怎样确定导地线安全系数、平均运行张力？

1、1怎样确定导地线安全系数、平均运行张力？合肥大海摘要：“导地线设计安全系数是怎么确定的？ ” “导地线半均运行张力上限 是怎么确定的？ ”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问题。木文剖析 了容易引起这种困惑的七对难点：设计安全系数与实际安全系数；最低点安全系 数与悬点安全系数：最大荷载匸况下的安全系数与年平况安全系数：导线安全 系数与地线安全系数：新线系数取0.95还是1.0：导地线最大运行张力是容许值 还是实际值：导地线的张力是指水平张力还是轴向张力。让读者从概念上明口， 导地线设计安全系数不血该是计算出來的，而是根据规范观定取值确定的。导地 线平均运行张力上限，是设计安全系数的一种表

2、达方式，也是取值确定的。此外 也介绍了七对疑难问题的解决方法。关键词：安全系数；平均运行张力：新线系数；“导地线设计安全系数是怎么确定的？ ” “导地线平均运行张力上限 是怎么确定的？ ”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问 题。1关于导地线安全系数的七个容易混淆的问题导地线安全系数的般农达式町以写成:导地线安全系数恳=导地线拉断力保证值 导地线垠人运行张力加该公式涉及三个物理量，在不同的场合使用该公式，三个物理量的含 义不尽相同。比如，如果K是“导地线弧垂最低点设计安全系数”， 对应的分母就是“导地线最大使用张力限值”；如果K是“年平工况 设计安全系数”，对应的分母就是“平均运行张力限

3、值”；分母如果是“覆冰工况运行张力”，计算出的K就是“覆冰工况实际安全系数”;分母如果是“悬点运行张力”，计算出的K就是“悬点实际安全系数”归纳起来，以下七对概念需要卜功夫弄明白：（1）设计安全系数与实际安全系数；（2）最低点安全系数与悬点安全系数；（3）最人荷载工况卜的安全系数与年平工况安全系数；（4）导线安全系数与地线安全系数；（5）新线系数取0.95还是1.0；（6）导地线最人运行张力是容许值还是实际值；（7）导地线的张力是指水平张力还是轴向张力。本文先就“设计安全系数”、“年平运行张力上限”的确定方法进 行剖析、梳理，然后，再说说其它儿对相关问题的处理方法。如何确定导地线“设计安全系数

4、”及“年平运行张力上限” ？这 两个问题的答案就写在规范里，只要花点功夫，就可以把它们提炼岀 来。2规范中涉及设计安全系数的条款GB 50061-2010 条文:5.2.1在各种气彖条件下，箜的张力弧垂计算理到退便用 张力和型运行张力作为控隔嵯的张力弧垂计算町采用 絃使亦幼、菽 両 线与地线间的距离 牡卷制粪 GB 5054&2010 条文：5.0.7导地线在弧垂最低点的设计安全系数不应一小于乙5悬挂点的设计箜全系数不应小于乙25。地线的设计安全系数丕鱼 小于导玉的丘计安全系数。5- 0. 13导、地线防振措施应符合下列规定,】 铝钢截面比不小于4. 29的钢芯铝绞线或镀锌钢绞线，其导

5、、地线平均运行张力的上限和相应的防振措施，应符合表50.13I- - 上一一的规定。当有多年运行经验时可不受表5.0. 13的限制。衰5.0. 13 导、地线平均运行张力的上限和相应的防撮摘施tft况平均运行张力的上限 拉断力的百分数)<%)舫振措施钢芯們绞线E锌侧绞线档师不趙过500m 的开個地区1612档距牙超过500m的作开話地区181S档距不超过120m1818不繕要不论档距大小22护线条不论档距大小2525或另加护线条看了以上条款，应该能够明白，导地线安全系数其实有两套，套是防止导地线被拉断的“强度安全系数”，另-套是防止导地线振 动的“防振安全系数”，不过，防振安全系数经常是

6、以“平均运行张 力系数”的形式出现。如果不了解为什么“平均运行张力系数”也 是安全系数的一种表现形式，对“导地线平均运行张力上限是怎么确 定的？ ”这一问题，就会感到束手无策。为此，我们把规范条文进行 人众化表述。3把以上规范条款以通俗的语言写出5.2.1为了保证导地线既不会因为荷载过大而拉断，又不会因为发 生振动而损伤，在线路设计时，应同时采用“强度设计安全系数K1” 和“防振设计安全系数K2”作为“应力设计控制条件”。5.0.7导地线最低点的强度设计安全系数K1不应小于2.5,悬点 强度设计安全系数不应小于2.25：地线的强度设计安全系数不应小于 导线。“强度设计安全系数”控制的是导地线的

7、“容许张力T”，或叫"最大容许使用张力Tmax ”,其关系为:最大容许使用张力也卜导地线拉断力7；强度设计安全系数龟45.0.13导地线防振设计安全系数K2就是年平工况设计安全系 数，其数值应根据线路地形、档距人小、拟采用防振措施，依照农 5.0.13改造版确定：表5. 0.13改造版一防振安全系数与平均运行张力系数瑕値表档距和地形钢芯铝尊镀锌钢绞线防振措施平均运行张力 系数a防撮安全系数K2平均运行 张力系数防振安全系数K2档距不超过500m的开阔地区16%6.2512%8. 33不需要档距不超过500肌的非开阔地区18%r 5.5618%556不需要档距不超过120m的任意地区1

8、8%6.2518%6. 25不需要不论档距大小，不论开阔与否22%4.55/护线条不论档距大小，不论开阔与否25%4.0025%4. 00防震锋防振设计安全系数的倒数是“最人平均运行张力系数a ”，它们控制的是“平均运行张力上限T2”，其关系为:平均运行张力上限2=拉断力保证值对防振设计安全系数K?#平均运行张力上限T2=a拉断力保证值坊K2与a的倒数关系，证明如下:平均运行张力系数a=平均运行张力上限忆拉断力保证值坊(1)防振安全系数=拉断力保证值坊平均运行张力上限忆比较(1)(2)可知:.圧=-a =.aK2町见，防振安全系数K2与平均运行张力系数a互为倒数。农5.0.13改造版就是根据这

9、个倒数关系编制出来的。有了表5013改造版，我们就可以根据地形、档距和拟采用的防振措施，从农中查出K2和a的合适取值。简而言之，强度和防振设计安全系数，都不是计算出来的，而是根据规范取值的。4与两套安全系数有关问题的处理细则4.1关于导线设计安全系数的取值规范规定，导地线最低点的强度设计安全系数不应小于2.5,但是,“不小于2.5”的数值范围很人，具体怎么取值呢？可以这样把握：（1）采用通用设计的线路，按通用设计规定取值。（2）不采用通用设计的角钢塔线路，导线设计安全系数取2.5,地线 取不小于2.5；（3）不采用通用设计的自立钢管杆、口立水泥杆的线路，导线设计 安全系数K1取5.08.0,地

10、线取不小于5.08.0；4.2关于地线设计安全系数的取值规范规定，地线的设计安全系数不应小于导线。这就是说如果导线设计安全系数为2.5,地线也可以取2.5,也可以人于2.5, 般取人于2.5；如果导线设计安全系数为8.0,地线也可以取8.0,也可以 人于8.0； 般取人于8.0；但地线安全系数取值过人，就会过于松弛, 导地线档中距就会超标。所以导地线档中距S是地线安全系数取值的 限制指标。导地线档中距“限值” So按以下公式（1）计算，导地线 档中距“实际值” S按以F公式（2）计算,S<=So,档中距达标。So >0.012Z + l（1）.S=地线架高力+ （导线弧動-地线弧垂

11、心）（2）4.3关于防振安全系数的取值众所周知，“强度安全系数”实际上是“最人荷载工况"下的安全 系数，而“防振安全系数”是“年平工况"下的安全系数。因为“年 平工况应力”小于“最人荷载工况应力”，所以“年平工况下的安全 系数” 一定大于“最大荷载工况卜的安全系数”。在实际操作中，对于角钢塔，强度设计安全系数取值为2.5,其防 振安全系数取4.0,并按规定加防振锤；对于口立钢管杆、自立水泥杆的线路，强度设计安全系数般取5.08.0,防振安全系数K2怎么取值？如果取4.0,就要加防振锤， 口不符合实际；如果取K2>=5.08.0,就可以不设防振播施，又经济, 又安全建议

12、取K2=5.08.0。44导地线的强度校验，应该看悬点安全系数，而不是最低点在一个档距中，导地线最低点张力最小，悬点张力最人。在人档距、人高差情况卞，高悬点是导地线强度危险点，所以进行导地线强度校验,应选择咼悬点。校验方法是：第一步，计算出高悬点的轴向拉力（不是水平张力）T；第二步，计算出高悬点实际安全系数心=盘常?；第三步，比较高悬点实际安全系数心与悬点安全系数限值2.25,满足疋g 2 2.25,校验通过。高悬点强度校輪，也可以通过计算“极大档距”来判断，实际档 距V极人档距，说明高悬点安全系数达标。需要提醒的是，许多设计教材、手册关于计算“极人档距”的公 式，都是在2.5/2.25的搭配

13、卜导出的,如果使用于58.0/2.25搭配, 公式需要作适当修改，如果对此公式心中无数，还是采用第-种方法 校验较为稳妥。不少人认为，当导线设计安全系数Kl=2.5时，悬点安全系数限值 为2.25,是因为2.25=2.5*0.9；所以当导线设计安全系数Kl=8.0时, 悬点安全系数限值应该是8.0*0.9=7.2；这种认识源口对规范条文的理 解，没有注意到，新规范对悬点安全系数是采用“定值限制法”而不 是“定比限制法”。4.5在稀有工况下，导地线设计安全系数可以放宽GB 50545-2010 规定：5.0.9导.地线在稀有风速或稀有覆冰气象条件时，弧垂最低点 的最大张力不应超过其导、地线拉断力

14、的70%。悬挂点的最大张 力，不应超过导、地线拉断力的2Z%。这说明，稀有风速、稀有覆冰工况，导地线垠低点安全系数可以 从2.5放宽到1.43,悬点安全系数从2.25放宽到1.30。GB 50233-2005验收规范规定：7.5.5琵线时对于孤逊、较小耐张段及大跨越的过牵引长度应符合设斤要求；菽寻无条时，应符合下列规定：1耐张段长度X于300m时过牵引长度不宜超过200mm；2耐张段长度为200300m时，过牵引长度不宜超过耐张段长度的05%o;3瞇空度为200m以内时，过牵引长度应狽赞导线的安 全系数不小于Z的规定进行控制,变电所进出口档跖匚这说明，过牵引工况，导线安全系数可以放宽到2.0。

15、4.6关于新线系数（拉断力保证值系数）在涉及导地线安全系数公式中，经常使用“拉断力保证值Tp”这 个参数。这个参数是把导地线厂家参数表中的“计算拉断力”、“额定 拉断力”、“最小破断拉力”、“额定拉断力（RTS）”乘以一个折扣系 数K0计算出来的。这个折扣系数就是线路设计人员多年使用的“新 线系数”，现在叫做“拉断力保证值系数”。“新线系数” 一说，出自东北院电力工程高压送电线路设计手 册:空 GB 117983中的钢芯铝绞线，由于导线上 有接诙L焉亚管、补依管使导线拉断力降低,故设 计使用的导线保证计算拉财为计算锂断力的95% o业内把这个95%叫做“新线系数”。在DL/T 5092-199

16、9条文解释中，有了以下阐述：导、殲妗系抽公制縣力表姒（GBH7A8冲处赭翩麵财融勘 用缎餌加熾鼬不忖上封蒯赢"極换上册利刊删加95%）。所以，同行们也把这个95%叫做“拉断力保证值系数”。拉断力保证值系数Ko使用在以卜公式中：导线拉断力保证值= K. *计算拉断力7； 导线最人使用张九卜鍔I髏不少设计人员闲惑：什么情况下Ko取0.95,什么悄况卜Ko取1.0? 有人说，导线取Ko=0.95，地线取Ko=1.0；有人说，钢芯铝绞线取 Ko=0.95,钢绞线、OPGW复合地线取Ko=1.0；说到底，Ko取值的 标准到底是什么？莫衷一是，本人认为：新线系数Ko的取值，取决于导地线是属于哪一

17、个制造标准规范。 应该这样判断：首先，根据导地线型号，确定导地线是属于哪个制 造标准规范的；其次，在该制造标准中，找出关于拉断力的三个数值: 一个是拉断力“理论计算值”，-个是参数表的“农中值”，还有个 是拉断力“验收试验保证值”。如果标准中有规定，“验收试验保证值” 应不低于“表中值”的95%,那么Ko取值应为0.95,没有这样的规 定，取l.Oo卜表汇集了几个标准的规定情况：拉断力保证值系数K。取值一览表琢准名称标准编号导线型号示例参数表拉断力名称Ko用途侣绞线处洞芯铅绞线GB 1179-1983LGJ7*¥1算拉断力0. 95导线钢芯铝纹线GB/T 1179-20C8JL/GI

18、A-*额走拉断力0. 95导线携锌钢绞线YB/I 5004-2012GJ最小破断拉力1.0地线钢绞线GB/7 1179-2008JG1A-*额定拉断力0. 95地线OPGWGB 灯 1179 19990P3W额定拉新力(RTS)0. 95地绒从上农可以看出，除YB/T 5004-2012中的镀锌钢绞线之外，其它导地线、包括OPGW光纤复合地线，新线系数都是0.95.4.7注意区分“设计安全系数”与“实际安全系数”设计安全系数是“预先设定的”安全系数，是属于“设计条件” 范畴，其值不是计算出来的，而是根据规范设定的，是本工程应该执 行的指标。实际安全系数是“计算出来的”，导地线各工况卜的安全系数互不 相同，导地线上任何两点，实际安全系数也互不相同，最低点安全系 数最人，悬