DL_T 5579-2020 架空输电线路复合横担杆塔设计规程.pdf
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DLT 5579-2020 架空输电线路复合横担杆塔设计规程
本标准适用于220kV及以上交流、直流架空输电线路复合横担悬垂杆塔的电气及结构设计。
复合横担结构形式应结合本体工程量、路径走廊清理、运维检修等因素进行综合技术经济比较后合理选择。f. 一导线最大弧垂(m)
变3.2.3k.系数
钢结构计算、软件D,= /D +()
式中:D导线三角排列的等效水平线间距离(m); D。一导线间水平投影距离(m); D一一导线间垂直投影距离(m)。 3.2.4导线与地线之间的距离、两根地线之间的距离及上下层相 邻导线间或地线与相邻导线间的水平偏移应符合国家现行标准 《110kV750kV架空输电线路设计规范》GB50545、《1000kV架 空输电线路设计规范》GB50665、《土800kV直流架空输电线路设 计规范》GB50790及《高压直流架空输电线路设计技术规程》DI 5497的相关规定,
4.1.1复合横担的绝缘配合应使线路能在工频(工作)电压、操作 过电压、雷电过电压等各种条件下安全可靠地运行。 4.1.2复合横担绝缘配置应以审定的污区分布图为基础,结合线 路附近的污移和发展情况,综合考虑环境污移变化因素,选择合适 的绝缘强度,并适当留有裕度。 4.1.3复合横担的防污绝缘设计可采用爬电比距法,也可采用污 耐压法选择合适的绝缘配置参数。当采用爬电比距法时,在海拔 高度不超过1000m的地区,复合横担爬电距离应按下式计算,
每拔修正,宜按下式计算
L = L.e,(H 100) 815g
式中:L一 海拔1000m时复合横担所需爬电距离(mm); LH一 高海拔地区复合横担所需爬电距离(mm); H——海拔高度(m)H≤4000m); m 特征指数,它反映气压对于污闪电压的影响程度,由试 验确定,当缺少试验数据时.交流输电线路可取0.3。 4.1.7对于新设计的复合横担结构,电气特性应通过干雷电冲击 耐受电压试验、湿工频(工作)电压和湿操作冲击耐受电压试验、可 见电晕和无线电干扰试验测试。 4.1.8复合横担端部节点都应加装均压环,复合横担的有效绝缘 长度应满足操作和雷电过电压的要求。 4.1.9复合横担杆塔的防雷设计应符合国家现行标准《110kV~ 750kV架空输电线路设计规范》GB50545、《1000kV架空输电线 路设计规范》GB50665、《土800kV直流架空输电线路设计规范》 GB50790及《高压直流架空输电线路设计技术规程》DI.5497的相 关规定,
4.2.1带电部分与杆塔构件(包括拉线、脚钉等)的最小间隙应符 合国家现行标准《110kV750kV架空输电线路设计规范》GB 50545、《1000kV架空输电线路设计规范》GB50665、《土800kV直 流架空输电线路设计规范》GB50790及《高压直流架空输电线路 设计技术规程》DL5497的相关规定
5.0.1复合横担杆塔金具应符合国家现行标准《110kV750kV 梁空输电线路设计规范》GB50545、《1000kV架空输电线路设计 规范》GB50665、《土800kV直流架空输电线路设计规范》GB 50790及《高压直流架空输电线路设计技术规程》DL.5497的相关 规定。 5.0.2复合横担杆塔悬垂串宜采用I型串,长度应根据导线风偏 后对横担的距离、空气间隙、污移等级、导线断线张力(或分裂导线 纵向不平衡张力)的要求等因素确定。 5.0.3金具应考虑防电晕措施。有特殊要求需要另行研制或采 用非标准金具时,应经试验合格后方可使用。
5.0.4复合横担应配置均压屏蔽装置
6.0.1复合横担杆塔荷载计算应符合现行行业标准《架空输电线 路荷载规范》DL/T5551的相关规定。 6.0.2轻冰区复合横担杆塔使用双分裂导线时,导线断线张力 (或分裂导线纵向不平衡张力)不应大于最大使用张力的25%;使 用双分裂以上导线时,导线断线张力(或分裂导线纵向不平衡张 力)不应大于最大使用张力的20%。 6.0.3轻冰区不均匀覆冰情况的导线不平衡张力不应大于最大 使用张力的10%
6.0.1复合横担杆塔荷载计算应符合现行行业标准《架空输电线 路荷载规范》DL/T5551的相关规定。 6.0.2轻冰区复合横担杆塔使用双分裂导线时,导线断线张力 (或分裂导线纵向不平衡张力)不应大于最大使用张力的25%;使 用双分裂以上导线时,导线断线张力(或分裂导线纵向不平衡张 力)不应大于最大使用张力的20%。 6.0.3轻冰区不均匀覆冰情况的导线不平衡张力不应大于最大 使用张力的10%,
7.1.1复合横担杆塔结构设计的基本计算规定和计算表达式应 符合国家现行标准《110kV~750kV架空输电线路设计规范》GB 50545、《1000kV架空输电线路设计规范》GB50665、《土800kV直 流架空输电线路设计规范》GB50790、《高压直流架空输电线路设 计技术规程》DL5497、《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》 DL/T5154及《架空输电线路荷载规范》DL/T5551的相关规定。 7.1.2复合横担设计时应考虑安装、检修过程中出现的特殊荷载 工况及构造要求。
7.1.1复合横担杆塔结构设计的基本计算规定和计算表达式应 符合国家现行标准《110kV~750kV架空输电线路设计规范》GB 50545、《1000kV架空输电线路设计规范》GB50665、《土800kV直 流架空输电线路设计规范》GB50790、《高压直流架空输电线路设 计技术规程》DL5497、《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》 DL/T5154及《架空输电线路荷载规范》DL/T5551的相关规定。 7.1.2复合横担设计时应考虑安装、检修过程中出现的特殊荷载 工况及构造要求。
叉7.1.3 工合材料构件的允许量大长细比
7.1.4复合横担杆塔应采用空间模型进行内力分析,并根据结构 特性合理选用杆单元、梁单元、梁杆混合或梁杆索混合单元。 7.1.5复合横担杆塔中钢构件应采用热浸镀锌防腐,或采用其他 等效的防腐措施。 7.1.6受拉螺栓及位于横担、顶架等易振动部位的螺栓应采取双 帽防松措施
7.1.4复合横担杆塔应采用空间模型进行内力分析,并根据结构 特性合理选用杆单元、梁单元、梁杆混合或梁杆索混合单元。 7.1.5复合横担杆塔中钢构件应采用热浸镀锌防腐,或采用其他 等效的防腐措施。 7.1.6受拉螺栓及位于横担、顶架等易振动部位的螺栓应采取双 帽防松措施
线路柱式复合绝缘子构件的性能指标应通过
强度标准值应具有95%的保证率,弹性模量、泊松比和伸长率应 取平均值。 7.2.2线路柱式复合绝缘子构件的强度设计值应按下式确定
7.2.2线路柱式复合绝缘子构件的强度设计值应按下式确定:
7.2.3绝缘弦杆的承载力设计值应按照国家现行标准《110kV 750kV架空输电线路设计规范》GB50545、《1000kV架空输电线 路设计规范》GB50665、《土800kV直流架空输电线路设计规范》 GB50790及《高压直流架空输电线路设计技术规程》DL5497中 相关绝缘子机械强度的安全系数确定。 7.2.4复合横担采用的钢材、螺栓以及焊缝应符合现行行业标准 《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》DL/T5154的规定
7.3.1线路柱式复合绝缘子主要受力构件的断面可选择圆形截 面。环形构件径厚比不宜小于20,不应大于30。 7.3.2线路柱式复合绝缘子轴心受力构件的强度应按下式计算:
N/A.
计值采用; 2 因偏心引起的构件强度折减系数,对于偏心连接构 件,取0.7,对于无偏心构件,取1.0; 因开孔引起的构件强度折减系数,对于受拉开孔构 件,取0.7,其余构件取1.0。 线路柱式复合绝缘子构件的整体稳定应按下式计算:
式中:M,、M, 绕r轴和y轴的弯矩设计值(N·mm) W. 净截面的抗弯模量(mm)。 定可按下式计笛
线路柱式复合绝缘子拉弯构件的强度按下列公
N m.kA. W, ≤f! M+M N W.
式中:f一线路柱式复合绝缘子构件抗拉强度设计值(N/mm)。
8.0.1绝缘芯体的连接宜采用套管式钢节点;线路柱式复合绝缘 子构件与塔身的连接可以通过套管,采用插板进行连接:采用其他 连接方式时,应通过试验验证。 8.0.2绝缘芯体与套管之间的连接强度应通过试验确定,试件不 应少于5个,连接强度标准值应具有95%的保证率。 8.0.3绝缘芯体与钢套管之间的连接承载力应按下列公式确定
式中:N 轴心拉力或轴心压力设计值(N); C 绝缘芯体与钢套管连接面的周长(mm); L 绝缘芯体与钢套管之间的有效连接长度(mm); 绝缘芯体与钢套管之间的连接强度设计值(N/mm): Tk 绝缘芯体与钢套管之间的连接强度标准值(N/mm), 通过试验测得; Y 胶黏剂的材料分项系数,取1.25
9.0.1复合横担应构造简洁,传力清晰,减小偏心,避免应力集中 和材料沿厚度方向受力。 9.0.2应减少复合材料构件的接头数量和连接形式。 9.0.3主要受力构件不宜采用偏心连接。 9.0.4绝缘芯体应表面平整、颜色均匀、无明显气泡、无裂纹、无 杂质、无纤维裸露以及分层等。 9.0.5绝缘芯体与钢套管之间的连接长度不应小于1.0D,其中 D为绝缘芯体直径。
附录A典型复合横担的构成
附录B线路柱式复合绝缘子轴心受压 圆形构件稳定性系数
B.0.1线路柱式复合绝缘子轴心受压圆形构件的稳定系数 根据构件长细比K(K入=K·l/r).按表B.0.1确定。 表B.0.1圆形轴心受压构件的稳定系数
注:本&仪适用于抗压强度(标准值)低于400MPa.弹性模量高于39GPa的复合材
主:本表仪适用于抗压强度(标准值》低于400MPa、弹性模量高于39GPa的复合材
B.0.2线路柱式复合绝缘子圆形构件长细比修正系数K:
B.0.2线路柱式复合绝缘子圆形构件长细比修正系数K: 1线路柱式复合绝缘子圆形构件一般按照两端中心受力考 虑,杆端连接考虑没有约束:
麦B.0.2 子圆形受压构件长细比修正系数K
式中:K入 线路柱式复合绝缘子构件长细比; fexk 线路柱式复合绝缘子纵向抗压强度标准值(MPa): E.—线路柱式复合绝缘子纵向抗压弹性模量(MPa)。
1为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求产格程度不 同的用词说明如下: 1)表示很严格,非这样做不可的: 正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”; 2)表示严格,在正常情况下均应这样做的: 正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”; 3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的: 正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”; 4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。 2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合. 的规定”或“应按…执行”
《110kV~750kV架空输电线路设计规范》GB50545 《1000kV架空输电线路设计规范》GB50665 (土800kV直流架空输电线路设计规范》GB50790 架空输电线路杆塔结构设计技术规定》DL/T5154 高压直流架空输电线路设计技术规程》DL5497 《架空输电线路荷载规范》DL/T5551
架空输电线路复合横担杆塔 设计规程
《架空输电线路复合横担杆塔设计规程》DL/T5579一2020, 经国家能源局2020年10月23日以第5号公告批准发布。 本标准编制遵循的主要原则: (1)贯彻国家法律、法规和电力建设政策。 (2)坚持科学发展,广泛深入调研,吸取电力建设工程实践经 验,广泛征求相关单位意见;保证架空输电线路复合横担杆塔的安 全可靠、经济合理。 (3)总结国内外有关科研成果,并采纳了国家现行标准 《110kV~750kV架空输电线路设计规范》GB50545、《1000kV架 空输电线路设计规范》GB50665、《土800kV直流架空输电线路设 计规范》GB50790、《高压直流架空输电线路设计技术规程》DL 6497及《架空输电线路荷载规范》DL/T5551的有关规定。 为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本 标准时能正确理解和执行条文规定,编制组按章、节、条顺序编制 了本标准的条文说明,对条文规定的目的、依据以及执行中需注意 的有关事项进行了说明。但是,本条文说明不具备与标准正文同 等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考,
1总 则 (27) 2术语和符号 (28) 2.1术语 (28) 2.2 符号 (28) 3导线、地线布置 (29) 3. 1 电磁环境 (29) 3. 2 导线、地线线间距离 :(29) 绝缘配合 (31) 4.1 绝缘配置 ..(31) 4. 2 空气间隙 (38) 5金 具 (39) 6 荷 载 (40) 7 结构设计 (41) 7. 1 基本规定 (41) 7. 2 材料 ( 41 ) 7. 3 构件及断面选择 (44) 连接计算 (46)
1.0.1本条提出了架空输电线路复合横担杆塔设计工作的基本 原则,要求协调好各方面的关系,如安全与经济、基本建设与生产 运行、线路建设和周围环境等,目的是以合理的投资使设计的复合 横担杆塔输电线路能获得最佳的综合效益。 1.0.2本条规定了本标准的适用范围:适用于交流220kV~ 1000kV架空输电线路、直流士500kV~士1100kV架空输电线路 复合横担悬垂杆塔电气及结构设计。 目前格构式复合横担的节点连接方式对于220kV及以上架 空输电线路耐张塔应用研究较少,并且缺少实际应用经验,因此, 建议复合横担主要应用于架空输电线路中的悬垂杆塔。 1.0.4强调架空输电线路复合横担杆塔设计除应符合本标准的 规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定
按照标准编撰范例,列出架空输电线路 合预租杆培设计中 常用的术语
根据条文中符号的使用情况,将标准中多处引用的符号列入 本节。
3.1.1架空输电线路复合横担杆塔设计有关电磁环境的要求与 国家现行标准《110kV750kV架空输电线路设计规范》GB 50545、《1000kV架空输电线路设计规范》GB50665、《土800kV直 流架空输电线路设计规范》GB50790及《高压直流架空输电线路 设计技术规程》DL5497一致
3.2导线、地线线间距
打交流线路红合横担基垂杆塔导线量小垂直线间距商
型式进行电避环境校验
导线型式进行电磁环境校验
4.1.1作为绝缘配合的基本原则,复合横担应能耐受工频(工作 电压、操作过电压和雷电过电压。 4.1.3本条中对于K。的取值,从已开展的试验可知,不同电压等 级的复合横担污耐压与绝缘距离、爬电距离、杆径及伞型结构有 关。大直径的线路柱式复合绝缘子较线路用棒形悬式复合绝缘子 的耐污性能低,爬电距离应比棒形悬式复合绝缘子增加,具体增加 量需要依据伞型、直径等参数确定。由于目前复合横担水平布置 与垂直布置下的积污对比数据欠缺,建议仍然采用较为严苛的数 据。若后续积累了相关数据,可对其进行修订。 使用复合横担的杆塔,应充分利用复合横担自身的绝缘性能 也可通过在复合横担高压端悬挂悬垂绝缘子用以增加其肥电距离 的设计方式。根据西安交通大学的仿真计算结果,750kV输电线 路使用复合横担和复合绝缘子的组合绝缘方式时,约有60%的电 位分布于复合绝缘子上,容易导致复合绝缘子被击穿,因此在 750kV新疆电网与西北电网联网第二通道工程中,悬垂金具串完 全由金具构成,不推荐采用复合横担和复合绝缘子的组合绝缘方 式。其他电压等级复合横担塔可根据电场仿真计算结果,通过综 合技术经济比较确定是否采用组合绝缘方式。 4.1.4本条中对交流输电线路复合横担的爬电距离的规定参考 现行国家标准《110kV~750kV架空输电线路设计规范》GB 50545和《1000kV架空输电线路设计规范》GB50665中对复合绝 缘子的爬电距离的规定。 运行经验表明,在c级及以下污区,复合绝缘子爬电距离不宜
表2750kV复合模担的络维配参效
在新疆电网与西北电网联网第二通道工程建设过程中,中国电 力科学研究院武汉分院针对此参数的复合横担做了人工污移试验 及真型塔头冲击电压试验,人工污移试验时,盐密为0.1mg/cm,灰 密为0.5mg/cm,模拟海拔为1500m,复合横担可耐受600kV电压, 其表面放电并不剧烈。 在进行真型塔头试验时,针对上相的标准操作冲击和1000μs 长波前操作冲击放电电压如表3所示。
表3上相塔头通作冲击放电试验结果
由上相真型塔头复合横担标准操作冲击和1000us长波前操作 冲击试验结果可知,标准操作冲击试验50%放电电压为1811kV, 1000μs长波前操作冲击50%放电电压为1897kV。试验结果表明,该
由上相真型塔头复合横担标准操作冲击和1000μs长波前操作 中击试验结果可知,标准操作冲击试验50%放电电压为1811kV 1000μs长波前操作冲击50%放电电压为1897kV。试验结果表明,该
试验条件下,1000μs操作冲击放电电压仅比标准操作冲击高4.8%。 根据IEC海拔修正方法,将标准操作冲击和长波前操作冲击 电压修正到海拔1500m的结果如表4所示
4上相摄作冲击50%放电电压海拔1500m修正结果
根据试验和海拔修正得出的上相间隙操作冲击电压值,结合 过电压分析结果即可以得出其是否满足工程运行要求。按照以往 750kV工程过电压水平,操作冲击50%放电电压为1762kV是可 以满足运行绝缘要求的。 采用7500kV发生器产生标准雷电冲击电压开展了750kV 复合横担真型塔头上相间隙的雷电冲击放电特性试验,试验结果 如表5所示,
表5上相塔头标准售电冲击放电试验结果
试验放电电压经过大气修正后的电压为3508kV。将其修正 到海拨1500m,海拨修正系数为1.202,放电电压为2918kV。 (2)在海拔1500m以下地区,1000kV复合横担的绝缘配置参 数见表6。
表61000kV复合模担绝维配直参数
表6中给出了海拔1500m以下地区复合横担的绝缘配置参 数,表中对爬距和最小电弧距离的规定值依据锡盟一胜利 000kV特高压交流输电线路T.程复合横担的研究成果及应用经 验确定,在锡盟一胜利1000kV特高压交流输电线路T.程建设过 程中,中国电力科学研究院武汉分院针对此参数的复合横担做了 人工污移试验及真型塔头冲击电压试验,人工污移试验时,盐密为 .2mg/cm,灰密为1.0mg/cm.模拟海拔为1500m,复合横担可 耐受690kV电压,其表面放电并不剧烈。 在进行真型塔头试验时,标准操作冲击和1000μS长波前操作 冲击放电电压如表7所示。
7复合横担间隙1000us波前摄作冲击电压试验结果
1000μs长波前雷电冲击电压耐受试验结果
复合横担间隙在平均值为3850kV的15次雷电冲击电压下 未发生放电击穿,试验电压较要求电压3778kV略高(高1.9%)。 该试验结果表明,该复合横担塔头绝缘强度满足海拨1500m雷电 冲击耐受电压要求。 塔头相间试验采用7500kV冲击发生器和4800kV冲击电压 发生器分别产生正负极性操作冲击电压开展试验工作。复合横担 典型放电如图1所示
图1特高压复合横担模拟相间操作冲击电压试验典型量
图2八分裂导线相间放电
对于1000us长波前操作冲击电压。特高压回路相间操作过 电压水平保守取值,选择3.0p.u.,绝缘配合系数取1.263。单基 开塔操作冲击50%放电电压要求值为3403kV。采用标准IEC 00712:1996InsulationCoordinationPart2:ApplicationGuide修 正方法,海拔1500m时修正系数为1.096,修正后50%放电电压要 求值为3730kV。分析得出相间最小间隙距离需不小于12.3m;如 考虑2.9p.u.过电压水平,最小间隙距离需不小于12.0m。 (3)330kV双回输电线路典型结构复合横担电气试验结果。 330kV线路复合横担构架真型构架塔头冲击电压真型试验试品 如图3所示
图3330kV同塔双回路塔头试品图
1)中相横担标准操作冲击电压试验。中相复合横担塔头标准 操作冲击电压试验结果如表9所示
表9中相复合横担塔头间晚摄作冲击电压试验结果
2)标准雷电冲击电压试验。中相复合横担塔头标准雷电冲击 电压试验结果如表10所示。
表10中相复合槽担塔头间随标准营电冲击放电试验结果
【合横担塔头间脚标准置电)
由试验电压值可知,中相横担塔头间隙标准雷电冲击正负极 性下50%放电电压分别为1783kV、1682kV,远高于要求电压 1291kV,其中,负极性电压较正极性放电电压低5.7%。试验放 电路径为拉杆环对复合横担低压侧均压环。 4.1.5条文中对直流输电线路复合横担的爬电距离的规定参考 国家现行标准《土800kV直流架空输电线路设计规范》GB50790 和《高压直流架空输电线路设计技术规程》DL5497中对复合绝缘 子的爬电距离的规定。 4.1.7复合横担干雷电冲击耐受电压试验、湿工频(工作)电压和 湿操作冲击耐受电压试验试品应模拟实际运行工况布置,考虑模 拟导线、均压金具、塔身构架等影响
4.2.1复合横担带电部分包含导线、高压侧金具串及均压屏蔽环 等,杆塔构件包含塔身构架、低压侧横担均压环、法兰、拉线、脚 钉等,
5.0.2复合横担杆塔悬垂金具串采用I型串,具有横担挂点设计 简单、安装方便、串长易调节的优点。悬垂金具串最小串长主要由 导线断线张力(或分裂导线纵向不平衡张力)以及金具串风偏后与 横担支撑绝缘子的碰撞情况决定。 5.0.4电场仿真计算与均压屏蔽环配置方案研究表明,复合横担 杆塔的柱式复合绝缘子及绝缘弦杆的电位、电场分布不均匀,在高 压及低压端部连接位置易出现较强的电场畸变,通过配置合理的 均压屏蔽装置,可将这些位置的表面电场强度控制在允许范围内 根据国家电网公司特高压试验示范工程输电线路场强控制要求 复合绝缘子伞裙附近场强有效值下不超过400V/mm,均压环、屏 蔽环表面场强峰值下不超过2000V/mm
锅炉标准规范范本6.0.1~6.0.3架空输电线路复合横担杆塔设计有关荷载要求是 根据现行行业标准《架空输电线路荷载规范》DL/T5551确定的。
7.1.2设计时需要考虑复合横担杆塔的施工.T.艺及运行等特殊 要求设置相应的施工用孔,并进行相应的工况组合和承载力计算, 如复合横担的更换,可利用地线架端头设置的施工孔临时悬挂导 线,然后更换复合横担。 7.1.3复合材料由于弹性模量低,其构件刚度比常规钢构件刚 度小很多,会引起自重下垂变形,故对长细比提出了更为严格的 要求。 7.1.4结合现在普遍具备的设计手段,吸取以往设计实践经验, 强调杆塔设计要采用三维程序电算内力,施工图要与计算图严格 保持一致,绘制施工图时不得轻易改动结构布置,或添加未经计算 和可能影响受力的杆件。例如计算塔身时没有段间横隔面,绘图 时按“构造需要加上横隔面,这样做可能就会出问题
7.2.1线路柱式复合绝缘子构件的性能指标在缺乏试验时可参 考表11和表12的最低要求。柱式复合绝缘子机械性能指标见表 11
表 11柱式复合绝综子机械性能指标
表11中给出的绝缘管的机械性能是柱式复合绝缘子构件的 性能参数,不代表单向板的强度,这是由于复合材料的可设计性 强,不同缠绕角度、缠绕层数对绝缘管的承载力影响很大,设计参 数也不同,因此表11中关于绝缘管的机械性能指标是针对当前材 料测得的绝缘管的机械性能指标。
柱式复合绝缘子的其他性能指标见表12
镀锌电焊网标准表12柱式了合绝维子其他性能指标
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