地区时，应进行相应的防冰害或防舞动设计，适当提高线路的机械强度，局部易舞区段在线路建设时安装防舞装置等措施。输电线路位于河岸、湖岸、山峰以及山谷口等容易产生强风的地带时，其最大基本风速应较附近一般地区适当增大。对易覆冰、风口、高差大的地段，宜缩短耐张段长度，杆塔使用条件应适当留有裕度。对于相对高耸、山区风道、垭口、抬升气流的迎风坡、较易覆冰等微地形区段，以及相对高差较大、连续上下山等局部地段的线路应加强抗冰灾害能力。,三、新标准及对工程设计的影响,4 导线和地线4.1 输电线路的导线截面，宜按照系统需要根据经济电流密度选择；也可按系统输送容量，结合不同导线的材料进行比选，通过年费用最小法进行综合技术经济比较后确定。4.2 大跨越的导线截面宜按允许载流量选择，其允许最大输送电流与陆上线路相配合，并通过综合技术经济比较确定。4.3 钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线一般采用+70，必要时可采用+804.4 稀有风速或稀有覆冰气象条件，导线弧垂最低点的最大张力，不应超过其拉断力的70%（原为60）。,三、新标准及对工程设计的影响,4.5距输电线路边相导线投影外20m处，80时间，80置信度，频率0.5MHz时的无线电干扰限值不应超过表2的规定。表2无线电干扰限值,三、新标准及对工程设计的影响,4.6距输电线路边相导线投影外20m处，湿导线条件下的可听噪声值不应超过表3的规定。表3可听噪声限值,三、新标准及对工程设计的影响,5 绝缘子和金具5.1 与横担连接的第一个金具应转动灵活且受力合理，其强度应高于串内其他金具强度。5.2 330k及以上输电线路悬垂V串两肢之间夹角的一半可比最大风偏小5-10，或通过试验确定。5.3 绝缘子尚应满足正常运行情况常年荷载状态下安全系数不小于4.0（原为4.5） 5.4 地线绝缘时宜使用双联绝缘子串。5.5 在易发生严重覆冰地区，宜采取增加绝缘子串长和采用V型串、八字串。,三、新标准及对工程设计的影响,三、新标准及对工程设计的影响,6 绝缘配合、防雷和接地6.1 绝缘配置应以审定的污区分布图为基础，并结合线路附近的污秽和发展情况，综合考虑环境污秽变化因素，选择合适的绝缘子型式和片数，适当留有裕度。对于0、级污区，可提高一级绝缘配置；对于、级污区，宜按中、上限配置；应在选线阶段尽量避让级污区，如不能避让，应采取措施满足污秽要求（涂覆防污闪涂料）。6.2 在轻、中污区（级及以下），复合绝缘子的爬电距离不宜小于盘型绝缘子；在重污区（级及以上），其爬电距离不应小于盘型绝缘子最小要求值的3/4；瓷棒绝缘子爬电距离应不小于盘型绝缘子。用于220k及以上输电线路复合绝缘子两端都应加均压环，其有效绝缘长度需满足雷电过电压的要求。,三、新标准及对工程设计的影响,6.3 海拔高度不超过1000m的地区，在塔头结构布置时，相间操作过电压相间最小间隙和档距中考虑导线风偏工频电压和操作过电压相间最小间隙。6.4 线路经过直流接地极附近时，要考虑接地极对铁塔、基础的影响。（现场测得的接地电阻应按DL/T621-1997乘季节系数）6.5 当采用爬电比距法时，绝缘子片数由下式确定：,三、新标准及对工程设计的影响,爬电比距，cm/kV；（应计入海拔及覆冰修正）,常见绝缘子爬电距离有效系数Ke,绝缘子爬电距离有效系数Ke，主要由各种绝缘子几何爬电距离在试验和运行中所对应的污耐压来确定。,6.6 高海拔地区污秽绝缘子的闪络电压，随着海拔升高或气压降低而变化，悬垂绝缘子串的片数，宜按下式进行修正 ：,三、新标准及对工程设计的影响,6.7 空气放电电压海拔修正系数Ka可按下式确定：,6.8 杆塔上地线对边导线的保护角，对于同塔双回或多回路，220kV及以上线路的保护角均不大于0，110kV线路不大于10；对于单回路，500750kV线路对导线的保护角不大于10，330kV及以下线路不大于15；单地线线路不大于25。对中重冰区线路的保护角可适当加大。,11杆塔型式11.4对不同类型杆塔的选用，应依据线路路径特点，按照安全可靠、经济合理、维护方便和有利于环境保护的原则进行。对于山区线路杆塔，应依据地形特点，配合高低基础，采用全方位长短腿结构型式。11.6对于线路走廊拆迁或清理费用高以及走廊狭窄的地带，宜采用导线三角形或垂直排列的杆塔，并考虑V型、Y型和L型绝缘子串使用的可能性，在满足安全性和经济性的基础上减小线路走廊宽度。非重冰区线路还宜结合远景规划，采用双回路或多回路杆塔；重冰区线路宜采用单回路导线水平排列的杆塔；城区或市郊线路可采用钢管杆。对林区和林地地段线路，宜按树木自然生长高度，采用高跨杆塔型式。,三、新标准及对工程设计的影响,7杆塔荷载及材料7.1 根据国家电网公司对华中电网覆冰灾害事故的处理意见，对15mm冰区，相对高差较大、连续上下山等局部地段的铁塔，增加了覆冰状态同时存在纵向不平衡张力的荷载工况。7.2 根据2008年初南方地区冰灾分析结果，对10mm轻冰区不平衡张力、断线张力进行补充规定。7.3 导线及地线风荷载的标准值，应按下式计算： WxWoZSCcdLpB1sin2 对跳线等档距较小者的计算，宜取1.0。（现国网文件要求取1.2） B1导、地线覆冰时，风荷载增大系数，5mm冰区取1.1，10mm冰区取1.2,三、新标准及对工程设计的影响,三、新标准及对工程设计的影响,杆塔荷载的规定：,8 对地距离及交叉跨越 8.1 导线对地面、建筑物、树木、铁路、道路、河流、管道、索道及各种架空线路的距离，应根据导线运行温度+40(若导线按允许温度+80设计时，导线运行温度取+50)情况或覆冰无风情况求得的最大弧垂计算垂直距离，根据最大风情况或覆冰情况求得的最大风偏进行风偏校验。8.2 导线与地面的距离，在最大计算弧垂情况下不应小于表13.0.2-1所列数值。 13.0.2-1 导线对地面最小距离 单位为m,三、新标准及对工程设计的影响,8 对地距离及交叉跨越 8.3 输电线路不应跨越屋顶为燃烧材料做成的建筑物。对耐火屋顶的建筑物，如需跨越时应与有关方面协商同意，500kV及以上电压的输电线路不应跨越长期住人的建筑物。 8.4 输电线路经过经济林木或树木密集的林区时，宜采用加高塔跨越林木不砍通道的方案。8.5 输电线路与甲类炎灾危险性的生产厂房、甲类物品库房、易燃、易爆、易爆材料堆场以及可燃或易燃、易爆液（气）体贮罐的防火间距不应小于杆塔高度加3m，还应满足其他的相关规定。8.6 输电线路跨220kV（包含110kV）及以上线路、铁路、高速公路、一级等级公路、一、二级通航河流及特殊管道等时，悬垂绝缘子串宜采用双联串(对500kV及以上线路并宜采用双挂点)或两个单联串。（越高速公路、一、二级公路校验邻档断线）,三、新标准及对工程设计的影响,乡村不应算作居民区、村庄应视为居民区“设计规范”中导线对地的最小距离确定是基于非居民区，考虑线路走廊内从事农业生产得到的导线对地的最小距离。居民区的对地距离是在非居民区的基础上考虑其他综合因素确定的。如330kV在非居民区按城乡郊区在夏收季节若用汽车运输时，按交通部门规定载高以4.0米计算，内部过电压的等效间隙取2.2米，裕度取0.5米，则导线对地距离为：4.0+0.5+1.95=6.45米。如按日本规范计算（对地距离数值按每10千伏增加0.12米计算），现以原规程220千伏的对地距离数值为基准，得330千伏导线对地距离值为： 6.5+110.12=7.82米。此外，苏联1972年电工手册规定取7.5米，加拿大标准取8.25米。根据上述情况，经讨论确定，330千伏对地距离数值采用7.5米。在1978年锦州会议决定把第一代500kV线路下场强控制在10kV/m内。500kV三角排列线路按10.5米对地距离设计，定位后的对地距离比设计要求高出0.5米及其以上，建成后能在档距中央出现10千伏/米场强的档距是为数不多的。,三、新标准及对工程设计的影响,9 环境保护9.1 输电线路设计，应符合国家环境保护、水土保持和生态环境保护的有关法律法规的要求。输电线路按要求在设计阶段，作相应的环境影响评价、环境保护工程设计和编制水土保持方案报告。9.2 输电线路的设计中应对电磁干扰、噪声、水土保持等方面采取必要的防治措施，减少其对周围环境的影响。9.3 输电线路塔基区、施工道路等周边地区应进行适当的绿化，恢复和改善输电线路周围地区的生态环境。9.4 山区线路铁塔应采取全方位长短腿并配合使用不等高基础，以适应地形变化。,三、新标准及对工程设计的影响,10 附属设施 10.1 新建输电线路在交通困难地区设保线站时，其维护半径可取40km50km，如沿线交通方便或该地区已有生产运行机构，也可不设巡检站。10.2 杆塔上的固定标志，应符合下列规定： 1)所有杆塔均应标明线路的名称、代号和杆塔号； 2)所有耐张型杆塔、分支杆塔和换位杆塔前后各一基杆塔上，均应有明显的相位标志（每一基杆塔上均应设置相位标志）； 3)在多回路杆塔上或在同一走廊内的平行线路的杆塔上，均应标明每一线路的名称和代号； 4)高杆塔应按航空部门的规定装设航空障碍标志； 5)杆塔上固定标志的尺寸、颜色和内容应符合运行部门要求。 10.3 新建输电线路宜根据现有运行条件配备适当的通信设施。 10.4 总高度在80m以下的杆塔，登高设施可选用脚钉。高于80m的杆塔，宜选用直爬梯或设置简易休息平台。,三、新标准及对工程设计的影响,三、新标准及对工程设计的影响,两型：资源节约型，环境友好型三新：新技术、新材料、新工艺建设“两型三新”输电线路的总体要求是：技术创新、安全可靠、经济合理、节约资源、环境友好。在输电线路设计各个环节贯彻“两型三新”的理念。,四、新标准是“两型三新” 的体现,在“两型”方面线路规划：电网建设纳入地方规划；采取差异化设计；采用紧凑型、同塔双回及多回路线路；选用大截面、大容量导线,四、新标准是“两型三新” 的体现,双回直流杆塔间隙圆图,四、新标准是“两型三新” 的体现,路径选择： 尽可能减少线路长度（资源节约） 尽可能避开矿区、林区（资源节约） 尽可能避开村庄、民房、居民区（环境友好）尽可能避开规划区（环境友好）重要交叉跨越采用独立耐张段跨越（安全可靠）避免相邻塔位高差及档距过大或档距大小悬殊（安全可靠）,四、新标准是“两型三新” 的体现,导地线选型：导线截面和分裂形式的选择应综合考虑规划要求、电气性能（线路损耗.无线电干扰和可听噪声等）、机械性能(强度.防腐)等因素,进行综合技术经济比较,实现建设成本、运行费用等总体费用最低。(286号文)将导地线选型由单纯的建设成本控制，变成建设成本与运行费用等总体费用全寿命周期最低。 验算导线允许载流量时，导线的允许温度：钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线一般采用+70，必要时可采用+80；大跨越可采用+90 。在稀有风速或稀有覆冰气象条件时，导线弧垂最低点的最大张力，不应超过其拉断力的70% 。,四、新标准是“两型三新” 的体现,分裂导线的采用,塔型选择及杆塔规划 塔型：猫头塔 V型串悬挂塔 直流F型塔 双（多）回路塔紧凑型塔 效益：减小走廊，节约占地，减少房屋拆迁、林木砍伐量按通用设计原则进行杆塔规划,四、新标准是“两型三新” 的体现,直流线路与接地极线路同塔架设实景,直流线路与接地极线路同塔架设F型直线塔,5 采用“V”型绝缘子串的优点：(1). 采用“V”型绝缘子串，减小了线间距离；(2). 采用“V”型绝缘子串，减轻了横担重量；(3). 采用“V”型绝缘子串, 减少了整体耗钢量；(4)采用“V”型绝缘子串, 减少了线路走廊宽度。,四、新标准是“两型三新” 的体现,6 优先选择原状土基础 7 铁塔全方位长短腿配合不等高基础主柱,四、新标准是“两型三新” 的体现,传统的等长腿设计工程实例,全方位长短腿与不等高基础应用实例,四、新标准是“两型三新” 的体现,施工前塔基地形图,施工后塔基地形图,8 采用高塔跨树方案： 减少林木砍伐量（资源节约环境友好） 线路若无法避开成片林木,需跨越跨成片林木，将考虑树木自然生长高度,采用高塔跨越的方案，减少树木砍伐量和对生态的影响。 增加塔高，势必增加本体投资，换来的是降低走廊清理费用，减少综合造价,节约资源，保护环境。总的看利大于弊。,四、新标准是“两型三新” 的体现,高塔跨树,9 节约走廊清理费用房屋拆迁（居民用房、公共用房）林木砍伐，交叉跨越随着经济发展，地方规划越来越多, 房屋越来越密集，土地资源越来越紧张，线路走廊越来越困难,房屋拆迁及走廊清理费用越来越高。目前500kV线路走廊清理费用平均约3050万/km,还有进一步增加的趋势. 一般情况下走廊清理费用占总造价的2030%，特殊拥挤地段会更高。例如成都双桥桃乡线路长度约16km，拆迁房屋面积61147m2，其中楼房55697m2；,四、新标准是“两型三新” 的体现,本次初步设计路径在满足规划的前提下，路径选择上尽量避让厂房、民房，但由于线路沿线房屋密集，又必须严格按双流及龙泉规划部门指定红线走线，故本工程线路仍需拆迁大量房屋。 根据系统规划，并结合沿线线路走廊情况，本工程架空线除桃乡变出线段1km采用同塔双回架设外其余均均按同塔四回设计。 本工程采用同塔四回设计后，比两条同塔双回路减少走廊宽度26 m ，全线走廊节约土地423800 m2（约636亩），全线节约房屋拆迁35200 m2，具有很大的经济和社会效益。,四、新标准是“两型三新” 的体现,又如东坡（思蒙）资阳500千伏线路工程：线路长度约78.0km+78.0km，两条线路均要求单回架设，为减少房屋拆迁面积，压缩走廊，设计推荐采用紧凑型输电技术：可增加输送功率l/3，且各相参数具有良好的对称性，有利于电网的稳定运行。 压缩线路走廊宽度17m，比常规线路40m减少了60，减少走廊征地、树木砍伐和建筑物拆迁，有利于生态保护。采用紧凑型输电技术，有利于提高线路的输送功率和电网的可靠性。 本工程所经地区人口密集，采用紧凑型输电线路技术，可以大大减少线路经过地区的房屋拆迁和树木砍伐,具有很好的经济性。,四、新标准是“两型三新” 的体现,向上线拥挤地段采用F型塔,在三新方面：1 路径选择：采用卫片、航片、全数字化航空测量和海拉瓦技术、遥感影像技术、地质雷达、卫星定位系统等新技术,进行多方案技术比较，使路径走向安全可靠，经济合理。,四、新标准是“两型三新” 的体现,2 杆塔型式：交流线路采用型串塔，同塔双回线路，紧凑型线路线路； 直流线路采用F型塔，接地极线路与直流线路共塔及双回直流共塔等新技术。,四、新标准是“两型三新” 的体现,3 在导线选型中，采用大截面导线（LGJ-720mm2、LGJ-900mm2）、铝合金线、扩径导线、型线、炭纤维导线、殷钢导线等新技术、新材料。,四、新标准是“两型三新” 的体现,铝合金线材制造,4 在绝缘配合方面： 合理的绝缘配置：1）资料准确 2）原则正确 3）选择合理 合理的防雷设计。 杆塔上地线对边导线的保护角，对于同塔双回直线塔，750kV、500kV和220kV对中相的保护角均不大于0，110kV线路均不大于10，钢管杆不大于20；对于单回路，500kV 750kV 线路避雷线对导线的保护角按不大于10，