10.輸電線路金具通用設(shè)計

1、國家電網(wǎng)公司輸電線路金具通用設(shè)計中國電力科學(xué)研究院2021年5月一、 輸電線路金具節(jié)能降噪研究及成果二 、輸電線路金具通用設(shè)計目 錄一、輸電線路金具節(jié)能降噪研究及成果 為表達(dá)公司社會責(zé)任，建設(shè)一流電網(wǎng)，在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的根底上，公司針對輸變電工程中金具等電暈噪聲源，開展系列節(jié)能降噪研究、試驗與應(yīng)用。 在金具節(jié)能降噪成果的根底上，通過金具結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料優(yōu)化和外表工藝優(yōu)化等設(shè)計，對金具的強度等級、結(jié)構(gòu)參數(shù)及命名方法進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，形成金具通用設(shè)計。用以指導(dǎo)輸電線路工程的設(shè)計、生產(chǎn)、采購和管理。一金具節(jié)能降噪研究背景 輸電線路節(jié)能降噪金具及通用設(shè)計成果有利于全面實現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境友好，提高輸電線路工程建

2、設(shè)、運行和管理效益，實現(xiàn)輸電線路全過程全壽命周期整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)，有效地推動了電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，具有明顯的社會經(jīng)濟(jì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。一金具節(jié)能降噪研究意義 材料方面：節(jié)能降噪金具以非鐵磁性材料替代傳統(tǒng)的鐵磁性材料，來降低或者消除由鐵磁性材料引起的渦流和磁滯損耗。 電氣方面：通過對現(xiàn)有金具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和對金具串型的優(yōu)化配置，改善金具外表的場強分布，使金具外表工作場強低于其起暈場強，抑制電暈的發(fā)生，實現(xiàn)降噪和節(jié)能。二金具節(jié)能降噪關(guān)鍵技術(shù) 國家電網(wǎng)公司統(tǒng)一組織，中國電科院牽頭，多家單位共同合作，通過調(diào)研收資、現(xiàn)場測試、仿真計算、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、生產(chǎn)試制、電暈試驗、掛網(wǎng)試運等研究工作，取得金具節(jié)能降噪的分析、設(shè)計

3、方法等系列成果。三技術(shù)路線開展金具材料優(yōu)化。懸垂線夾、間隔棒、均壓環(huán)等金具均采用無磁高強度鋁合金來制造，使用壽命長，對導(dǎo)線產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕小，保證了線路的平安運行。開展金具結(jié)構(gòu)優(yōu)化。運用三維有限元法建立相應(yīng)的金具計算模型，提出金具起暈場強的海拔修正公式，優(yōu)化金具結(jié)構(gòu)形式及尺寸，降低金具外表場強，抑制金具電暈放電。四實施方案1. 應(yīng)用三維有限元仿真計算外表場強，進(jìn)行金具結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低外表場強的優(yōu)化方法，提高防暈性能。2. 形成統(tǒng)一的電暈噪聲、紫外圖譜測試方法。3. 形成高海拔修正計算公式，該成果填補了國際空白。并給出適用于高海拔地區(qū)輸電線路的防振錘、均壓環(huán)、均壓屏蔽環(huán)的尺寸要求。4. 形成公司企

4、標(biāo)Q/GDW 550-2021?輸電線路降低可聽噪聲設(shè)計和建設(shè)導(dǎo)那么?。(五)金具節(jié)能降噪研究成果與傳統(tǒng)金具相比，節(jié)能降噪金具具有如下特點：1. 節(jié)能環(huán)保，減少電暈損失，降低金具電暈噪聲。2. 采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，優(yōu)化的結(jié)構(gòu)形式，技術(shù)先 進(jìn)，提高了金具性能指標(biāo)。3. 應(yīng)用全壽命周期的理論和方法，綜合考慮初期投資 和長期運行本錢，技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯。六節(jié)能降噪金具的優(yōu)勢 對500kV雙回線路而言，按年運行3500小時計，采用節(jié)能降噪鋁合金線夾和防振錘等金具，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鑄鐵金具，每100公里每年可減少電磁損耗和電暈損耗共計約為84.2萬度。目前的上網(wǎng)電價大約在0.300.45元/度之間，取平均值0.

5、38元/度，那么每年可節(jié)省本錢約32萬元。而每100公里約增加本錢50.5萬元，投資回收期還不到兩年，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時，隨著金具通用設(shè)計的推廣，金具形成規(guī)模采購后，金具本錢還會進(jìn)一步降低，具有極大的經(jīng)濟(jì)、社會效益。七節(jié)能降噪金具經(jīng)濟(jì)效益 根據(jù)輸電線路金具節(jié)能降噪研究成果，并結(jié)合工程運行經(jīng)驗，依據(jù)輸電線路設(shè)計及金具元件等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 開展金具結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料優(yōu)化和外表工藝優(yōu)化等工作，標(biāo)準(zhǔn)金具串結(jié)構(gòu)型式，標(biāo)準(zhǔn)金具命名和金具技術(shù)要求、標(biāo)準(zhǔn)金具元件結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)技術(shù)參數(shù)，編制金具通用設(shè)計。八根據(jù)研究成果開展通用設(shè)計 二、輸電線路金具通用設(shè)計1、研究標(biāo)準(zhǔn)絕緣子金具串類型、應(yīng)用范圍和原那么。根據(jù)調(diào)研資

6、料，整理絕緣子金具串類型。標(biāo)準(zhǔn)各不同電壓等級的絕緣子破壞荷載、聯(lián)塔金具等，并按照地區(qū)及海拔高度，規(guī)劃適用串型及導(dǎo)地線，統(tǒng)一串型，提高設(shè)計效率。一技術(shù)路線2、研究標(biāo)準(zhǔn)金具元件的技術(shù)條件。根據(jù)目前輸電線路金具的使用和運行情況，對現(xiàn)場測試中發(fā)現(xiàn)的電暈和噪聲超標(biāo)問題，研制低噪聲金具。并應(yīng)用科研成果和規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)，提出金具元件的技術(shù)條件，開展金具通用設(shè)計研究，包括金具元件的結(jié)構(gòu)尺寸研究、材料研究及加工工藝研究，便于設(shè)計、施工、運行和檢修工作標(biāo)準(zhǔn)化，提高金具通用性，減少生產(chǎn)廠商的低水平重復(fù)設(shè)計和研發(fā)。一技術(shù)路線1.通用設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化主要原那么實現(xiàn)“四統(tǒng)一：即統(tǒng)一金具串型、統(tǒng)一金具結(jié)構(gòu)和尺寸、統(tǒng)一編號與命名、統(tǒng)一

7、金具材料和加工工藝。2.金具元件的總體設(shè)計原那么是平安可靠、技術(shù)先進(jìn)、節(jié)能環(huán)保、通用互換、經(jīng)濟(jì)適用。1絕緣子串型中金具種類的選用應(yīng)考慮整串受力合理，并盡可能減少金具種類和絕緣子串長。2金具的連接尺寸主要依據(jù)?GB/T 2315-2000電力金具標(biāo)稱破壞載荷系列及連接型式尺寸?。二設(shè)計原那么3具的設(shè)計應(yīng)考慮互換性和通用性各個廠家的金具亦存在互換性和通用性。4金具的選材應(yīng)考慮足夠機械強度和耐久性。5單個金具的設(shè)計應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)合理性，盡量減少加工量。6金具結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性應(yīng)考慮在架空輸電線路絕緣子串中結(jié)構(gòu)緊湊，受力合理，簡便實用。7金具的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮采用先進(jìn)適用的生產(chǎn)工藝。二設(shè)計原那么3、編制金具通

8、用設(shè)計圖冊。?國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計750kV輸電線路金具分冊?國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計500kV輸電線路金具分冊? ?國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計330kV輸電線路金具分冊?國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計220kV輸電線路金具分冊? ?國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計110(66)kV輸電線路金具分冊?國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計 330kV750kV輸電線路金具圖冊?國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計110(66)kV220kV輸電線路金具圖冊?三通用設(shè)計成果三通用設(shè)計成果 1.通過金具結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工藝優(yōu)化、外表質(zhì)量優(yōu)化，降低金具電暈噪聲，有利于提高線路平安可靠性； 2.通過標(biāo)準(zhǔn)

9、金具串結(jié)構(gòu)型式，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有利于提高設(shè)計評審效率； 3.通過標(biāo)準(zhǔn)金具的結(jié)構(gòu)尺寸，減少不同廠家金具的差異，利于設(shè)計、施工、運行和檢修工作標(biāo)準(zhǔn)化；四主要特點4.通過合理優(yōu)化、科學(xué)配置金具技術(shù)參數(shù)，提高金具通用性，減少備品備件數(shù)量，有利于物資儲藏倉庫的建設(shè)，有利于提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；5.通過標(biāo)準(zhǔn)金具產(chǎn)品命名和技術(shù)條件，有利于公司集中規(guī)模招標(biāo)采購；6.應(yīng)用金具通用設(shè)計，可以減少生產(chǎn)廠商的低水平重復(fù)設(shè)計和研發(fā)。四主要特點 輸電線路金具通用設(shè)計統(tǒng)一了金具串的類型、結(jié)構(gòu)形式及連接金具，并與鐵塔通用設(shè)計配合，規(guī)定了聯(lián)塔金具類型及其安裝方式，形成了金具串標(biāo)準(zhǔn)化圖紙。同時按照地區(qū)及海拔高度，規(guī)劃適用串型及

10、導(dǎo)地線，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，提高設(shè)計效率。 11066kV750kV金具通用設(shè)計共統(tǒng)一了1531個串型。五四統(tǒng)一：金具串型式絕緣子金具串型懸垂串耐張串跳線串地線串總計750kV742069109500kV204208241330kV604711841734110kV86198五四統(tǒng)一：金具串型式66kV110kV220kV330kV500kV750kV地線95/20GJ-35150/25150/25GJ-50185/30185/30GJ-80240/30240/30240/30GJ-100240/40JLB20A-80300/25300/25300/2

11、5300/50LGJK-310/50JLB35-80300/40300/40300/40300/70JLB40-80400/35400/35400/35400/35LGJK-400/45JLB20A-100400/50400/50JLB35-100500/45500/45JLB40-100630/45630/45630/45630/45JLB20A-120630/55JLB35-120720/50720/50720/50JLB40-120JLB20A-150JLB35-150JLB40-150五四統(tǒng)一：金具串型式電壓等級導(dǎo)線絕緣子強度等級地線絕緣子強度等級70 kN100 kN120 kN16

12、0 kN210 kN300kN400kN420kN550kN70kN100 kN120 kN160kN110（66）kV220kV330kV500kV 750kV五四統(tǒng)一：金具串型式由于預(yù)絞式線夾的特殊性，當(dāng)線路采用雙聯(lián)絕緣子雙掛點預(yù)絞式懸垂線夾時，聯(lián)間距由掛點距離確定。分裂類型子導(dǎo)線間距/雙聯(lián)絕緣子間距（mm）66kV110kV220kV330kV500kV750kV單導(dǎo)線/400/400/400雙分裂400/400400/400400/400400/400500/500500/500600/600四分裂450/450450/450450/500450/600500/500500/600六分

13、裂400/550五四統(tǒng)一：金具串型式 與鐵塔通用設(shè)計導(dǎo)地線掛板型式配合一致，規(guī)定各電壓等級金具串聯(lián)塔金具型式及安裝方式統(tǒng)一。電壓等級聯(lián)塔金具安裝方向懸垂串耐張串懸垂串I型V型I型V型110(66) kVZBS掛板 耳軸掛板U型環(huán)U型環(huán)垂直垂直220kVZBS掛板 耳軸掛板U型環(huán)U型環(huán)垂直垂直330kVZBS掛板 耳軸掛板U型環(huán)U型環(huán)垂直水平 垂直500kV耳軸掛板U型環(huán)U型環(huán)垂直水平 垂直750kV耳軸掛板耳軸掛板耳軸掛板 GD型聯(lián)塔金具水平水平五四統(tǒng)一：金具串型式A雙導(dǎo)線水平雙分裂I型懸垂串 110(66)kV串型例如 B雙導(dǎo)線垂直雙分裂V型懸垂串220kV串型例如在串型設(shè)計中，要求受力合理

14、，并盡可能減少金具種類，縮短絕緣子串長度。 五四統(tǒng)一：金具串型式a盤形懸式絕緣子雙聯(lián)V型懸垂串 330kV串型例如b盤形懸式絕緣子雙聯(lián)雙掛點I型懸垂串500kV串型例如在串型設(shè)計中，要求受力合理，并盡可能減少金具種類，縮短絕緣子串長度。 五四統(tǒng)一：金具串型式d) 邊相鋁管跳線串 (帶絕緣子串)c) 邊相鋁管跳線串 (帶絕緣子串)750kV串型例如五四統(tǒng)一：金具串型式 11066kV、220kV輸電線路導(dǎo)線懸垂絕緣子串型按照掛點型式、絕緣子聯(lián)數(shù)、安裝在導(dǎo)線上的線夾數(shù)量和絕緣子與線夾之間的連接方式劃分了5個串型，并用代號A、B、C、D和E進(jìn)行表示。五四統(tǒng)一：金具串型式序號聯(lián)數(shù)掛點數(shù)線夾數(shù)代號用途1

15、單單單A一般荷載條件,串長最短，金具最少2雙雙單B雙聯(lián)，用于重要跨越處3雙單雙C既可用于重要跨越處，也可用于大高差處；但串長較大4雙雙雙D既可用于重要跨越處，也可用于正常荷載情況。相對雙聯(lián)串，串長最短，金具最少5雙雙雙E既可用于重要跨越處，也可用于大高差處；串長最長，金具最多五四統(tǒng)一：金具串型式 ABCDE 本通用設(shè)計統(tǒng)一了100種金具結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)尺寸，提高了金具通用性，減少備品備件數(shù)量，有利于設(shè)計、施工、運行和檢修工作標(biāo)準(zhǔn)化。五四統(tǒng)一：金具結(jié)構(gòu)和尺寸五四統(tǒng)一：金具結(jié)構(gòu)和尺寸 均壓環(huán)和均壓屏蔽環(huán)應(yīng)具有合理的外形結(jié)構(gòu)及環(huán)徑，能控制絕緣子和金具上的電暈，改善電場分布。規(guī)定不同海拔條件下管徑，其余

16、結(jié)構(gòu)參數(shù)不隨海拔變化而變化。電壓等級海拔高度(m)15003000350040005000330kV管徑(mm)324046500kV管徑(mm)5060750kV管徑(mm)80五四統(tǒng)一：金具結(jié)構(gòu)和尺寸電壓等級均壓屏蔽環(huán)主要尺寸(mm)330kVR1R2HLL1Sdh1h21201201001050504801836015032原均壓屏蔽環(huán)主要尺寸(mm)R1R2HLL1Sdh1h21201202001050504801839212032電壓等級均壓屏蔽環(huán)主要尺寸(mm)750kVR1R2HH1LL1L2L3Sdh3703704002002245130010451200801844580原均

17、壓屏蔽環(huán)主要尺寸(mm)R1R2HH1LL1L2L3Sdh3703705002002180140010451200801844580五四統(tǒng)一：金具結(jié)構(gòu)和尺寸五四統(tǒng)一：金具結(jié)構(gòu)和尺寸統(tǒng)一串圖編號：金具串圖名及編號包含金具串標(biāo)稱破壞負(fù)荷70kN、100kN、160kN等、絕緣子類型盤形、復(fù)合等、聯(lián)數(shù)兩聯(lián)、四聯(lián)等、掛點數(shù)單掛點、雙掛點、懸垂線夾種類上扛式懸垂、雙線夾、串型懸垂、耐張、跳線等等信息。 “3X1-40-16H的圖紙名稱為“160kN復(fù)合絕緣子單聯(lián)I型懸垂串；“7X2-4055-42H的圖紙名稱為“420kN復(fù)合絕緣子雙聯(lián)雙掛點I型懸垂串； 五四統(tǒng)一：統(tǒng)一編號與命名絕緣子懸垂串、耐張串圖紙

18、編號含義 - - - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1電壓等級：7-750kV、5-500 kV、3-330 kV、2-220kV、1-110kV、06-66kV；2串型：X-I型懸垂串、V-V型懸垂串、N-耐張串、P-調(diào)平串P11020、P22030、P33040)；3連塔金具軸向：C-連塔金具軸向為垂直線路方向、順線路方向時缺??；4絕緣子聯(lián)數(shù)：1-單聯(lián)、2-雙聯(lián)、3-三聯(lián)，以此類推；5金具串掛點數(shù)量：1-單掛點、2-雙掛點、以此類推，金具串掛點數(shù)與絕緣子聯(lián)數(shù)相同時缺?。?其它：S-雙線夾、L-十字聯(lián)板、K-上扛線夾、CL-預(yù)絞式線夾、SCL-雙預(yù)絞線夾；7子導(dǎo)線分裂

19、間距：40-400mm、45-450mm、50-500mm，以此類推；8絕緣子聯(lián)間距： 40-400mm、50-500mm、55-550mm、60-600mm，以此類推，單聯(lián)時缺??；9絕緣子破壞負(fù)荷： 10-100kN、21-210kN、30-300kN、42-420kN、55-550kN，以此類推；10絕緣子型式：P-盤形懸式絕緣子、 H-復(fù)合絕緣子；11耐張串絕緣子安裝方式：D-倒裝、正裝缺??；耐張串：B-邊相、Z-中相；12序號：用以區(qū)分連塔金具不同。 五四統(tǒng)一：統(tǒng)一編號與命名跳線串圖紙編號 - 1 2 3 4 5 6 7 1電壓等級：7-750kV、5-500 kV、3-330 kV、

20、2-220kV、1-110kV、06-66kV 2跳線方式：GST-剛性鼠籠式跳線、GLT-剛性鋁管式跳線、T-普通跳線；3其它： K-上扛線夾；4子導(dǎo)線分裂間距：40-400mm、45-450mm、50-500mm，以此類推；5絕緣子破壞負(fù)荷： 07-70kN、10-100kN、12-120kN，以此類推；6跳線懸掛型式： PT-爬梯式、H-復(fù)合式、P-盤形懸式；7剛性跳線串：B-邊相；Z-中相 五四統(tǒng)一：統(tǒng)一編號與命名地線串圖紙編號 - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1地線：B；2串型：X-I型懸垂串、N-耐張串；3絕緣方式：1-單聯(lián)金具串、2-雙聯(lián)絕緣子串；4線夾型式：S-雙線夾，

21、單線夾缺省；5地線類型：G-GJ、BG-JLB，懸垂串缺省；6雙聯(lián)絕緣子聯(lián)間距：40-400mm、以此類推，單聯(lián)缺?。?掛點強度：07-70kN、10-100kN、12-120kN、16-160kN，以此類推；8絕緣子強度：07-70kN，以此類推；單聯(lián)金具串缺省；9絕緣子型式：P-盤形懸式絕緣子、不安裝絕緣子缺省。五四統(tǒng)一：統(tǒng)一編號與命名 依據(jù)?電力金具產(chǎn)品型號命名方法?，統(tǒng)一了金具命名。從金具名稱上可以判斷其破壞荷載及連接長度。同時便于招標(biāo)采購時的物料管理。 五四統(tǒng)一：統(tǒng)一編號與命名金具類型原命名新命名U型環(huán)U-7U-0770ZBS型掛板ZBS-16ZBS-16/21-100均壓屏蔽環(huán)FJ

22、P-500NDFJPE-50/1800/375防振錘FD-3FDT-3/G重錘片ZC-20FZC-20跳線間隔棒TJ2-12240TJ2-120-28/23阻尼型間隔棒FJZ-400FJZS-445/27B原尺寸新尺寸直角掛板Z-1690h=100h=90ZBS型掛板ZBD-32135h=136h=135五四統(tǒng)一：統(tǒng)一編號與命名五四統(tǒng)一：統(tǒng)一編號與命名 本通用設(shè)計統(tǒng)一了金具的生產(chǎn)加工材料，同時對金具的鍛造、鑄造、彎制方式提出了明確要求，采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的外表粗糙度要求，連接方便可靠，提高金具性能指標(biāo)。五四統(tǒng)一：金具材料和加工工藝金具類型 材料及工藝 懸垂線夾 導(dǎo)線懸垂線夾本體可采用

23、重力鑄造、低壓鑄造或鍛造工藝進(jìn)行加工，地線懸垂線夾的本體和壓板選用可鍛鑄鐵。鑄造導(dǎo)線懸垂線夾的本體和壓條選用鋁合金ZL102及以上高強鋁合金 鍛造導(dǎo)線懸垂線夾本體材料采用6082 導(dǎo)線懸垂線夾的U型掛板等附件采用抗拉強度不低于375MPa的鋼材鍛造 耐張線夾和接續(xù)金具 本體材料選用鋁純度不低于99.5%的熱擠壓成型鋁管 引流線夾選用鋁純度不低于99.5%的熱擠壓成型鋁管 導(dǎo)線耐張線夾鋼錨和接續(xù)管的鋼管按GB/T 699的規(guī)定，牌號為10#鋼，或采用GB/T 700的規(guī)定，牌號為Q235A 均壓環(huán)、均壓屏蔽環(huán) 工業(yè)鋁管彎制 間隔棒本體框架和線夾材料同為ZL102，或其它優(yōu)質(zhì)高強鋁合金材料線夾絞軸鎖緊壓蓋處的銷軸、和雙板間隔棒限位銷均為不銹鋼材料防振錘錘頭采用鑄鋼鑄造，并進(jìn)行熱浸鍍鋅處理防振錘線夾及壓板采用鋁合金材料鑄造，應(yīng)符合GB/T 1173的規(guī)定五四統(tǒng)一：金具材料和加工工藝1均壓環(huán)和均壓屏蔽環(huán)。管徑的徑向變形量控制在3%以內(nèi)。環(huán)體彎曲半徑公差為環(huán)體半徑的1%。環(huán)體外表粗糙度Ra值不大于3.2。2分裂導(dǎo)線間隔棒。雙板線夾在導(dǎo)線分裂圓切線方向有15的活動范圍，順導(dǎo)線方向有8的活動范圍。間隔棒線夾夾頭外表粗糙度為Ra值不大于6.3。間隔棒關(guān)節(jié)螺栓強度等級不低于4.8級。五四統(tǒng)一：金具材料和加