110kV绝缘子及金具组装图实用标准化设计.docx
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110kV绝缘子及金具组装图实用标准化设计
某某省电力公司输电线路绝缘子与金具组装图
标准化设计
110kV分册
浙江省电力公司
二○○九年七月
前言
第一篇总论
1.目的、意义和总体原如此
1.1标准化设计的目的和意义
推行电网工程标准化设计是某某省电力公司全面贯彻落实科学开展观，建设“资源节约型、环境友好型〞社会，履行社会责任，大力提高集成创新能力的重要表现；是实施集约化管理，标准化建设的重要手段。
某某省电力公司积极推进基建标准化建设，推广应用通用设计、通用造价、标准工艺，贯彻“两型三新〞输电线路建设要求。
根据某某省电力公司的部署，为统一设计标准、提高工作效率、降低工程造价，表现“资源节约型、环境友好型〞的社会需求，推进技术创新成果转化标准化设计，成立了“电网标准化设计工作组〞，开展某某电网工程标准化设计工作。
电网工程标准化设计广泛吸纳了以往输电线路工程的设计成果和建设经验，是对前人成果的总结和借鉴，是提高集成创新能力的具体表现。
开展电网工程标准化设计工作的目的是：
深入贯彻集约化管理思想，统一建设标准，统一材料规X；规X设计程序，加快设计、评审、材料加工的进度，提高工作效率和工作质量；减少设备型式、方便材料招标，方便运行维护；降低建设和运行本钱。
1.2标准化设计的总体原如此
电网工程标准化设计的总体原如此是：
安全可靠、技术先进、保护环境、控制本钱、提高效率。
在标准化设计中，着重要处理和解决好标准化设计方案的统一性、适应性、灵活性、先进性、可靠性和经济性与其相互之间的辩证统一关系。
统一性：
建设标准统一，基建和生产的标准统一，表现某某省电力公司的企业文化特征。
适应性：
综合考虑某某地区的实际情况，使得标准化设计在某某省电力公司系统中具备有广泛的适用性，在一定的时间内对不同外部条件的工程均能根本适用。
灵活性：
标准化设计的各模块接口方便，可进展组合使用。
先进性：
标准化设计的方案在技术上具有先进性，注重环保，同时经济指标先进。
可靠性：
适当提高设计标准，保证电网生产的安全可靠性。
经济性：
按照企业利益最大化原如此，综合考虑初期投资和长期费用，追求全寿命周期内企业的最优经济效益。
标准化设计坚持“集成创新〞、“以人为本〞和“可持续开展〞的理念，综合考虑“设计内容的合理性〞。
1.3标准化设计的工作内容
从绝缘子与金具串组装图的构成来看，主要是由绝缘子与金具两局部构成。
根据此特点，对应一定的电压等级、导线、地线型号，设计出一套标准化、系列化的模块，满足某某省电力公司系统绝大多数地区线路工程建设的需要。
2.设计依据
2.1设计依据性文件
根据某某省电力公司《输变电工程通用造价标准化编制工作会议纪要》
2.2主要规程规X
《高压架空送电线路和发电厂、变电所环境污秽分级与外绝缘选择标准》〔GB16434-1996〕
《电力系统污区分级与外绝缘选择标准》〔Q/GDW152-2006〕
《圆线同心绞架空导线》〔GB1179-1999〕
《圆线同心绞架空导线》〔GB1179-1983〕
《110～500kV架空送电线路设计技术规程》〔DL/T5092-1999〕
《110～750kV架空送电线路设计规X》（报批稿）
《重覆冰架空输电线路设计技术规程》（送审稿）
《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》〔DL/T620-1997〕
《高压架空送电线路和发电厂、变电所环境污秽分级与外绝缘选择标准》〔GB16434-1996〕
《电力金具通用技术条件》〔GB/T2314-2008〕
《电力金具标称破坏载荷系列与连接型式尺寸》〔GB/T2315-2008〕
2.3国家电网公司、华东电网公司、某某的有关规定
国家电网公司文件国家电网生技[2005]400号《国家电网公司十八项电网重大反事故措施〔试行〕》
—2008〕
《国家电网公司安全工作规程〔输电线路局部〕》〔试行〕
《关于印发国家电网公司500kV输电线路风偏闪络专题研讨会议纪要的通知》工建网[2004]197号
《关于印发国家电网公司500kV输电线路防雷专题研讨会议纪要的通知》工建网[2004]192号
《关于印发国家电网公司电网污闪问题调研评审会议的通知》工建网[2004]164号
《110（66）kV～500kV架空线路技术标准》（国家电网生[2004]634号）
《预防110（66）kV～500kV架空线路事故措施》〔国家电网生[2004]641号〕
《110（66）kV～500kV架空线路运行规X》（国家电网生技[2005]172号）
《110（66）kV～500kV架空线路检修规X》（国家电网生技[2005]173号）
《110（66）kV～500kV架空线路技术监视规定》（国家电网生技[2005]174号）
《关于下发《华东电网落雷密度分布图〔2008〕与其使用导如此的通知》（华东电网生〔2008〕612号）
《关于印发｛某某电网污区分布图〔2007版〕执行规定｝的通知》〔浙电生〔2008〕363号〕
《关于发布某某电网冰区图的通知》〔浙电开展〔2008〕618号〕
3.模块划分
3.1设计模块的划分原如此
在本次标准化设计中，针对电压等级、海拔高度、气象条件和导、地线截面的组合而设计的一套绝缘子与金具串组装图为一个模块。
现将有关情况分述如下。
电压等级：
输电线路标准化设计的电压等级分110kV、220kV、500kV。
本册为110kV分册。
海拔高度：
某某地区线路所经地区海拔高度大局部位于1000m以下，本册按海拔高度不超过1000m设计。
气象条件：
某某省地形复杂、气候具有多样性，各地区的气象条件变化较大，但从各种气象条件参数来看，对铁塔设计影响最大的是最大设计风速和最大设计冰厚，因此仅考虑最大设计风速和最大设计冰厚两个主要因素。
根据正在修订中的某某省典型气象分区以与《某某电网冰区图》，在实际工程中，一般都采取合理归并。
经过分析和研究，对通用设计的设计风速和设计覆冰组合归并选择如下。
某某省典型设计气象条件组合
气象条件组合
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
根本风速（m/s）
36
27
30
33
27
30
33
30
覆冰厚度〔mm〕
0
5
5
5
10
10
10
15
大气温度
（℃）
最高气温
40
40
40
40
40
40
40
40
最低气温
-10
-10
-10
-10
-10
-10
-10
-10
覆冰
-5
-5
-5
-5
-5
-5
-5
-5
最大风速
15
15
15
15
15
15
15
15
安装
-5
-5
-5
-5
-5
-5
-5
-5
外过电压
15
15
15
15
15
15
15
15
内过电压
15
15
15
15
15
15
15
15
年平均气温
15
15
15
15
15
15
15
15
风
速
（m/s）
线条根本风速
38
29
32
35
29
32
35
32
覆冰
15
10
10
10
10
10
10
10
安装
10
10
10
10
10
10
10
10
外过电压
15
10
10
15
10
10
15
10
内过电压
19
15
16
18
15
16
18
16
覆冰厚度〔mm〕
0
5
5
5
10
10
10
15
冰的密度〔g/cm3〕
注:
线条根本风速按导线平均高度15m计算；操作过电压风速取线条根本风速的50%。
上表中覆冰为导线覆冰值，地线除无冰区外，应较导线增加5mm。
杆塔型式：
某某地区目前在110kV线路工程中使用的杆塔主要为角钢塔与钢管杆，通用设计将导、地线联结金具进展了统一，因此在本次标准化设计中所用串型长度与标准化塔型的塔头间隙相适应。
3.2设计模块的划分与编号
本次标准化设计对全省110kV绝缘子与金具组装图模块根据电压等级和导、地线类型进展统一规划，具体划分如下：
1）110kV导线分为1D-A、1D-B、1D-C共3个模块，包含1*300、1*400、2*300三种导线系列；
2）110kV地线分为1B-A、1B-B、1B-C共3个模块，包含JLB20A-80、JLB20A-95与JLB27-120三种地线系列。
110kV绝缘子与金具组装图标准化设计各模块划分见表4-1。
表4-1110kV绝缘子与金具组装图标准化设计模块划分
模块
名称
导、地线
主要气象条件
塔型
海拔高度
〔m〕
1D-A
LGJ-300/25
导线覆冰0-15mm
地线覆冰10-20mm
根本风速29-38m/s
角钢塔
钢管杆
≤1000
1D-B
LGJ-400/35
1D-C
2×LGJ-300/25
1B-A
JLB20A-80
1B-B
JLB20A-95
1B-C
JLB27-120
4.主要设计原如此和方法
4.1设计气象条件
4.1新规程的要求
1〕设计气象条件，应根据沿线气象资料的数理统计结果，参考风压图以与附近已有线路的运行经验确定，根本风速、设计冰厚按以下重现期确定：
110～330kV输电线路与其大跨越30年
如沿线的气象与附录的典型气象区接近，宜采用典型气象区所列数值。
2〕确定根本风速时，应按当地气象台、站10min时距平均的年最大风速为样本，并宜采用极值Ⅰ型分布作为概率模型。
统计风速应取以下高度：
110～750kV输电线路离地面10m；
3〕对山区输电线路，宜采用统计分析和比照观测等方法，由邻近地区气象台、站的气象资料推算山区的最大根本风速，并结合实际运行经验确定。
如无可靠资料，宜将附近平原地区的统计值提高10%选用。
4〕110～330kV输电线路的根本风速，不宜低于23.5m/s；500～750kV输电线路，根本风速不宜低于27m/s。
必要时还宜按稀有风速条件进展验算。
5〕设计冰区划分：
设计覆冰厚度10mm与以下为轻冰区；大于10mm小于20mm为中冰区；20mm与以上为重冰区，必要时还宜按稀有覆冰条件进展验算。
6〕地线设计冰厚，除无冰区外，应较导线增加5mm。
7〕应加强对沿线已建线路设计、运行情况的调查，设计时应充分考虑微地形、微气象条件、导线易舞动地区的影响。
8〕设计用年平均气温，应按以下方法确定。
如地区年平均气温在3～17℃之内，取与年平均气温值邻近的5的倍数值；
地区年平均气温小于3℃和大于17℃时，分别按年平均气温减少3℃和5℃后，取与此数邻近的5的倍数值。
9〕安装工况风速应采用10m/s，无冰，并宜按如下要求采用同时气温：
最低气温为-40℃的地区，宜采用-15℃；
最低气温为-20℃的地区，宜采用-10℃；
最低气温为-10℃的地区，宜采用-5℃；
最低气温为-5℃的地区，宜采用0℃。
10〕雷电过电压工况的气温宜采用15℃，当根本风速折算到导线平均高度处其值大于等于35m/s时雷电过电压工况的风速取15m/s，否如此取10m/s；在一般档距的档距中央，校验导线与地线之间的距离时，按无风条件计算。
11〕操作过电压工况的气温可采用年平均气温，风速取根本风速折算到导线平均高度处值的50%，但不宜低于15m/s，且无冰。
12〕带电作业工况的风速可采用10m/s，气温可采用15℃，且无冰。
3.1.2通用设计采用的气象条件组合
根据某某省标准气象分区以与新颁布的冰区图，确定气象条件按我省X围较大的八个典型气象区进展本次的规划，分别为：
ⅠV10=36m/s、C=0mm（地线取0mm）
ⅡV10=27m/s、C=5mm（地线取10mm）
ⅢV10=30m/s、C=5mm（地线取10mm）
ⅣV10=33m/s、C=5mm（地线取10mm）
ⅤV10=27m/s、C=10mm（地线取15mm）
ⅥV10=30m/s、C=10mm（地线取15mm）
ⅦV10=33m/s、C=10mm（地线取15mm）
ⅧV10=30m/s、C=15mm（地线取20mm）
4.2导线和地线
目前我国导线采用GB1179-1999《圆线同心绞架空导线》，该标准根本参照IEC相关的架空线路导线标准编制。
110kV输电线路相导线采用LGJ-300/25、LGJ-400/35、2×LGJ-300/25型钢芯铝绞线。
双分裂导线采用垂直布置，间距400mm。
角钢塔导线；钢管杆导线安全系数LGJ-300/25取8.0，LGJ-400/35。
输电线路地线除需满足设计规程规定的截面要求外，还需根据系统对地线是否有特殊要求来进展选择。
当系统要求地线采用OPGW时，地线型号确实定需要考虑OPGW热稳定的要求。
随着系统容量和系统短路电流的增大，在使用OPGW的情况下，OPGW和分流地线的规格〔线径、X力等〕较以前常用的地线有较大增加。
为提高标准化设计的适用性，本次标准化设计的地线选型考虑了对OPGW的配合。
根据《110～750kV架空输电线路设计规X》〔国标报批稿〕要求，结合某某地区110kV系统短路电流水平，本次标准化设计考虑以下3种地线型式：
JLB20A-80、JLB20A-95、JLB27-120型铝包钢绞线。
4.3绝缘配合
依照《110～750kV架空输电线路设计规X》〔国标报批稿〕和《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》〔DL/T620-1997〕进展绝缘设计，使线路能在工频电压、操作过电压和雷电过电压等各种情况下安全可靠地运行。
在线路的绝缘设计上，一般以防污设计为主，根据某某省污秽分布图〔2007版〕与某某地区以往工程的设计经验，大量的线路处于D1级污秽区〔爬电比距≥28mm/kV，额定电压〕，为保证标准化设计的适应性与有效性，本次防污设计按D1级污秽区为基准进展设计。
4.4绝缘子选择
根据对某某地区已投运输电线路工程的调研，110kV输电线路中主要以合成绝缘子、悬式玻璃绝缘子为主，因此本次标准化设计按合成绝缘子和悬式玻璃绝缘子开展工作，并结合全省设计使用习惯，对绝缘子型式的选择作如下划分：
1）导线悬垂绝缘子串：
采用合成绝缘子。
2）导线跳线绝缘子串：
采用固定式防风偏合成绝缘子。
3）导线耐X绝缘子串：
进线档采用合成绝缘子，其余采用悬式玻璃绝缘子。
4）地线耐X绝缘子串：
采用地线悬式玻璃绝缘子。
根据《110～750kV架空输电线路设计规X》〔报批稿〕第6.0.1条规定：
绝缘子机械强度的安全系数，不应小于表5-2所列数值。
双联与多联绝缘子串应验算断一联后的机械强度，其荷载与安全系数按断联情况考虑。
表5-1绝缘子机械强度安全系数
情况
最大使用荷载
验算
断线
断联
盘型绝缘子
棒型绝缘子
安全系数
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。
绝缘子机械强度的安全系数KI应按下式计算：
式中TR——绝缘子的额定机械破坏负荷，kN；
T——分别取绝缘子承受的最大使用荷载、断线、断联、验算荷载或常年荷载，kN。
常年荷载是指年平均气温条件下绝缘子所承受的荷载。
验算荷载是验算条件下绝缘子所承受的荷载。
断线的气象条件是无风、有冰、-5oC，断联的气象条件是无风、无冰、-5oC。
为确保悬式绝缘子使用安全，需对其最大使用荷重F进展计算：
1）覆冰情况
F=F1+G1
F1——导线荷重，覆冰时综合荷重，N；
F1=P7×lv
P7——导线覆冰时，单位综合荷重，N/m；
lv——线路最大垂直档距，m；
G1——覆冰时绝缘子串综合荷重，N。
2）大风情况
F=F2+G2
F2——导线荷重，大风时综合荷重，N；
F2=P6×lh
P6——导线覆冰时，单位综合荷重，N/m；
lh——线路最大水平档距，m；
G2——大风时绝缘子串综合荷重，N。
同样，为确保耐X绝缘子使用安全，需对其最大使用荷重F进展计算：
KF﹤Fu
K——绝缘子机械强度安全系数；
Fu——绝缘子机械破坏荷重，N；
F——导线断线时的断线X力，N。
4.5金具
本次标准化设计采用的金具型号与相关参数以《电力金具样本》〔1997年修订〕为根底。
由于绝缘子与金具串将直接与杆塔进展组合安装，因此绝缘子与金具串中的第一金具选择就显得十分重要。
为与杆塔标准化设计匹配，特对不同串型的第一金具型式进展明确：
1）悬垂串
角钢塔、钢管杆的导线悬垂串采用“I〞型串，按照前、后、中三个挂点进展设计，第一金具为UB型挂板，当杆塔需安装独立双I型悬垂串时，其间距取600mm。
角钢塔和钢管杆的地线悬垂串的第一金具为UB型挂板。
2）耐X串
角钢塔和钢管杆的导线耐X串采用单挂点设计，挂点为挂板，第一金具采用U型挂环。
角钢塔和钢管杆的地线耐X串采用单挂点设计，挂点为挂板，第一金具采用U型挂环。
3）跳线串
跳线串采用“I〞型防风偏固定式跳线串，同角钢塔，同钢管杆连接第一金具采用U型螺丝。
根据《110～750kV架空输电线路设计规X》〔国标报批稿〕第6.0.3条规定:
金具强度的安全系数在最大使用荷载情况≥2.5，断线、断联、验算情况≥1.5。
5.标准化设计使用总体说明
5.1标准化设计文件
本次绝缘子与金具组装图标准化设计中，主要设计内容在确定电压等级前提下，按不同的导线、地线进展划分模块。
导线模块包含悬垂绝缘子串组装图、跳线绝缘子串组装图、耐X绝缘子串组装图、进线档绝缘子串组装图；地线模块包含悬垂串组装图、耐X串组装图、进线档耐X串组装图。
在具体的工程设计中，可根据实际需要，有选择地选用。
设计文件可用于工程可行性研究、初步设计、施工图各个设计阶段。
5.2杆塔名称查询说明
本着“唯一性、相容性、方便性和扩展性〞的原如此，对绝缘子与金具组装图标准化设计的模块命名规定如下：
模块名称由下述三部份组成：
[电压等级][导线或地线]-[模块序号]
模块编号：
由三位字符组成，对应标准化设计的各个设计模块。
〔详见表7-1〕
第一位为电压等级：
1－110kV。
第二位为导线或地线：
D－导线；B－地线〔即避雷线〕。
第三位为模块序号：
A、B、C、D……
例如：
1D-A代表电压等级为110kV，适用于LGJ-300/25导线的模块；
1B-A代表电压等级为110kV，适用于JLB20A-80地线的模块。
5.3模块选用方法
首先，根据电力系统要求确定电压等级，选择适合工程要求的导线型号，查找到相应的导线模块。
其次，根据系统通信专业的要求，确定工程是否采用OPGW，然后根据热稳定计算确定匹配地线型号，进而确定选用的地线模块。
在确定了导线、地线模块后，假如选用非标准化塔型，需核对以下设计参数：
1）确定工程使用的悬垂串绝缘子型式与耐X串绝缘子型式，选用适宜的绝缘子型式，校核绝缘子强度与塔头间隙。
2）确定实际工程中杆塔使用的最大水平档距、最大垂直档距。
3）确定是否满足工程实际的绝缘配置与串长要求。
4）确定第一金具和杆塔挂孔是否匹配。
第二篇110kV绝缘子与金具串组装图标准化设计
6.设计说明
6.1概述
110kV绝缘子与金具组装图标准化设计共6个模块，其中导线3个模块，地线3个模块。
6.2导、地线
各模块对应推荐采用的导、地线型号如表7-1所示；各导、地线的主要技术参数分别如表7-2和表7-3所示。
表7-1各模块采用的导、地线型号
模块名称
1D-A
1D-B
1D-C
导线型号
LGJ-300/25
LGJ-400/35
2XLGJ-300/25
模块名称
1B-A
1B-B
1B-C
地线型号
JLB20A-80
JLB20A-95
JLB27-120
表7-2导线主要技术参数表
线型
项目
LGJ-300/25
LGJ-400/35
股数×直径
钢（铝包钢）
48×
7×2.50
铝部
7×2.22
48×3.22
截面
mm2
钢（铝包钢）截面
3
铝（铝合金）截面
总截面
外径mm
弹性模量N/mm2
65000
65000
膨胀系数×10-61/℃
计算重量kg/km
1058
1349
表7-3地线主要技术参数表
线型
项目
JLB20A-80
JLB20A-95
JLB27-12
股数×直径
钢（铝包钢）
铝部
/
/
/
截面
mm2
钢（铝包钢）截面
铝（铝合金）截面
/
/
/
总截面
外径mm
弹性模量N/mm2
147200
147200
133000
膨胀系数×10-61/℃
计算重量kg/km
6.3金具与绝缘子串配置
根据调研情况，本次标准化设计中金具与绝缘子串按以下要求统一考虑：
1）直线塔用导线悬垂绝缘子串
a）对于重要跨越，如跨越房屋、铁路、二级以上公路、110kV与以上电力线、二级与以上通信线、重要通航河流、特殊管线等的直线塔以与山区线路垂直荷载超过单联串强度的导线悬垂绝缘串采用双联串，其余均采用单联悬垂串；双联串均采用双挂点，对于两侧垂直档距分布不均匀的双联串如此采用双挂点单线夹型式。
b）标准化设计采用100kN级合成绝缘子与70kN、100kN级玻璃绝缘子。
c）采用合成绝缘子，爬电距离不低于3080mm〔≥28mm/kV，额定电压〕。
2）耐X塔用跳线绝缘子串
为使设备招标时减少绝缘子种类，便于统一采购，本次标准化设计中均采用100kN防风偏固定式合成绝缘子。
3）耐X塔用导线绝缘子串
a）导线耐X绝缘子串除两端变电所进线档采用单联外，其余均采用双联。
b）两端变电所进线档采用单联100kN合成绝缘子耐X串；钢管杆采用双联70kN玻璃绝缘子耐X串；角钢塔2*LGJ-300/25导线采用双联100kN玻璃绝缘子耐X串，其余导线采用双联70kN玻璃绝缘子耐X串。
c）耐X串玻璃绝缘子均采用标准型；耐X串合成绝缘子爬电距离不低于6160mm〔≥28mm/kV，额定电压〕。
4）地线金具串
a）地线按直接接地方式，悬垂串除大荷载外，均采用单联串；地线耐X金具串均采用单联。
b）变电所构架侧采用单联绝缘耐X串。
6.4联塔金具
直线角钢塔、直线钢管杆导线横担均按前、中、后三个挂点设计，挂点间距采用300＋300＝600mm，以满足单、双联悬挂的需要，第一金具为UB型挂板。
角钢塔和钢管杆的地线悬垂串的第一金具为UB型挂板。
角钢塔、钢管杆的导线耐X串采用单挂点设计，挂点为挂板，联塔金具采用U型挂环。
角钢塔和钢管杆的地线耐X串采用单挂点设计，挂点为挂板，联塔金具采用U型挂环。
跳线串采用“I〞型防风偏固定式跳线串，同角钢塔，同钢管杆连接第一金具采用U型螺丝。
6.5线夹的选择
本次110kV标准化设计导线悬垂串的悬垂线夹可选用普通铝合金悬垂线夹〔XGH、XCSH系列〕或预绞丝悬护线夹〔CL系列〕；导线耐X线夹可选用普通耐X线夹〔液压型〕。
地线悬垂串的悬垂线夹可选用普通XGT型悬垂线夹或预绞丝悬护线夹
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