DL436-1991高压直流架空送电线路技术导则.pdf

'中华人民共和国电力行业标准DL436—91高压直流架空送电线路技术导则中华人民共和国能源部1991-09-18发布1992-03-01实施本导则规定了高压直流架空送电线路电气和力学等方面的技术条件。本导则主要适用于标称电压为±500kV高压直流架空送电线路(以下简称直流线路)，±500kV以　外的线路可参照使用。在本导则中，凡与交流送电线路技术条件相同的部分，只列出相应的章节及条目，仍按有关标准执行。1名词术语、计量单位除本节规定的名词术语及计量单位外，其余均符合有关国家标准或专业标准(部标准)的规定。1.1电场效应(electricfieldeffect)包括直流线路下的电场对人体的作用和人体的感受，脉冲电击以及其它电场或离子流引起的效应。表征这些效应的参数有地面合成场强、离子流密度、空间电荷密度及人身或物体直流感应电压等。1.2标称场强(nominalelectricfieldstrength)直流线路导线上电荷形成的电场强度(不包括空间电荷形成的电场)，kV/m。1.3合成场强(totalelectricfieldstrength)直流电晕产生的空间电荷形成的场强和标称场强合成后的电场强度，kV/m。1.4离子流密度(loncurrentdensity)2地面单位面积截获的离子电流，nA/m。1.5人身或物体直流感应电压(inducedDCvoltageofpersonorobject)在直流电场中，对地绝缘的人或物体由于截获空间电荷和静电感应所形成的对地电压，kV。1.6无线电干扰的名词术语本技术导则中使用的无线电干扰的名词术语符合GB4365—84《无线电干扰名词术语》的规定。1.7计量单位干扰场强的单位为μV/m，用dB表示时1μV/m为0dB。2路径直流线路的路径一般可参照执行SDJ3—79《架空送电线路设计技术规程》第二章的规定。3气象条件3.1直流线路最大设计风速采用离地面20m高处30年一遇10min平均最大值。其它设计气 象条件遵照SDJ3—79第11条。3.2大跨越的最大设计风速，应取历年年均枯水位以上当跨越陆地时应取离地面以上10m高处50年一遇10min平均风速值。如当地无可靠资料，一般以附近平地线路的设计气象条件为基数，可将平地线路采用的数值换算为历年年平均枯水位或离地面以上10m高处的风速，然后加大10%，设计冰厚增加5mm(无冰区、高空亦不结冰时可以不加)。大跨越还应按稀有气象条件验算。3.3重冰区线路的验算，遵照SDJ3—79第14条。3.4直流线路通过城市或森林等地区的最大设计风速，遵照SDJ3—79第15条。3.5直流线路设计采用的年平均计算气温遵照SDJ3—79第16条。4导线、避雷线和金具4.1导线、避雷线4.1.1直流线路所采用的导线和避雷线，一般应符合国家电线产品技术标准。供计算用的导线和避雷线的机械物理特性，一般采用附录A所列数值。若特殊需要采用非标准产品或国外产品时，宜相应符合国际或生产国相同产品的技术标准。4.1.2导线截面和分裂结构的选择4.1.2.1导线截面选择采用年费用最小法进行。计算方法按电力工业部1982年颁发的《电力工程经济分析暂行条例》进行。其中线路电晕损失计算按附录B中的公式进行。所选择的导线截面需进行导线电晕特性参数的校核。导线电晕特性包括导线电晕损失和无线电干扰、电视干扰、电场效应以及可听噪声等环境影响参数。大跨越的导线截面一般按允许载流量选择并应与本回路系统允许的最大输送电流相配合。然后通过综合技术经济比较确定。4.1.2.2导线分裂结构主要由导线的电晕特性和其对导线本身机械特性(包括振动、舞动、覆冰)、金具及杆塔的影响来确定。4.1.2.3导线表面最大电位梯度按附录C推荐的方法计算。4.1.2.4直流线路下地面最大合成场强宜不超过30kV/m(计算时导线起晕电位梯度取18kV/cm)。地面合成场强计算步骤可按附录D进行。4.1.2.5验算导线载流量时a.钢芯铝线的允许温度一般采用+70℃(大跨越可采用+90℃)，钢绞线的允许温度一般采用+125℃；环境气温应采用历年最高气温月的最高平均气温，并考虑太阳辐射的影响。b.钢芯铝包钢绞线(包括铝包钢绞线)的允许温度一般采用+100℃，环境气温应采用历年最高气温月的最高平均气温，并考虑太阳辐射的影响。2太阳辐射功率密度应采用0.1W/cm，相应风速为0.5m/s。特殊导线允许温度按生产国的国家标准，无国家标准的则按厂家产品规范。4.1.3导线和避雷线的设计安全系数不应小于2.5。避雷线的设计安全系数，宜大于导线的设计安全系数。导线和避雷线在弧垂最低点的最大使用应力应按下式计算：σpσ=(1)maxK σp式中——导线或避雷线拉断应力，MPa；用GB1179—83《铝绞线及钢芯铝绞线》中的计算拉断应力，也可以用试验拉断强度；σmax——导线或避雷线在弧垂最低点的最大使用应力，MPa；K——导线或避雷线的安全系数。在大跨越的稀有气象条件下和重冰区的较少出现的覆冰情况下，导线在弧垂最低点的最大应力均应按不超过抗拉强度的60%验算。如悬挂点高差过大，应验算悬挂点应力。悬挂点应力可较弧垂最低点应力高10%。架设在滑轮上的导线或避雷线，应计算悬挂点局部弯曲引起的附加应力。4.1.4±500kV直流线路的避雷线一般采用不小于GJ—50型镀锌钢绞线的截面。4.1.5导线和避雷线的架线后塑性伸长及其对弧垂影响的补偿，遵照SDJ3—79第25条。4.1.6设计冰厚小于或等于10mm的覆冰地区，导线间或导线与避雷线间的水平偏移，对于±500kV直流线路不应小于1.75m。在重冰区，导线与避雷线间水平偏移至少比上述规定大0.5m。4.2金具4.2.1直流线路可暂用交流500kV线路的金具。有特殊要求时可另行研制，但应经试验合格后方可使用。4.2.2直流线路分裂导线利用间隔棒消振，以采用阻尼间隔棒为宜，相邻间隔棒之间的距离宜小于70m。一般当档距大于600m时，在档距两端每根导线各装一个防振锤或其它阻尼器；当平均运行应力达到抗拉强度的22%以及上时，应装设护线条，其电晕特性应不劣于导线的电晕特性。档距在1000m以上的大档距防振方案应另行设计。避雷线按SDJ3—79第24条安装防振锤。当档距在300m及以下时在档距两端每根避雷线各装一个，300～600m则各装两个，600～900m以上则各装3个。当选用的防振锤为非定型产品时，必须进行防振特性测定。分析导线还要考虑次档距振荡及舞动的防护措施。4.2.3金具的强度设计安全系数，遵照SDJ3—79第26条。5绝缘、防雷和接地5.1直流盘形悬式绝缘子(以下简称绝缘子)5.1.1绝缘子机械强度的安全系数，遵照SDJ3—79第27条。5.1.2直流线路一般应采用有效爬距大的防污型绝缘子，其爬距与结构高度比值应不小于3.0。通常采用的160kN和210kN绝缘子的标准结构尺寸如表1所列，其质量应符合国家标准。表1160kN和210kN绝缘子结构尺寸mm盘径结构高度爬距连接尺寸320170不小于540205.1.3清洁地区设计绝缘子串的爬电比距宜不小于2.8cm/kV。全高超过40m的杆塔，高度每增加10m应增加一片绝缘子。全高超过100m的杆塔， 绝缘子数量可根据运行经验结合计算确定。5.1.4随着海拔高度增加，空气相对密度下降，大气温度和湿度等状态参量也变化很大，绝缘子的放电电压随之下降。因此在确定高海拔地区绝缘子串的绝缘子数量时，必须考虑到这些影响，适当增加片数。在海拔1000～4000m的清洁地区，绝缘子串的绝缘子数量暂按SDJ3—79第29条的规定选定。覆冰对绝缘子数量的影响另行考虑。5.1.5空气污染地区，应根据运行经验和可能脏污的程度增加绝缘子串的爬电比距或采取其它防污措施。当无运行经验时，爬电比距的选择宜不低于附录E的数值。5.1.6空气污染的不同地区宜采用不同结构形状的防污绝缘子。其结构形状的选择可根据自然污秽试验　结果确定；如无自然污秽试验结果，可参照其它环境相似的线路绝缘子设计。5.1.7清洁地区耐张绝缘子串的绝缘子数量应比悬垂绝缘子串的同型绝缘子多两片，空气污秽地区可不再增加。5.2空气间隙的50%放电电压5.2.1导线对杆塔的空气间隙的直流50%放电电压可按下式求出：K⋅KU=23U(2)500⋅Ne0()1−3σ⋅KN1式中Ue——额定工作电压，500kV；""K1，K2——直流电压下间隙放电电压的空气密度、湿度校正系数；K3——安全系数，1.1～1.15；σN——空气间隙直流放电电压的变异系数，0.9%。计算直流电压下风偏角的风速取线路设计最大风速。5.2.2导线对杆塔的空气间隙的正极性50%操作冲击放电电压可按下式求出：K′⋅K′U=23U(3)500⋅sm0()1−2σ⋅K′s1式中Um——最高运行电压；""K1，K2——操作冲击电压下间隙放电电压的空气密度、湿度校正系数；"K3——操作过电压倍数，1.7；σs——空气间隙在操作冲击电压下放电电压的变异系数，5%。计算操作冲击电压下风偏角的风速取线路设计最大风速的0.5倍。5.3绝缘子串及空气间隙放电电压的气象条件校正绝缘子片数以及导线对杆塔空气间隙均按标准气象条件给出。当因海拔高度引起气象条件变化异于标准状态时，按SD119—84《500kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准》的附录A校正。 5.4直流线路的空气间隙海拔不超过1000m的地区，±500kV直流线路空气间隙见表2所列数值。表2海拔不超过1000m的地区杆塔带电部分与接地部分的最小间隙m海拔高度工作电压间隙操作冲击电压间隙5001.302.4510001.402.65注：带电作业间隙正在考虑之中。5.5风速不均匀系数悬垂绝缘子串风偏角计算采用的风速不均匀系数，按SD119—84附录B选取。5.6防雷5.6.1直流线路应沿全线架设避雷线，可采用单避雷线或双避雷线两种方式。5.6.2杆塔上避雷线对导线的保护角，双避雷线一般采用15°左右，单避雷线一般不大于25°。双避雷线之间的距离，不应超过避雷线与导线间垂直距离的5倍。5.6.3档距中央，导线与避雷线间的距离，应按下式校验(计算气象条件为：气温+15℃，无风)：s≥0.012L+1.5(4)式中s——导线与避雷线间的距离，m；L——档距，m。5.6.4直流线路与同级或较低电压线路、弱电流线路交叉的保护，遵照SD119—84第4.3.6条。5.7接地5.7.1直流线路杆塔工频接地电阻值，遵照SD119—84第4.3.3条。5.7.2钢筋混凝土杆导线和避雷线的铁横担与接地引下线的电气连接，遵照SDJ3—79第39条。5.7.3通过耕地的线路，其接地体埋深的规定如下：a.旱地耕地接地体埋深不小于0.6m；b.水田耕地接地体埋深不小于0.8m。6无线电干扰无线电干扰测量方法参照GB7349—87《高压架空输电线、变电站无线电干扰测量方法》进行，测量仪器应符合GB6113—85《电磁干扰测量仪》的规定。7可听噪声7.1测量仪器7.1.1可听噪声使用专用仪表“声级计”测量，其性能应符合国际电工委员会(IEC)179号及651号标准的规定。7.1.2在测量输电线路可听噪声时，声级计应使用计权A网络。7.1.3微音器应安装在垂直于输电线路的平面内。离地面1.5m，并朝向线路。7.2可听噪声允许值在线路档距中央距正极性导线投影20m处，线路可听噪声的允许值宜不大于60dB。 8直流线路对电信线路危险影响的防护直流线路对电信线路危险影响的防护要求见附录F，系参照执行国际电报电话咨询委员会(CCITT)《防止电信线路遭受电力线路和电气化铁道线路危害影响的防护》(1988)的规定。9直流线路对电话回路干扰影响的防护输电线路对电话回路干扰影响的防护要求见附录G，系参照执行水利电力部、铁道部、邮电部和解放军通信兵部1961年颁布的《防止和解决电力线路对通信信号线路危险和干扰影响的原则协议》。10直流线路的杆塔直流线路的杆塔一般可参照SDJ3—79第七～十章，但应考虑直流线路与交流线路的不同特点。11对地距离及交叉跨越11.1对地距离11.1.1导线与地面、建筑物、树木、铁路、道路、河流、管道、索道及各种架空线路的距离，应根据最高气温或覆冰条件求得的最大弧垂和最大风速或覆冰条件求得的最大风偏进行计算。计算上述距离，应考虑导线架后塑性伸长的影响和设计、施工的误差。不考虑太阳辐射的影响。重冰区的线路，还应计算导线覆冰不均匀情况下的弧垂增大。大跨越的导线弧垂按导线实际能够达到的最高温度计算。送电线路与标准轨距铁路、一级公路交叉，如交叉档距超过200m，最大弧垂应按导线温度为+70℃计算。11.1.2在最大计算弧垂情况下，直流线路导线与地面的最小距离，宜暂按地面最大合成场强不超过30kV/m来考虑。相应的居民区与非居民区的导线与地面的最小距离列于表3。11.1.3±500kV直流线路导线与山坡、峭壁、岩石之间的净空距离，在最大计算风偏情况下，不应小于表4所列数值。表3导线与地面的最小距离m线路经过地区最小距离居民区16非居民区12.5表4导线与山坡、峭壁、岩石的最小净空距离m线路经过地区最小净空距离步行可以达到的山坡11步行不能达到的山坡、峭壁和岩石6.511.1.4直流线路不应跨越屋顶为易燃材料做成的建筑物。对耐火屋顶的建筑物，亦应尽量不跨越，如需跨越时，应与有关单位协商或取得被跨越者的同意。在最大计算弧垂情况下，±500kV直流线　路导线与建筑物之间的最小距离为8.5m。11.1.5送电线路通过林区时，应砍伐出通道。通道净宽度不应小于线路极间距离加林区主要 树种高度的2倍。通道附近超过主要树种高度的个别树木应予砍伐。11.1.6在下列情况下，如不妨碍架线施工，可不砍伐通道：a.树木自然生长高度不超过2m。b.线路与树木(考虑自然生长高度)之间的垂直距离，线路通过绿化区或防护林带时导线与树木之间的净空距离，导线与经济作物、城市灌木以及街道行道树之间的垂直距离应不小于表5所列数值。表5导线与树木之间的最小距离m线路经过地区最小距离林区树木7.0公园、绿化区、防护林区7.0经济作物、城市行道树7.0果树8.511.1.7直流线路与甲类火灾危险性的生产厂房、甲类物品库房、易燃、易爆材料堆场以及可燃或易燃、易爆液(气)体贮罐的防火间距，遵照SDJ3—79第101条。11.2交叉跨越11.2.1直流线路跨越弱电线路时，其交叉角遵照SDJ3—79第100条。11.2.2±500kV直流线路与铁路、道路、河流、管道及各种架空线路交叉或接近应不小于表6所列数值。表6导线与各种设施及障碍物的最小距离m被跨越物名称最小距离计算条件到轨顶16.0导线温度70℃时铁路到承力索或接触线7.61～3级公路16.0一级公路按70℃计算公路路面4级及以下公路14.5至五年一遇洪水位12.0通航河流至桅顶7.6至百年一遇洪水位7.6不通航河流冬季至水面12.0档距内7.6电力线杆顶8.5通信线8.5特殊管道9.0索道7.611.3直流线路走廊11.3.1线路两极导线向外延伸20m形成的两平行线内的区域为线路保护区。在厂矿、城镇等人口密集地区，架空电力线路保护区的区域可略小于上述规定。但导线向外延伸的距离，不应小于导线边线在最大计算弧垂及最大计算风偏角下的水平距离和风偏 后距建筑物的最小距离之和。线路保护区内应满足1987年9月15日国务院发布的《电力设施保护条例》要求。11.3.2导线下方的民房一般应拆迁。直流线路临近民房应同时满足11.1.4条导线与建筑物的最小距离和地面场强的要求。民房所在地面标称场强应不超过3kV/m(按未畸变场强计算)。附录A导线和避雷线的机械物理特性(补充件)机械物理特性直流电计算拉线膨胀计算截外计算质导线避雷线种类阻断弹性系数系数面径量不大于应力(MPa)(1/℃×2(mm)(mm)(kg/km)-6(Ω/km)(MPa)10)300/15312.2123.010.09724217.99939.86100021.4300/20324.3323.430.09520233.3410026300020.9300/25333.3123.760.09433250.2510586500020.5300/40338.9923.940.09614272.0411337300019.6300/50348.3624.260.09636296.8212107600018.9300/70376.6125.200.09463339.8714028000017.8400/20427.3126.910.07104207.9312866100021.4400/25419.0126.640.07370228.9712956300020.9400/35425.2426.820.07389244.3313496500020.5钢芯400/50451.5527.630.07232273.2815116900019.3铝绞400/65464.0028.000.07236291.3816117600018.9线400/95501.0229.140.07087341.9018607800018.0500/35531.3730.000.05812224.8916426300020.9500/45531.6830.000.05912240.9316886500020.5500/65566.9430.960.05760271.6318976900019.3630/45666.6533.600.04633223.0920606300020.9630/55696.2234.320.04514236.1322096500020.5630/80715.5134.820.04551269.6023886700019.4800/55870.6038.400.03547219.9626906300020.9800/70879.4038.580.03574239.3927916500020.5800/100896.0538.980.03635269.0729916700019.4镀锌钢绞线1176.47181372.5511.5注：摘自GB1179—83和SDJ3—79。 附录B计算导线电晕损失的公式(补充件)B1安乃堡(ANNEBERG)公式单极线路好天气下计算公式025.()gg−−3PV=×2100KNcr(B1)双极线路好天气下计算公式(每回)025.()gg−−3PV=×220×10()K+1KNcr(B2)g=22δo22hK=arctanπs式中P——线路电晕损失，W/km；V——导线对地运行电压，kV；KC——经验系数，可暂取0.266；N——导线分裂数；r——子导线半径，cm；g——运行电压下，导线表面最大电位梯度，kV/cm；δ——相对空气密度；h——导线对地平均高度，cm；s——正、负极间距离，cm。B2修正的皮克公式(每回双极线路好天气下)2Kcr′′s−6P=Vg−()oomr′′ln×10Asr′′(B3)A=2.94p(273+θ)式中P——线路电晕损失，W/km；V——导线对地运行电压，kV；KC——经验系数，暂取206；A——大气校正系数；P——大气压，kPa；θ——气温，℃；S——正、负极间距离，cm；go——导线表面起晕电位梯度，29.0kV/cm；mo——导线表面粗糙系数，0.47；r′′——等效导线半径，cm。单根导线等效于分裂导线起晕电压的半径。 由契柯捷也夫方程计算K后求r′′。2Hr′′lnK=r′′2Hrlnr四分裂导线4s1ln3⋅22rD2[]12+()shK4=132+rlns⋅1Dr12+()sh2三分裂导线(正三角布置)3s1ln2⋅32rD2[]12+()shK3=123+rlns⋅1Dr12+()sh2二分裂导线(水平布置)s21ln⋅2rD12+()shK2=12+rlns⋅1Dr12+()sh2式中D——分裂导线分裂间距，cm。高海拔地区(1000m以上)的线路电晕损失应按实测数据进行修正。附录C计算导线表面最大电位梯度的方法国际大电网会议第36分委会推荐(补充件)C1分裂导线的等效直径由下式决定ndDD=neqD(C1)式中D——通过次导线中心的圆周直径，cm；n——次导线的根数；d——次导线的直径，cm。 C2用麦克斯威电位系数法决定每极导线的等效总电荷Q[V]=[P][Q](C2)C3导线的平均表面电位梯度为g=Q(πεdn),kVm(C3)0C4导线表面最大电位梯度为g=g[1+(n−1)(dD)],kVm(C4)max附录D地面合成场强ES简化理论计算程序和计算步骤(补充件)D1基本假设D1.1空间电荷只影响场强幅值而不影响其方向，即Deutcsh假设ES=AE(D1)式中E——标称场强，kV/m；A——标量函数。D1.2电晕后导线表面电位保持在起晕电压值V0，当导线对地电位为V时，导线表面的A值为Ae：AVVe=0(D2)D2采用逐步镜象法或模拟电荷法，沿无空间电荷场强的电力线计算无空间电荷下场强E。D3计算A222ρAVdϕA=Ae+ee(D3)ε∫ϕE20Vvdηρ=ε()V−V∫∫dϕ(D4)m00oϕ2E式中ρ——导线表面电荷密度，可用弦截迭代法求出；eρ——导线表面平均电荷密度，为弦截迭代法求ρ的初值；meε——介电常数；0η——积分变量。D4按(D1)式计算Es。附录E直流架空线路污秽分级推荐值 (补充件)直流架空线路污秽分级推荐值见表E1。表E1推荐值污秽条件爬电比距污秽等级2污湿特征附盐密度(mg/cm)(cm/kV)大气清洁地区及离海岸50km以外的地00～0.0452.5～2.8区大气轻度污染地区或大气中等污染地区：盐碱地区，炉烟污秽地区，离海岸10.045～0.112.8～3.510～50km地区，在污闪季节中干燥少雾(含毛毛雨)或雨量较多时大气中等污染地区：盐碱地区，炉烟污2秽地区，离海3～10km地区，在污闪季0.065～0.113.5～4.3节中潮湿多雾(含毛毛雨)但雨量较少时大气严重污染地区：大气污秽而又有重3雾的地区，离海1～3km地区及盐场附近0.11～0.254.3～5.5重盐碱地区大气特别严重污染地区：严重盐雾侵袭4＞0.255.5～6.6地区，离海1km以内地区附录F直流线路对电信线路危险影响的防护要求(补充件)直流线路对电信线路危险影响的防护要求，应考虑直流线路发生短路故障时，在电信线路上感应产生的纵电动势和对地电压而引起的电磁场，对电信线路的危险影响。F1在架空明线电信线路上感应产生的纵电动势或对地电压不得超过1000V。F2在电缆电信线路上感应产生的纵电动势或对地电压不得超过电缆芯线对地(外皮)绝缘的直流试验电压的60%或交流试验电压的85%。附录G输电线路对电话回路干扰影响的防护要求(补充件)G1输电线路的谐波电流通过感性耦合和阻性耦合及谐波电压通过容性耦合，在邻近的电话回路上产生杂音而引起干扰影响，在电话回路上产生杂音电动势的总和不得超过下列数值：G1.1设有增音站的双线电话回路4.5mV。 G1.2未设有增音站的双线电话回路10mV。G1.3单线电话回路30mV。G2在计算双线电话回路杂音电动势时，在正常情况下的杂音敏感系数：架空明线回路不应超过0.008，电缆回路不应超过0.002。G3在测量杂音电动势的同时，必须测量电路回话导线的直流电阻和绝缘电阻，且应符合有关规定。_____________________附加说明：本技术导则由能源部高压直流输电标准化技术委员会提出并归口。本技术导则由能源部电力科学研究院高压所负责起草。本技术导则的主要起草人：孙昭英、傅宾兰、傅家骅、庞廷智、刘燕生。'