kv交流架空输电线路设计暂行技术规定-条文说明 16页

1000kV交流架空输电线路设计暂行技术规定-条文说明附件：1000kV交流架空输电线路设计暂行技术规定条文说明目次1范围............................................................................................................................................................14总则......................................................................................................................................................15路径........................................................................................................................................................16气象条件..................................................................................................................................................17导线和地线..............................................................................................................................................28绝缘子及金 具............................................................................................................................................59绝缘配合、防雷和接地...........................................................................................................................610导线布置............................................................................................................................................1911杆塔型式...............................................................................................................................................1912杆塔荷载及材料..................................................................................................................................2113.杆塔结构..............................................................................................................................................2814基础设计................................................................................................................................................2915对地距离及交叉跨越......................................................................................................................... 3016环境保护..............................................................................................................................................4317劳动安全和工业卫生...........................................................................................................................4418附属设施..............................................................................................................................................441范围由于特高压线路在不同导线布置方式下电气特性有较大差异，本规定给出的部分电气参数主要适用于单回路架设方案，双回路参数有待今后进一步补充完善。4总则4.1本条基本同DL/T5092-1999第3.0.1条。增加“资源节约、环境友好”等词语。4.2本条基本沿用DL/T5092-1999第3.0.2条。根据电网建设的发展，本规定还明确了依靠技术进步，合理利用资源，达到降低消耗，提高资源的利用效率的要求。4.3基本沿用DL/T5092-1999第3.0.3条。并强调设计应符合国家颁发的强制性条文。 4.4根据2008年初我国南方地区线路覆冰灾害情况,1000kV线路杆塔结构重要性系数取1.1~1.2。4.5指明本规定条文不同程度要求的规范用语之含义。5路径5.1针对交流特高压线路为常距离、大容量输送线路，110～750kV输电线路路径选择现已大量使用卫片、航片、全数字摄影测量系统等新技术，因此条文中增加了路径选择中应用新技术的要求。5.2本条补充国家电网公司跨区电网建设落实十八项反事故措施实施办法中要求：选择线路应尽量避开不良地质地带、采动影响区（地下矿产开采区、采空区）等可能引起杆塔倾斜、沉陷的地段；当无法避让时，应开展详细的地质、矿产分布、开采情况、塌陷情况的专项调查，应开展塔位稳定性评估。增加协调环境的内容。5.3为使新建线路与沿线相关设施的相互协调，以求和谐共存，明确在选择路径时应考虑对临近设施如电台、机场、弱电线路等的影响。5.4规划走廊中的两回线路，为节约走廊资源宜采用同杆塔架设。5.5耐张段长度由线路的设计、运行、施工条件和施工方法确定，目前国内500kV线路工程除部分大跨越外均为4分裂导线，为降低造价、提高施工效率，工程中使用直线转角塔及具有锚固导、地线放线荷载的直线杆塔，施工采用牵、张机放紧线，故适当延长耐张段。在华东地区建成投产的500kV线路中统计8条线路，总长2038km，最长耐张段为繁瓶线32.654km，其次为徐江线28.195km。参考以上工程情况，对导线分裂根数为3根及以上的线路，耐张段长度不宜大于20km。 对延长的耐张段，设计中应采取措施防止串倒，例如每隔一定距离安排一基纵向强度较大的加强型直线塔，或者对直线塔增加一个导、地线同时存在纵向不平衡张力的工况(华东电力设计院接受加拿大B.C.Hydro咨询意见，在复冰5mm地区以连续档中有一档脱冰100%的工况计算导、地线的纵向不平衡张力)。5.6设计应兼顾施工和运行条件，新增路径选择尽量方便施工和运行的条文。5.7根据2008年初南方地区线路冰灾情况特提出此条。6气象条件6.1～6.2目前我国500～750kV输电线路的基本风速重现期为50年，我国现有输电线路风荷载的重现期明显比IEC标准低。但按照DL/T5092-1999规程中设计的最大风速，其标准已经超过1鉴于特高压线路的重要性，确定其基本风速数理统计重现期取100年。统计风速样本的基准高度，统一取离地面（或水面）10m，保持与荷载规范一致，可简化资料换算及便于与其它行业比较。6.8～6.11条文明确安装、雷电过电压、操作过电压、带电作业等工况的气象条件。7导线和地线7．1架空输电线路的导线，对于不同电压等级，其选择判据是不相同的。但总体上看，都应归结为技术性和经济性两个方面。 从技术性来看，一般要求所选导线应满足线路电压降、导线发热、无线电干扰、电视干扰、可听燥声以及适应线路所经过地区气候条件和地形条件的机械特性等。就经济性而言，国内以往一般要求导线截面按照经济电流密度选择。表7-1和表7-2分别列出了前苏联和我国的标准经济电流密度。2映数据提出当时的导线选用经济性，这种方法可以简化工作，并在特定的研究对象和研究时间具有准确性。从表7.-2数据可以看出，对于我国架空送电线路所采用的钢芯铝绞线，经济电流密度只与最大负荷利用小时数有关。而数据的来源，基本上是参考了前苏联的经验，而且从二十世纪50年代至今，一直没有变化。众所周知，线路工程建设费用，在不同的年代是不同的，它将随材料费和人工费的变化而变化。而线路运行费用也要随电力部门人工费用以及销售电价的变化而改变。前苏联文献指出，“随着线路额定电压的提高，电晕损耗和限制导线电晕无线电干扰水平的要求，对输电技术经济指标的影响越来越大。早在选择330kV线路上的相导线最佳结构时，上述条件就可能是决定性的因素。随着线路电压的提高，按经济电流密度所求得的相导线截面和在合理的相间距离下按电晕及无线电干扰条件所确定的截面，这二者之间会更加不协调。因此就超高压线路而言，关于经济电流密度的概念实际上已不采用，而相导线截面及其参数的选择，则要根据不同方案的技术经济比较来确定。”另外，北美也有研究报告专门论述导线及其组合方案经济分析的方法。 综合上述因素，本条款增加了根据年费用最小法进行经济分析的内容。在正常输送功率条件下，1000kV线路导线选择主要决定于电晕条件，而考察电晕影响程度的主要判据是导线表面工作场强与起始电晕场强的比值，以及电晕派生效应无线电干扰和可听噪声，其中无线电干扰和可听噪声是导线最小截面选择的主要控制条件。7．21000kV线路导线选择的另一环境制约因素是可听噪声。湿导线可听噪声指得是L50值（测量时间内的50％所超过的噪声级，通常称为50％值）。可听噪声计算可按照美国BPA公式计算。可听噪声是指导线周围空气电离放电时产生的一种人耳能直接听得见的噪声。这种噪声可能会使得超高压线路附近的居民和工作人员感到烦躁和不安，严重时可使得人们难以忍受。可听噪声与无线电干扰一样，随着导线表面电场强度的增加而增加，但可听噪声比无线电干扰沿线路横向衰减要慢。2国外的研究表明，对750kV及以上线路来说，可听噪声将成为突出的问题，导线的最小截面往往需按此条件确定。美国运行经验表明，在线路走廊边缘，离线路中心线30m处，53dB(A)以下基本无抱怨，而线路噪声水平在53-59dB(A)时，生活在线路附近的人们会提出某些抱怨，当噪声水平达到59dB(A)以上时，这种抱怨大量增加。日本对噪声的限制最严，将其线路下方的分贝数换算到走廊边缘（15m）的噪声水平约45dB(A)左右。美国和前苏联次之，均为55dB(A)。意大利对噪声的限制比较宽松，即控制在56-58dB(A)之内。 根据《345kV及以上超高压输电线路设计参考手册》所述方法，可听噪声计算首先需确定大雨条件下的数值，然后再推出湿导线下的值。由于大雨出现的概率较低，再加上本体噪声较高，一般只将湿导线条件下的噪声值作为控制值。湿导线条件代表了雾天、小雨和雨后的情况。我国西北750kV线路可听噪声的限值为55～58dB(A)。考虑目前建设的1000kV特高压线路大多处于经济比较发达、人口密度较大的东、中部地区，为尽可能减小线路通过时对环境带来的影响并考虑工程的经济性，可听噪声在湿导线条件下的限值取为55dB(A)。在考虑可听噪声标准的参考点位置时，国际上各个国家有不同的标准，我国对输电线路没有规定，本规定考虑采用与我国标准中的无线电干扰限值参考点相一致为边线外20m处，与无线电干扰标准一样，在该参考点满足限值要求，即认为该输电线路满足可听噪声环境要求。不同导线方案在“湿导线”条件下离边相水平距离20m处的可听噪声见表7-3。7．31000kV线路导线选择的环境制约因素之一是无线电干扰和可听噪声。美国AEP经验认为，对于765KV线路来说，1MHz的无线电干扰水平在65～70dB（对应0.5MHz为60～65dB）范围之内。加拿大标准规定在距边相投影距离15m处，400～600kV线路无线电干扰限值为60dB；600～800kV线路无线电干扰限值为63dB。武高所研究结论认为750kV线路考虑海拔修正前无线电干3 扰限值为55～58dB。因此750kV线路无线电干扰限值建议在未考虑海拔修正时采用55～58dB。表7-4给出了多种导线方案算的1000m以下80％时间、80％置信度的无线电干扰值。《750kV架空送电线路设计暂行技术规定》（Q/GDW-102─2003）中的规定值取55-58dB。7．4由于环保部门在考虑无线电干扰和可听噪声影响时，并不刻意关心干扰源的大小，而是主要关心具体线路经过点干扰对敏感目标的影响程度。因此其批准的环境保护限值从数值、测量条件甚至表述方法也与电力部门有所差异，因此需要进行校核以符合环保部门针对具体工程所提出的限值及计量标准要求。国家环境保护总局在文件《关于晋东南～南阳～荆门百万伏级交流输变电工程环境影响报告书的批复》（环审[2006]92号）中要求：“该项目是我国特高压输变电示范工程，国内尚无1000千伏交流输变电工程相关环境影响控制标准，我具经组织专家研讨后决定目前特高压输电线路项目电磁环境影响暂行控制指标原则上以不超过目前执行的《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24-1998）的要求”；“1000千伏特高压线路的无线电干扰限值暂按在距边相导线投影20米处，测试频率为0.5兆赫兹的晴天条件下不大于55分贝（μV/m）控制”；“确保通过猕猴自然保护区内的线路边相导线外20米处噪声满足《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）0类要求。GB3096—93《城市区域环境噪声标准》规定了城市五类区域的环境噪声限值（乡村生活区域可参照本标准执行），具体要求见表7-5。 4路湿导线时的噪声水平限制在55dB(A)，因此在好天气时可满足表7-5中0-1类区（工业区）夜间限制标准。7．5本条基本沿用DL/T5092-1999第7.0.2条。7．6地线除了满足机械强度要求外，一般还应满足短路电流热容量的要求。对于1000kV特高压还应考虑地线电晕问题。因此，增加了地线表面工作场强与起晕场强之比不应大于0.75，地线截面不应小于170mm2。地线表面场强过高将会引起地线的全面电晕，不但电晕损耗急剧增加，而且会带来其它很多问题，因此，应该适当限制地线的表面场强。我国500kV输电线路地线表面工作场强与起晕场强之比在0.5左右；韩国765kV输电线路地线表面工作场强与起晕场强之比约为0.6；日本1000kV地线截面达到500mm2，地线直径较大，地线表面工作场强与起晕场强之比约为0.5；前苏联在设计1150kV输电线路时没有考虑地线表面工作场强，但是他们采用了双分裂地线。我国750kV官兰线的地线表面工作场强与起晕场强之比见表7－6。注：导线平均高20m，地线平均高36m。酒杯塔1000kV特高压试验示范工程猫头塔（ZM1）、酒杯塔（ZB1）地线Em/E0计算结果见表7－7、7－8：注：导线平均高分别为30m、51m、30m，地线平均高度62m。参考我国超高压导线表面工作场强与起晕场强之比0.8－0.85，地线表面粗糙系数按照0.82考虑，建议地线表面工作场强与起晕场强之比不应大于0.75。相应的地线直径约17mm，地线截面约170mm2。 7．7本条基本沿用DL/T5092-1999第7.0.3条。7．8本条基本沿用DL/T5092-1999第7.0.4条。7．9~7.10本条基本沿用DL/T5092-1999第7.0.5条。7．11新增条文。1000kV晋东南～南阳～荆门线路在荆门变电站附近采取了限舞措施。8绝缘子及金具8.1本条基本沿用DL/T5092-1999第8.0.1条。国内自80年代末开始批量使用复合绝缘子，荷载设计安全系数大都为3.0，至今运行情况良好，虽出现极个别串脆断，多属产品质量问题。故复合绝缘子最大使用荷载设计安全系数取3.0较为合适。90年代开始使用瓷棒绝缘子，根据德国运行经验最大使用荷载设计安全系数取3.0，运行情况良好。DL/T5092-1999第8.0.1条对瓷质盘型绝缘子有校验常年荷载安全系数的要求，此条是针对当初瓷绝缘子质量不稳定，发生事故较多而提出的，目前国产瓷绝缘子产品质量不断提高，在目5前有条件择优选购的情况下，在限制常年荷载的问题上瓷质绝缘子和玻璃绝缘子可以等同看待；电力规划设计总院以电规总送（2002）73号文，对华东电力设计院《关于盘型绝缘子常年荷载安全系数的复函》，已明确在择优采购的情况下，瓷和玻璃绝缘子在限制常年荷载问题上可以等同看待，其常年安全系数一般输电线路工程按不低于4.0 考虑。常年荷载状态下安全系数不仅对绝缘子有影响，对金属件也有影响，电力行业标准要求所有绝缘子均通过微风振动的试验，因此常年荷载安全系数取4.0适用所有绝缘子。8.3本条沿用DL/T5092-1999第8.0.3条。8.4本条沿用DL/T5092-1999第8.0.4条。8.5本条沿用DL/T5092-1999第8.0.5条。8.6绝缘子串与横担联接的第一个金具受力较复杂，国内早期运行经验已经证明这一金具不应采用可锻铸铁制造的产品；1988年发生在500kV大房线上的球头断裂事故证明：第一个金具不够灵活，不但本身易受磨损，还将引起相邻的其他金具受到损坏。因此在选择第一个金具时，应从强度、材料、型式三方面考虑。国外对此金具也有特殊考虑的事例，加拿大BC省水电局是采取提高一个强度等级的措施；日本则通过疲劳，磨损等试验对各种金具型式进行选择；意大利设计了一种两个方向的回转轴心基本上在同一个平面上的金具，使得两个方向转动都较灵活。因此，对联塔第一个金具的选择，除了要求结构上灵活外，同时要求强度上提高一个等级。8.7在输电线路设计中，为了缩小走廊宽度，减少悬垂串的风偏摇摆，V型串的使用日趋广泛，根据试验和设计研究成果，330kV以上输电线路悬垂V串两肢间夹角之半可比最大风偏角小5o～10o，或通过试验确定。目前，发生了多起V型串大风情况下球、碗头脱落事故，因此，应采取控制球、碗头加工尺寸或新型金具方案。9绝缘配合、防雷和接地9．11000kV 线路直线杆塔上悬垂绝缘子串的绝缘子片数选择，一般需满足能够耐受长期工作电压的作用和操作过电压作用的要求，雷电过电压一般不作为选择绝缘子片数的决定条件，仅作为耐雷水平是否满足要求的校验条件。9．2按DL/T620－1997《交流电气装置的过电压保护绝缘配合》第10.2.1条，每串绝缘子片数应满足工频电压的爬电距离要求。校验线路绝缘子串操作过电压倍数为1.70p.u.、统计配合系数K1不应小于1.25时的统计操作过电压，1000kV线路采用54片单片绝缘子高度为195mm的绝缘子组成的悬垂绝缘子串时可以满足此要求。耐张绝缘子串受力比悬垂绝缘子串大，容易产生零值绝缘子，一般要求在悬垂串片数基础上增加绝缘子片数。但1000kV线路直线杆塔悬垂绝缘子串的绝缘子片数选择主要取决于工频电压，且按工频电压选择的绝缘子串的操作冲击50%放电电压远大于系统操作过电压，例如1000m海拔0级污区300kN级绝缘子满足操作过电压要求的片数边相仅为34片、中相V串仅为39片。所以耐张串绝缘子片数仍可按本规定正文表9.2执行。高度每增高10m，绝缘子应增加1片。由于1000kV线路按工频电压确定的绝缘子串长具有较高的耐雷电冲击绝缘水平，计算表明，不再增加片数已能保证较高的耐雷水平和较低的雷击跳闸率水平。因此本规定取消该项要求。69．31000kV线路直线杆塔上悬垂绝缘子串的绝缘子片数基本上是由工频电压下的单位泄漏距离所决定。1）泄漏比距法 泄漏比距法计算绝缘子片数时关键是要确定不同形状绝缘子的爬距有效系数Ke。电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中指出：几何爬电距离290mm的XP-160型绝缘子的Ke暂取为1。采用其它型式绝缘子时，Ke应由试验确定。Ke?式中：L01、L02—分别为XP-160型及其它型绝缘子的几何泄漏距离；U50%.1、U50%.2—分别为XP-160型及其它型绝缘子的50%污闪电压，kV。《西北电网750kV输电线路绝缘子在高海拔低气压条件下的污闪特性研究》报告提供了750(2#)和750(4#)试验U50%值(ESDD：0.05；NSDD：0.1mg/cm2)。告，报告中提供的常压下绝缘子的单片U50%值；具体数据和相应绝缘子的有效系数Ke计算值如表9.3－2。L01U50%.2L02U50%.1e子为灰密0.5mg/cm2条件下U50%值，其值偏大，因此，绝缘子的有效系数Ke计算值偏大；7#－8#双伞和三伞绝缘子的有效系数Ke的计算值基本在0.94-0.99之间，由于其U50%无法进行灰密修正，#且7和8#绝缘子的U50%值为短串试验得到，其值偏大，因此，有效系数Ke的计算值也偏大。双层伞绝缘子在我国500kV 及以下线路中已大量使用，积累了大量试验数据和运行经验。通过对双层伞绝缘子和普通型(XP-300)绝缘子在同样条件下的污闪电压和积污状况的比较，以及对大量数据的统计分析，由运行部门总结出，双层伞型绝缘子的Ke值为0.95。西北750kV线路绝缘子爬电距离的有效系数Ke的取值，普通型取1.00；防污型(双伞型和三伞型)取0.95；防污型(钟罩型)取0.90。对于1000kV特高压输电线路建议在轻污区普通型、双伞和三伞绝缘子的有效系数Ke取值为1.0；防污型绝缘子的有效系数Ke取值为0.9；中等及以上污秽区普通型盘型、双伞和三伞型绝缘子的有效系数Ke取值为0.95；防污钟罩型绝缘子的有效系数Ke取值为0.85。采用泄漏比距法计算所得绝缘子片数见表9.3－3。7绝缘子片数选择也可采用污耐压法。污耐压法是根据试验得到绝缘子在不同污秽程度下的污秽耐受电压，使选定的绝缘子串的污秽耐受电压大于该线路的最大工作电压。该方法和实际绝缘子的污耐受能力直接联系在一起，是一种较好的绝缘子串长的确定方法，但人工污秽试验结果同自然污秽条件下的污耐受电压值存在等价性问题。前苏联、美国、美国、日本、武汉高压研究所和中国电力科学研究院主要是以U50%进行污秽外绝缘设计。U50%以长串绝缘子试验来确定。不同国家污秽外绝缘设计原则相同，仅是设计参数取值不同。不同的国家确定污耐压和污秽设计目标电压值也不同。前苏联取标准偏差σ为8%，校正系数1-4σ；美国取σ为10%，校正系数1-3σ；武汉高压研究所和中国电力科学研究院按试验来计算σ取7%，污耐压校正系数为1-3 σ。日本单片绝缘子最大耐受电压Umax按长串绝缘子试验来确定，前苏联还考虑爬电距离有效系数对不同型绝缘子串的Umax进行校正；污秽设计目标电压值均取系统最高运行相电压UФmax，UФmax校正系数原苏联、美国、美国、日本分别为1、1、1.1、1.15～1.6。绝缘子串片数N由校正后的UФmax与Umax之比确定，即：N＝UФmax/Umax不同国家污秽外绝缘设计基本参数如表9.3－4所示。8注1、500kV及以下线路设计污耐压校正系数取3(对应单串闪络概率为0.14%，查正态分布表得出)；注2、1000kV线路设计污耐压校正系数取1.04(对应单串闪络概率为15%，查正态分布表得出)。国网武汉高压研究院《1000kV交流输变电工程设备外绝缘特性研究》报告中推荐的污耐压设计方法如下(海拔1000m以下)：①确定现场污秽度SPS(ESDD/NSDD)；②将现场污秽度SPS(ESDD/NSDD)校正到附盐密度SDD(可简称试验盐密SDD)；③单片绝缘子最大耐受电压Umax的确定；④污秽设计目标电压值UΦmax的确定；1000kV交流特高压试验示范工程按1.1倍的最高运行相电压取值。⑤绝缘子串片数N的求取N＝UΦmax/Umax⑥按表9.3-5校核确定的N。国网武汉高压研究