10.输电线路金具通用设计课件

国家电网公司输电线路金具通用设计中国电力科学研究院2012年5月,一、输电线路金具节能降噪研究及成果二、输电线路金具通用设计,目录,一、输电线路金具节能降噪研究及成果,为体现公司社会责任，建设一流电网，在满足国家标准的基础上，公司针对输变电工程中金具等电晕噪声源，开展系列节能降噪研究、试验与应用。在金具节能降噪成果的基础上，通过金具结构优化、材料优化和表面工艺优化等设计，对金具的强度等级、结构参数及命名方法进行统一规范，形成金具通用设计。用以指导输电线路工程的设计、生产、采购和管理。,（一）金具节能降噪研究背景,输电线路节能降噪金具及通用设计成果有利于全面实现资源节约和环境友好，提高输电线路工程建设、运行和管理效益，实现输电线路全过程全寿命周期整体技术经济最优，有效地推动了电网标准化建设，具有明显的社会经济效益和经济效益。,（一）金具节能降噪研究意义,材料方面：节能降噪金具以非铁磁性材料替代传统的铁磁性材料，来降低或者消除由铁磁性材料引起的涡流和磁滞损耗。电气方面：通过对现有金具的结构优化和对金具串型的优化配置，改善金具表面的场强分布，使金具表面工作场强低于其起晕场强，抑制电晕的发生，实现降噪和节能。,（二）金具节能降噪关键技术,国家电网公司统一组织，中国电科院牵头，多家单位共同合作，通过调研收资、现场测试、仿真计算、结构优化、生产试制、电晕试验、挂网试运等研究工作，取得金具节能降噪的分析、设计方法等系列成果。,（三）技术路线,开展金具材料优化。悬垂线夹、间隔棒、均压环等金具均采用无磁高强度铝合金来制造，使用寿命长，对导线产生的电化学腐蚀小，保证了线路的安全运行。开展金具结构优化。运用三维有限元法建立相应的金具计算模型，提出金具起晕场强的海拔修正公式，优化金具结构形式及尺寸，降低金具表面场强，抑制金具电晕放电。,（四）实施方案,1.应用三维有限元仿真计算表面场强，进行金具结构优化，降低表面场强的优化方法，提高防晕性能。2.形成统一的电晕噪声、紫外图谱测试方法。3.形成高海拔修正计算公式，该成果填补了国际空白。并给出适用于高海拔地区输电线路的防振锤、均压环、均压屏蔽环的尺寸要求。4.形成公司企标Q/GDW550-2010输电线路降低可听噪声设计和建设导则。,(五)金具节能降噪研究成果,与传统金具相比，节能降噪金具具有如下特点：1.节能环保，减少电晕损失，降低金具电晕噪声。2.采用先进的生产工艺，优化的结构形式，技术先进，提高了金具性能指标。3.应用全寿命周期的理论和方法，综合考虑初期投资和长期运行成本，技术经济优势明显。,（六）节能降噪金具的优势,对500kV双回线路而言，按年运行3500小时计，采用节能降噪铝合金线夹和防振锤等金具，代替传统的铸铁金具，每100公里每年可减少电磁损耗和电晕损耗共计约为84.2万度。目前的上网电价大约在0.300.45（元/度）之间，取平均值0.38元/度，则每年可节省成本约32万元。而每100公里约增加成本50.5万元，投资回收期还不到两年，具有良好的经济效益。同时，随着金具通用设计的推广，金具形成规模采购后，金具成本还会进一步降低，具有极大的经济、社会效益。,（七）节能降噪金具经济效益,根据输电线路金具节能降噪研究成果，并结合工程运行经验，依据输电线路设计及金具元件等相关标准。开展金具结构优化、材料优化和表面工艺优化等工作，规范金具串结构型式，规范金具命名和金具技术要求、规范金具元件结构尺寸及相关技术参数，编制金具通用设计。,（八）根据研究成果开展通用设计,二、输电线路金具通用设计,1、研究规范绝缘子金具串类型、应用范围和原则。根据调研资料，整理绝缘子金具串类型。规范各不同电压等级的绝缘子破坏荷载、联塔金具等，并按照地区及海拔高度，规划适用串型及导地线，统一串型，提高设计效率。,（一）技术路线,2、研究规范金具元件的技术条件。根据目前输电线路金具的使用和运行情况，对现场测试中发现的电晕和噪声超标问题，研制低噪声金具。并应用科研成果和规程规范，提出金具元件的技术条件，开展金具通用设计研究，包括金具元件的结构尺寸研究、材料研究及加工工艺研究，便于设计、施工、运行和检修工作标准化，提高金具通用性，减少生产厂商的低水平重复设计和研发。,（一）技术路线,1.通用设计的标准化主要原则实现“四统一”：即统一金具串型、统一金具结构和尺寸、统一编号与命名、统一金具材料和加工工艺。2.金具元件的总体设计原则是安全可靠、技术先进、节能环保、通用互换、经济适用。（1）绝缘子串型中金具种类的选用应考虑整串受力合理，并尽可能减少金具种类和绝缘子串长。（2）金具的连接尺寸主要依据GB/T2315-2000电力金具标称破坏载荷系列及连接型式尺寸。,（二）设计原则,（3）具的设计应考虑互换性和通用性（各个厂家的金具亦存在互换性和通用性）。（4）金具的选材应考虑足够机械强度和耐久性。（5）单个金具的设计应考虑结构合理性，尽量减少加工量。（6）金具结构设计的合理性应考虑在架空输电线路绝缘子串中结构紧凑，受力合理，简便实用。（7）金具的结构设计应考虑采用先进适用的生产工艺。,（二）设计原则,3、编制金具通用设计图册。国家电网公司输变电工程通用设计750kV输电线路金具分册国家电网公司输变电工程通用设计500kV输电线路金具分册国家电网公司输变电工程通用设计330kV输电线路金具分册国家电网公司输变电工程通用设计220kV输电线路金具分册国家电网公司输变电工程通用设计110(66)kV输电线路金具分册国家电网公司输变电工程通用设计330kV750kV输电线路金具图册国家电网公司输变电工程通用设计110(66)kV220kV输电线路金具图册,（三）通用设计成果,（三）通用设计成果,1.通过金具结构优化、工艺优化、表面质量优化，降低金具电晕噪声，有利于提高线路安全可靠性；2.通过规范金具串结构型式，统一标准，有利于提高设计评审效率；3.通过规范金具的结构尺寸，减少不同厂家金具的差异，利于设计、施工、运行和检修工作标准化；,（四）主要特点,4.通过合理优化、科学配置金具技术参数，提高金具通用性，减少备品备件数量，有利于物资储备仓库的建设，有利于提高企业经济效益和社会效益；5.通过规范金具产品命名和技术条件，有利于公司集中规模招标采购；6.应用金具通用设计，可以减少生产厂商的低水平重复设计和研发。,（四）主要特点,输电线路金具通用设计统一了金具串的类型、结构形式及连接金具，并与铁塔通用设计配合，规定了联塔金具类型及其安装方式，形成了金具串标准化图纸。同时按照地区及海拔高度，规划适用串型及导地线，统一标准，提高设计效率。110（66）kV750kV金具通用设计共统一了1531个串型。,（五）四统一：金具串型式,（五）四统一：金具串型式,（五）四统一：金具串型式,（五）四统一：金具串型式,由于预绞式线夹的特殊性，当线路采用双联绝缘子双挂点预绞式悬垂线夹时，联间距由挂点距离确定。,（五）四统一：金具串型式,与铁塔通用设计导地线挂板型式配合一致，规定各电压等级金具串联塔金具型式及安装方式统一。,（五）四统一：金具串型式,A）双导线水平双分裂I型悬垂串,110(66)kV串型示例,B）双导线垂直双分裂V型悬垂串,220kV串型示例,在串型设计中，要求受力合理，并尽可能减少金具种类，缩短绝缘子串长度。,（五）四统一：金具串型式,a）盘形悬式绝缘子双联V型悬垂串,330kV串型示例,b）盘形悬式绝缘子双联双挂点I型悬垂串,500kV串型示例,在串型设计中，要求受力合理，并尽可能减少金具种类，缩短绝缘子串长度。,（五）四统一：金具串型式,d)边相铝管跳线串(带绝缘子串),c)边相铝管跳线串(带绝缘子串),750kV串型示例,（五）四统一：金具串型式,110（66）kV、220kV输电线路导线悬垂绝缘子串型按照挂点型式、绝缘子联数、安装在导线上的线夹数量和绝缘子与线夹之间的连接方式划分了5个串型，并用代号A、B、C、D和E进行表示。,（五）四统一：金具串型式,（五）四统一：金具串型式,A,B,C,D,E,本通用设计统一了100种金具结构型式和结构尺寸，提高了金具通用性，减少备品备件数量，有利于设计、施工、运行和检修工作标准化。,（五）四统一：金具结构和尺寸,（五）四统一：金具结构和尺寸,均压环和均压屏蔽环应具有合理的外形结构及环径，能控制绝缘子和金具上的电晕，改善电场分布。规定不同海拔条件下管径，其余结构参数不随海拔变化而变化。,（五）四统一：金具结构和尺寸,（五）四统一：金具结构和尺寸,（五）四统一：金具结构和尺寸,统一串图编号：金具串图名及编号包含金具串标称破坏负荷（70kN、100kN、160kN等）、绝缘子类型（盘形、复合等）、联数（两联、四联等）、挂点数（单挂点、双挂点）、悬垂线夹种类（上扛式悬垂、双线夹）、串型（悬垂、耐张、跳线等）等信息。“3X1-40-16H”的图纸名称为“160kN复合绝缘子单联I型悬垂串”；“7X2-4055-42H”的图纸名称为“420kN复合绝缘子双联双挂点I型悬垂串”；,（五）四统一：统一编号与命名,绝缘子悬垂串、耐张串图纸编号含义-1234567891011121电压等级：7-750kV、5-500kV、3-330kV、2-220kV、1-110kV、06-66kV；2串型：X-I型悬垂串、V-V型悬垂串、N-耐张串、P-调平串（P11020、P22030、P33040)；3连塔金具轴向：C-连塔金具轴向为垂直线路方向、顺线路方向时缺省；4绝缘子联数：1-单联、2-双联、3-三联，以此类推；5金具串挂点数量：1-单挂点、2-双挂点、以此类推，金具串挂点数与绝缘子联数相同时缺省；6其它：S-双线夹、L-十字联板、K-上扛线夹、CL-预绞式线夹、SCL-双预绞线夹；7子导线分裂间距：40-400mm、45-450mm、50-500mm，以此类推；8绝缘子联间距：40-400mm、50-500mm、55-550mm、60-600mm，以此类推，单联时缺省；9绝缘子破坏负荷：10-100kN、21-210kN、30-300kN、42-420kN、55-550kN，以此类推；10绝缘子型式：P-盘形悬式绝缘子、H-复合绝缘子；11耐张串绝缘子安装方式：D-倒装、正装缺省；耐张串：B-边相、Z-中相；12序号：用以区分连塔金具不同。,（五）四统一：统一编号与命名,跳线串图纸编号-12345671电压等级：7-750kV、5-500kV、3-330kV、2-220kV、1-110kV、06-66kV2跳线方式：GST-刚性鼠笼式跳线、GLT-刚性铝管式跳线、T-普通跳线；3其它：K-上扛线夹；4子导线分裂间距：40-400mm、45-450mm、50-500mm，以此类推；5绝缘子破坏负荷：07-70kN、10-100kN、12-120kN，以此类推；6跳线悬挂型式：PT-爬梯式、H-复合式、P-盘形悬式；7刚性跳线串：B-边相；Z-中相,（五）四统一：统一编号与命名,地线串图纸编号-1234567891地线：B；2串型：X-I型悬垂串、N-耐张串；3绝缘方式：1-单联金具串、2-双联绝缘子串；4线夹型式：S-双线夹，单线夹缺省；5地线类型：G-GJ、BG-JLB，悬垂串缺省；6双联绝缘子联间距：40-400mm、以此类推，单联缺省；7挂点强度：07-70kN、10-100kN、12-120kN、16-160kN，以此类推；8绝缘子强度：07-70kN，以此类推；单联金具串缺省；9绝缘子型式：P-盘形悬式绝缘子、不安装绝缘子缺省。,（五）四统一：统一编号与命名,依据电力金具产品型号命名方法，统一了金具命名。从金具名称上可以判断其破坏荷载及连接长度。同时便于招标采购时的物料管理。,（五）四统一：统一编号与命名,（五）四统一：统一编号与命名,（五）四统一：统一编号与命名,本通用设计统一了金具的生产加工材料，同时对金具的锻造、铸造、弯制方式提出了明确要求，采用先进的生产工艺，达到标准的表面粗糙度要求，连接方便可靠，提高金具性能指标。,（五）四统一：金具材料和加工工艺,（五）四统一：金具材料和加工工艺,1均压环和均压屏蔽环。管径的径向变形量控制在3%以内。环体弯曲半径公差为环体半径的1%。环体表面粗糙度Ra值不大于3.2。2分裂导线间隔棒。双板线夹在导线分裂圆切线方向有15的活动范围，顺导线方向有8的活动范围。间隔棒线夹夹头表面粗糙度为Ra值不大于6.3。间隔棒关节螺栓强度等级不低于4.8级。,（五）四统一：金具材料和加工工艺,3防振锤。线夹表面粗糙度Ra值不大于6.3。防振锤的钢绞线应符合YB/T4165-2007要求，钢绞线单线抗拉强度不低于1520MPa，绞合节径比不大于11。4悬垂线夹。提包式悬垂线夹船体单侧的出口角适用范围为025。预绞式悬垂线夹船体单侧的出口角适用范围为015。线夹本体表面粗糙度Ra值不大于6.3。5耐张线夹和接续金具。耐张线夹钢锚和接续管钢管的中心同轴度公差小于0.5mm，表面粗糙度Ra值不大于3.2。,（五）四