IEC60826线路设计中文版

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1、 IEC标准解读架空线路设计原则（60826）目录4概述14.1目标14.2系统设计24.3系统可靠性25主要设计原则35.1方法35.1.1可靠性要求45.1.2稳定性要求65.1.3安全性要求65.2气象荷载强度要求65.2.1极限荷载65.2.2系统设计要求75.2.3每个元件的设计公式86荷载96.1简述96.2气象荷载之风和相关温度96.2.1使用范围：96.2.2地表粗糙度96.2.3参考风速 VR106.2.4风速和温度的组合136.2.5风对线路元器件的作用136.2.6线路元器件风荷载的估算146.3气象荷载，无风冰荷载186.3.1简述186.3.2冰数据186.3.3通过

2、气象数据分析方法估算年最大冰荷载196.3.4参考极限冰荷载206.3.5结冰温度226.3.6杆塔的冰荷载226.4气候荷载，风和冰的联合荷载236.4.1联合的概率-主要原则236.4.2冰荷载的确定256.4.3风和覆冰同时发生时温度的确定256.4.4覆冰条件下风速的确定256.4.5覆冰导线的拉拽系数266.4.6杆塔荷载的确定276.5建设和维护荷载（安全荷载）286.5.1概述286.5.2杆塔的建设286.5.3建设中吊线和挂线296.5.4维护荷载306.6用于故障工况下的荷载306.6.1概述306.6.2安全要求316.6.3安全相关的荷载扭转、纵向和附加的安全方法317

3、元件的强度和极限状态327.1概述327.2元件强度的通用公式337.2.1强度系数值N337.2.2对应于强度配合的强度因数347.3元件计算的相关数据357.3.1线路元件的极限状态357.3.2线路元件的强度数据367.3.3杆塔的设计强度377.3.4基础设计强度387.3.5导线和地线设计原则387.3.6绝缘子串设计原则394概述4.1目标标准要实现下面两个目标a)标准给出了基础线路可靠性概念的架空线设计原则，基于可靠性的方法特别适合于重要的气象和强度数据可以获得的地区。这种方法同样也适用于要耐受特定的气象荷载，气象荷载的数据是从经验或从已经安全运行了很长时间的线路的标准中获取的情

4、况。在这些情况中，线路元件间的设计一致性可以得到，但是实际可靠性水平可能不知道，特别是对于之前的线路故障没有数据或经验时。需要说明的是这里的设计标准不能够构成一个完整的设计手册。然而，标准中给出了如何提高线路的可靠性，如何去调整单个元件的强度来实现他们之间的强度配合。标准还给出了最低安全要求来保护人员不受伤害，以及确定了一个可以接受的安全运行水平（安全和经济设计）b)它通过可靠性的概念以及概率和部分概率的方法为线路设计的国家标准提供了一个框架。国家标准中需要建立用于本标准的气象数据以及各个国家的具体的气象数据。设计标准适用于新线路条件，然而线路会随着时间而老化和损失强度。由于老化而产生的强度的

5、减少值很难得到，因为它不仅各个元件之间不一样，而且还取决于材料类型，生产过程和环境的影响。这个问题目前也正在研究。标准中提出了具体的要求，在附录A和C中给出了额外的非正式的数据和解释。4.2系统设计该方法是基于把要设计的线路作为一个由杆塔、基础、导线、绝缘子构成的系统的概念。这种方法使设计者能够将元件强度与系统进行配合，同时认识到传输线是由一系列元件组成而每个元件的故障都有可能导致电能传输能力的丧失。希望这种方法能够实现总体上的经济设计同时又没有不协调的情况。由该系统设计方法的结果可以知道线路可靠性是由最不可靠的元件控制的。架空传输线可以分为四个主要元件，如表1所示。然后每个元件有可以分成几个

6、部分。4.3系统可靠性设计标准的目标是为了设计可靠安全的线路。线路的可靠性是通过设计线路元件的强度要求大于在特殊天气时造成的负载来实现的。标准中会对气候荷载详细说明并且提出计算他们给输电电路带来的影响的方法。然而，还需要认识到设计过程中没有提到其他条件也可能发生并由可能造成线路的故障，如物体的影响，材料的缺陷等。标准中提到的一些方法，使线路能够有足够的强度来减少损伤以及扩大事故的发生。5主要设计原则5.1方法表2中总结处了设计输电线路元件的推荐的方法。也可以描述如下：a)收集初步的线路设计数据和气象数据说明：在一些国家，在其国标中给出了诸如50年重现周期设计风速。b1）依据极限荷载的重现周期选

7、择可靠性等级说明：一些国家标准或实际原则中有时会提出一些直接的或间接的设计要求可能会约束提供给设计者的选择。b2）选择稳定性要求b3）列出由强制性规则和建设和维护荷载提出的安全性要求。c)依据选择的极限荷载的重现周期计算气候变量d1)计算元件的气象极限荷载d2)依据稳定性要求计算荷载d3)依据施工和维护中的安全要求来计算荷载e）确定线路元件间的合适的强度配合f）选择用于荷载和强度公式中的合适的荷载和强度因数g)计算元件的特征强度h)设计有上面强度要求的线路元件。标准对bg进行了详细说明，a和h不在标准范围之内。5.1.1可靠性要求5.1.1.1可靠性等级（气候相关的荷载）可靠性要求目的是确定线

8、路可以耐受确定的气象极限荷载（重现周期T下的风，冰，冰和风）以及从系统的计划生命周期内发生这些气象事件时得到的荷载，同时要确保在这些气象条件下运行的连续性。 输电电路设计有不同的可靠性等级。标准中把参考可靠性水平定义为气象条件的重现周期为50年以及强度的排除极限为10%（用于选作最低可靠性的元件）。参考可靠性水平一般认为是可以实现运行和安全持续性的可接受的可靠性水平。排除极限Re，如果强度有e%的概率不能实现则称Re为线路的排除极限。Re的值与强度的概率密度函数相关。通常排除极限这样来取值，就是让大多数的试验元件荷载等于标称强度时都可以通过试验，不能够通过的元件的百分比就是排除极限。可以通过增

9、加气象条件的重现周期来提高线路的可靠性水平。线路更高的可靠性水平可以通过线路在网络中的重要性来进行校验。标准中提出了三个可靠性等级，认为这三个等级包含了大多数输电线路的可靠性范围。表1中按照重现周期来描述了可靠性水平。对于临时线路，一些木质杆或重要性等级要求不高的线路，可能取25年的重现周期比较合适。表1 传输线的可靠性水平可靠性水平123气象重现周期T50150500说明：一些国家标准或实际原则中有时会提出一些直接的或间接的设计要求可能会约束提供给设计者的选择。重现周期介于50-500年之间的如100、200、400年根据当地的实际情况也可以考虑使用。5.1.1.2年可靠性的估计值荷载Q和强

10、度R 都是随机变量，如果知道R和Q的统计函数知道的话就可以进行可靠性计算。线路可靠的条件是荷载小于线路的耐受强度，可以用下面的公式来表示年可靠性=1-年故障概率=1-0+f(Q)F(R)dQ其中:f(Q) 为荷载概率密度函数F(R) 是强度R的分布函数说明：分布函数是概率密度函数的积分。F(R)=-+f(R)dR当超过90%概率（排除极限时10%）的特征强度设置成与荷载QT(重现周期为T)相等时,各种概率的组合会致使理论上年最小可靠性大约为1-1/2T。当输入的荷载和强度的数据不够精确时实际的可靠可能并不是这么多。在后面的情况中，绝对可靠性可能并不知道，但是当线路的参数与参考值有可比性时，可以

11、计算出相应的可靠性数值。5.1.2稳定性要求稳定性要求是依据特殊的荷载和测量来减少不可控的严重故障的风险。这些方法在6.6中进行了详细的讨论。说明：一些稳定性方法可以提高耐受不平衡冰荷载的可靠性。5.1.3安全性要求安全性要求包括那些线路要进行针对性设计的特殊荷载，来确保建设和维护工作不会对人身造成危害，6.5中进行了详细讨论。5.2气象荷载强度要求5.2.1极限荷载与气象相关的荷载是随机变量。考虑三种与气象相关的荷载情况：风，冰，冰和风同时作用。当冰或风的统计数据可以获得时，就可以计算选择的重现周期下和指定QT下每个线路元件的气象荷载。在计算过程中，线路的空间范围和计算的方向要考虑进去。需要

12、说明地震等极端气象条件没有考虑在内。在目前的标准中，荷载QT称作重现周期为T的系统极限荷载。在对每个元件的计算过程中，需要对下面的条件进行检查：设计极限荷载设计强度或者更精确表达为：荷载因数极限荷载的影响QT 强度因数特征强度RC提出的方法中，气象极限荷载QT用于设计儿不需要外加荷载因数，因此，取1。因此前面的公式变为：极限荷载的影响QT 极限荷载的影响QT/QT可以通过对气象数据的统计分析得到。在一些国家标准中，规定了参考气象变量（经常是50年的重现周期）在某些情况下，任何重现周期下的气象变量都可以用50年重现周期参考变量乘以表2中给出的荷载因数T来估算。表2 荷载因数T，用来调整重现周期不

13、是50年的荷载说明：上面的T已经足够精确对于COV到0.16的风速，0.30的冰厚以及0.65的单位冰重，它是从Gunbel分布函数中获得的。5.2.2系统设计要求三种设计条件需要考虑，可靠性，稳定性和安全性。表3中总结了荷载的内容、性能要求和各种条件下的极限状态。表3 系统设计要求条件/要求荷载类型性能要求相应的极限状态可靠性由于风、冰、风和冰产生的气象荷载，重现周期为T确保可靠和安全的电力传输能力损伤极限稳定性扭转、垂直和纵向荷载减少发生不可控制的扩大故障的概率（故障工况下）故障极限安全性建设和维护荷载确保安全建设和维护条件损伤极限5.2.3每个元件的设计公式当设计单个元件时公式“极限荷载

14、的影响QT RC ”可以扩展成：U极限荷载的影响QT RRC U是使用系数因子，它是从使用系数U 的分布函数中得来的，它表达了有效的（实际的）与设计（原始）条件之间的关系。使用因数U是一个随机变量，它的值等于由于气象原因作用于元件的有效极限荷载（实际线路条件）与同样气象条件下元件的设计极限荷载的比值。引入U是因为元件都是成组设计而不是一个一个来设计。然而，由于元件经常在还没有知道具体的实际线路参数之前就进行了设计，所以对于新线路取U=1是可取的。说明：这是等价于考虑设计是受线路最大档距影响。还要说明的是这种简化会对可靠性有一定积极的影响。然而，U对可靠性的影响可以充分考虑使用系数全部已知的现有

15、线路。RC是特征强度。它的取值要保证新元件处于合适的状态，通常取90%98%的概率，它的值也叫做安全强度，最小强度，最小故障荷载。当不规定或计算时，RC的排除极限可以保守地取10%（典型取值通常在2%-10%）。通常认为线路元件像所有结构元件一样会随着时间老化，产生强度的减小。随时间强度减小的限制没有包含在本标准中，这里提到的可靠性数值都是基于新线路条件。往往标准中只给出了故障元件的单个额定值，而前面提到的方法要求考虑两种极限，损伤极限和故障极限。如果关于RC的损伤极限没有在标准中规定，表14和17可用来得到这些数值。R 是用于设计元件的总体强度因数。它考虑了：A） 系统特点在任何单一气象事件

16、发生时承受极限荷载QT的元件的数量（N）（N）元件之间的强度配合（S）B)元件的特点在出厂试验和安装过程中元件质量的差异Q实际的排除极限和假设的e=10%之间的差值C所有因数是相互独立的所以有：6荷载6.1简述荷载分为以下几类：a）气象荷载，包括风荷载，有冰无风和有冰有风三种情况a）建设和维护要求的荷载c）故障工况下荷载6.2气象荷载之风和相关温度6.2.1使用范围： a.档距，在200m800m，大于800米时可选择800的系数，小于200米时可选择200的系数。 b.杆塔高度，小于60米。大于60m时也可以遵循同样的原则进行设计，但是计算出来的风的结果需要进行校核。 c.海拔，不超过130

17、0米，高于它时需要有专门的研究结果 d.地形，地形特征不能严重影响风的形态。 龙卷风，山体滑坡等极限条件没有考虑在内6.2.2地表粗糙度 表4 地形分类地形类型地形特征 转换系数 A 广阔的水域或平坦的沿海地区 1.08 B 只有少量障碍物的空旷野外，如机场或少量数目和建筑的耕地 1.00 C 有很多低矮障碍物的地区，如围栏，树木，房屋 0.85 D 近郊地区或有很多高大树木的地区 0.67 注意： 1. KR为各种地形下风速的转换系数，以B类型为基准。 2. 当地形介于两种类型之间时，保险起见取更平滑类型。 3. 当线路沿着峡谷时，始终选择C型 6.2.3参考风速 VR选取方法：通常是在10

18、m高，平均周期10分钟，B地形条件的气象站获得，记为 VRB当测量的高度，时间，地形与标准条件不一样时，转换方法如下： a. 高度不同 z为高度b. .地形不同 x表示地形类型c. c.时间不同的值见下图梯度风速 VG的确定 梯度风速指距离地面800m-1000m的风速。 当气象站离线路非常远时，可利用梯度风速来估算设计风速。 式中：VG年最大梯度风速的平均值Vm（B）B地形，10m高的年最大风速平均值VG通常从国家气象机构获得设计参考风速 VR计算方法：由年最大风速平均值计算得来，计算公式为： VR设计参考风速VM年最大风速平均值标准差T重现周期C1、C2由观测年限决定C1、C2的取值，见下

19、表VR/VM取值，见下表VX是变化系数，欧洲的一些国家取0.12注意：上面用到的各种风速认为是在大气温度为日最低气温的平均值下得到的。或者认为是50年重现期的年最低气温加上15度得到的。 平均日最低气温可以通过分析线路附近气象站的温度记录来获取。 减弱的风（reduced wind） 减弱的风风速考虑发生在50年重现期或发生概率为2%的年最低气温下。 计算公式：0.6*VR 6.2.4风速和温度的组合 通常认为最大风不发生在最低气温下，所以，通常只考虑两种情况： 1. 大风，发生在平均日最低气温下 2.减弱的风，发生在一定重现期的年最低气温下 需要说明的是线路设计并不总是有减弱的风和最低气温的

20、组合控制，只有在档距在200m以下时，或温度-30度以下，或者终端塔时才着重考虑 6.2.5风对线路元器件的作用由于风对线路元件（导线，绝缘子，杆塔的所有部分）的吹动产生的单位作用的特征值a（N/m2） a=q0CXG q0 为动态参考风压（N/m2或Pa），它是由参考风速VR通过地表粗糙度校验得来的。 q0=12KRVRB2 （VRB单位m/s，q0单位N/m2） 单位体积的空气量，在15度，101.3kPa下取1.225kg/m3 空气密度校正系数，当限制风速需要进行海拔校正或者温度偏离150很多时，它的取值见表5，其他情况下去1.0。 CX 为拉拽系数，取决于元件的形状和表面特性。 G

21、联合风系数，考虑了元件离地表高度、地形、阵风和动态反应（元件作用）的影响。在导线荷载的情况下，该系数要分成为两个系数GL和 GC。对于每个线路元件这些参数都应该分开考虑。表5 基于海拔和温度的动态参考风压q0的校正系数 6.2.6线路元器件风荷载的估算 6.2.6.1导线风荷载 AC（N） 计算公式： 式中： q0动态参考风压CXC导线牵引系数，对于标准导线和风速取1,通过直接测量或风漩涡试验得到的值也可以使用。GC导线联合风系数GL档距因数d导线直径，单位米L水平档距风向和导线的夹角导线高度认为是在导线弧垂的下三分之一处（悬挂点减去三分之二弧垂），当对杆塔进行计算时，认为高度取导线与杆塔连接

22、点的高度，这种假设是保守的，它补偿了挂在杆塔顶端的地线增加的高度。6.2.6.2风对导线张力的影响 风会导致导线机械应力的增加，可以用标准的弧垂-张力方法进行计算。 如果一系列的档距由耐张绝缘子隔开，控制档距就需要引入到张力计算中，控制档距是假设所有的档距遭受同样的风压，这种假设是很保守的，所以当档距很多或绝缘子串较长时，辅以实际经验，可以对公式中计算得到的风荷载进行减少，但最多不能减少超过40%，地线风压不能减少。 6.2.6.3绝缘子串风荷载 风对绝缘子的荷载由两部分组成，一部分是通过导线传过来的风对导线的荷载，另一部分是风压直接作用于绝缘子串的荷载。 风压直接作用荷载Ai式中： q0动态

23、参考风压CXi牵引系数，取1.20Gt联合风系数，高度取绝缘子串重心的离地高度Si绝缘子串水平地投影到与绝缘子轴线平行的竖直面上的面积，为保险起见，对于多联绝缘子串可以取所有绝缘子投影面积之和6.2.6.4杆塔的风荷载 杆塔的风荷载包括有导线和绝缘子传递过来的荷载以及风直接作用于杆塔的荷载这里给出了两种杆塔类型风对杆塔荷载的计算例子，格构塔和带有圆柱形元件的塔，然而，这种方法也可以用于其他类型塔中 6.2.6.4.1矩形横截面的格构塔计算中要把格构塔分割成多个单元来计算，每个单元的高度一般取在腿和杆塔的交叉点间。对于矩形或方形横截面的格构塔，风荷载At，单位N，沿着风的方向作用于单元的重心，计

24、算公式为：6.2.6.4.2大直径圆柱形部件塔风荷载Atc，单位N，沿着风的方向作用于单元的重心，计算公式为：6.3气象荷载，无风冰荷载6.3.1简述导线的冰荷载包括多种，主要分为两类：沉淀结冰和云中结冰。沉淀结冰主要包括冻雨，湿雪沉淀，干雪沉淀云中结冰是指云中温度很低的雨滴，遇到物体后迅速结冰。如位于云层以上的山上的线路结冰的情况。云中结冰主要包括：软雾凇，霜淞和结晶冰在有些地区，可能两种冰荷载都存在，两种情况分开来考虑，如果两种冰对设计荷载造成的影响差别很大，往往不重要的会被略去，只考虑影响大的那种冰荷载。这一节只考虑有冰的情况，不考虑风的存在。6.3.2冰数据冰荷载有两种表达方式，一种是

25、导线单位长的覆冰重量g，单位N/m；另一种是导地线径向的覆冰厚度t，单位mm，两者间的转换公式为:其中：g为导线单位长的覆冰重量N/m 为冰密度kg/m3t为导地线径向的覆冰厚度，认为在导线周围是均匀的，mmd为导线直径m如果，公式变为如果t和d单位都用mm，公式变为g的单位是N/m现场的地形条件对结冰有很大的影响。设计中，最理想的情况是能从要假设线路附近的气象站获得覆冰数据，但往往不具备这种条件，就需要借助于已有线路的运行经验数据。6.3.3通过气象数据分析方法估算年最大冰荷载气象分析模型可用来计算一定年份的年最大冰荷载。用于数据统计方法的数据可以通过分析20年来的天气和气候数据以及最少5年

26、的线路观测数据来获得。用来确认和调整预测模型的线路现场的信息可以从已有输电线和配电线的运行经验，暴风雪现场的实际观测以及从覆冰对植被的影响中获取。这样一个预测模型可能很简单也可能很复杂，取决于覆冰严重程度，地形，当地气候条件以及数据采集站的个数。模型分析得到的记过用来得到年最大覆冰的平均值g，和标准差g如果可以取得10年以上的年最大冰荷载的记录，平均值g可以通过这些数据直接计算得到，标准差g可以按下表计算或估算得到只要可以得到一定年份的冰荷载最大值gmax，那么g应当取0.45gmax，标准差g取0.5 g6.3.4参考极限冰荷载6.3.4.1基于统计数据把gR和tR记为选择重现周期T下的参考

27、极限冰荷载gR和tR可以通过对直接测量、覆冰模型或二者结合的方法得到的数据进行分析来获得下面分析中都是以gR作为变量，它和tR之间可以通过公式（）来转换如果数据测量是在标准条件（导线直径30mm，高度10m）下进行的，则不需要对数据进行调整，如果不是在标准条件下进行的，则得到的gR需要再乘以直径系数Kd和高度系数Kh。Kd的数值如下图：对于两种类型的覆冰，当Kdxg大于100N/m时，Kd的值就不再增加。如果g大于100N/m并且d大于30mm, Kd取1.Kh描述了g随导线高度变化的情况，其值如下表为了简化，通常认为相同档距下导线和地线的值相同Kd和Kh的值也可以用下面的公式来进行估算对于云

28、中结冰：对沉淀结冰：上面沉淀结冰中Kh的值是由一个简单的覆冰模型得来的，该覆冰模型的条件为10m高25km/h风速和水滴下落速度5m/s6.3.4.2基于运行数据当覆冰数据和可靠的覆冰模型无法建立时，唯一的办法就是要依靠基于导线冰荷载观测以及故障事故总结归纳的运行经验。在这两种情况下，冰荷载的重现周期和线路可靠性水平都不知道。另外：覆冰对架构的影响也要考虑覆冰增加了结构的垂直负载，可能会成为基础和一些杆塔部件设计的控制冰重可以通过杆塔部件的几何结构以及相应的覆冰厚度来进行进算。或者借助于下表进行估算6.3.5结冰温度覆冰条件下的温度宜取-50C6.3.6杆塔的冰荷载在确定杆塔的荷载的时候应当考

29、虑导线三种不同的结冰情况。这三种情况是最重要的，也包括了可能发生的大部分结冰情况。1）均匀冰，重力情况2）不均匀冰，纵向和横向弯曲情况3）不均匀冰，扭转情况6.3.6.1荷载情况描述在对不同荷载情况进行描述时，冰荷载的值是作为参考设计冰荷载的函数。要知道由于当地地形的影响，一条线路不同档距的可能不同，呈现出 不均匀的情况。我们的目标是要提出典型的荷载情况来达到计算导线张力的目的，并作为已知的发生的冰荷载的典型情况。当计算来自导线的对杆塔的荷载时，绝缘子的摇摆，杆塔和基础的偏移和旋转以及与其他线路的相互作用都要考虑进去。6.3.6.2非均匀冰最大冰重条件假设导线最大非均匀冰荷载发生在导线冰荷载等

30、于才考极限冰荷载时，每单位长度导线的全部荷载=w+，w是导线单位长度的自重6.3.6.3导线和地线的非均匀冰相邻的档距不均匀的冰积聚或脱落时会导致杆塔上产生严重不平衡的纵向荷载。不平衡的冰荷载会产生在结冰的过程或脱落的过程中。非均匀冰的推荐配置参考表6，杆塔类型见图12：图12 典型的杆塔类型注意：对于多回线路，遭受非均匀冰荷载的相数可能不同，但不能少于双回线路。表6 非均匀冰荷载情况杆塔的类型纵向弯曲情况横向弯曲情况扭转情况左档距右档距左档距右档距左档距右档距单回路xyabcXYABCXYabCxYabCXYabCXYABC双回路xabcdefXABCDEFXabcDEFXabcDEFXab

31、cDEFXABCDEF说明：表中，字母ABCDEF代表导线和档距承受荷载为0.7gR,字母abcdef代表导线和档距承受荷载为0.4x0.7 gR，系数0.7和0.4是推荐系数，根据经验证实过的其他系数也可以采用。当导线所处的环境随档距不同而变化时，不平衡荷载会比前面描述的要大，这种情况需要考虑进去。在计算由于不平衡冰荷载而产生的对杆塔的径向荷载时，结构和绝缘子的弹性需要考虑进去在计算径向力时。简化条件是可以允许的只要他们计算出保守的结果。当OHL特殊段处于在严重的云中冰下，相邻档距遭受不同程度的含水分的风吹，可以考虑杆塔的一边为最大冰荷载，另一边为裸导线。6.4气候荷载，风和冰的联合荷载风和

32、冰的联合荷载是指风作用于覆冰导线。风对覆冰杆塔的作用和风对覆冰绝缘子的作用必要的话可以采用类似的方法来处理，着重考虑拉拽系数。6.4.1联合的概率-主要原则风对覆冰导线的作用包括至少三个变量：结冰时的风速，冰重和冰的形状（拉拽系数的影响）。这些会导致同时横向和纵向的荷载。理想地，导线覆冰期间的风速的统计数据应当用来计算冰和风的联合荷载依据选择的可靠性水平。由于一般情况下很难获得冰重，冰的形状和同时的风的详细数据和观测结果，提出了将这些变量联合起来，这样负载的组合会与各个可靠性水平具有同样的重现周期T。假定最大荷载最可能发生在三个变量的组合中至少有一个变量取最大值的情况下（或者风速，冰重或冰的形

33、状），提出了一个简化的方法：将一个变量的低值与另外两个变量的最大值进行组合。这种简化等于是将重现周期为T的变量与其他所有变量的年平均值联系起来。见表7表7 冰和风荷载组合的重现周期可靠性等级重现周期较低发生概率的变量重现周期剩余变量的重现周期15050年最大平均值2150150年最大平均值3500500年最大平均值风和冰荷载结合的情况荷载情况冰重风速有效拉拽系数密度情况1gLVIHCIH1情况2gHVILCIH1情况3gHVIHCIL2大值是指年最大值的平均值，低值是指对应重现周期T的值。覆冰种类的不同冰的密度也不同，推荐低密度冰与高可能拉拽系数组合，反之亦然。通常，低概率拉拽系数与大概率冰和

34、大概率风的组合不会造成最坏的负载情况，然而，如果之前的运行经验和计算证实了这种组合可能造成最坏的负载情况，那么在设计时就得考虑这种组合。因此在这个标准中将会考虑两种负载组合：低覆冰（重现期为T）和覆冰期间的年最大风速平均值，覆冰期间的低风速和年最大覆冰的平均值。低覆冰或风速（参考值）在前面章节里已经分开讨论过了，这些要符合设计用的重现周期。对于风速，要知道覆冰时要考虑的风数据是指呈现在导线上的风速，往往这时很难得到的，通常允许从年风速统计数据中推断得到。6.4.2冰荷载的确定两种主要的覆冰类型，沉淀结冰和云中结冰，需要单独确定有风时的最大冰荷载。如果没有风速和覆冰相结合的数据，可以假定gL=g

35、R,和gH=0.4gR,如果风和覆冰结合的数据可以得到，统计的方法可以用来估算在选择的重现周期或年最大平均风速下结合变量的值。6.4.3风和覆冰同时发生时温度的确定对于所有的覆冰类型，考虑风和覆冰结合时的温度都应该取-50C。6.4.4覆冰条件下风速的确定6.4.4.1冻雨（沉淀结冰）覆冰期间的风速可以通过对已知数据的计算来得到，但当没有数据时，按照下面的方法，参考风速要乘以衰减系数Bi。，其中，Bi的范围认为对应于覆冰存在期间的参考风速（T=50,150或500年），其中，Bi的范围认为对应于覆冰期间的年最大平均风速上面公式中的给定值范围代表了覆冰期间风速的典型值，而且考虑了覆冰期间很少出现

36、的最大风速。当联合的数据可以获得时，风和冰负载的过程可以用来依照重现周期对每一种覆冰类型选择一个合适的值。当风数据没有和覆冰严格地关联在一起时，需要借助于结冰期间且大气温度保持在00C以下记录的年最大风速确定相应的最大风速（建议最大时间为72小时）6.4.4.2湿雪（沉淀结冰）基于当地气象条件和经验，风速VR的减少可以采取与冻雨类似的方法（参考上一节），在没有具体的经验数据时，建议使用与冻雨相同的衰减系数。6.4.4.3干雪（沉淀结冰）在没有关于干雪的具体数据时，采用与湿雪同样的数据。6.4.4.4霜淞（云中结冰）在某些特定的地区，如在山顶，导线最大的霜雪覆冰往往发生在最大风速时，然而，在其他

37、地区，最大冰往往发生在低于相应的荷载风速时。基本的气象信息和地形信息用来估算沿着输电线路发生沿着云中覆冰的概率，相应的数据应当用在计算中。否则，就用冻雨的给定值。6.4.5覆冰导线的拉拽系数只要可能，覆冰导线的拉拽系数都应当基于实际的测量值。在没有数据时，表8给出了有效的拉拽系数和冰密度。表8-覆冰导线的拉拽系数湿雪干雪霜淞结晶冰有效拉拽系数ciH1.01.21.11.0相应的冰密度(kg/m3)600600900900有效的拉拽系数是对实际的覆冰形状假定成圆柱形的一个乘积因子，见图13.两个证据可以证明覆冰导线拖拽系数的增加，一是由于不平衡直径的影响，二是由于覆冰的实际形状与假设的圆的光滑圆

38、柱的差别。说明：导线均匀冰厚对应于最小的整体直径，如最紧密的阴影区域。假定ci的值对于覆冰重现周期50、150、500年都是一样的6.4.6杆塔荷载的确定6.4.6.1风对覆冰导线的的单位作用风水平或垂直吹向导线时，对覆冰导线的单位风作用计算公式为：根据不同的荷载情况，GC是导线联合风系数，见6.2.6.1GL是档距因数6.2.2.1 是密度较正系数6.2.5.16.4.6.2杆塔的荷载风荷载和冰荷载结合的情况应当考虑他们同时产生的垂直荷载。由于风作用的水平档距L和风向和导线的夹角的影响，荷载Ac，单位N，的表达式如下：对于两种推荐的负载情况，风对覆冰导线的作用为：情况1（覆冰期间最大冰荷载值

39、结合平均年最大风速）说明：这两种情况应该是最严重的在上面的公式中，DH和DL（m）是各种类型冰的等价圆柱形的直径gL和gH=冰荷载（N/m）其中：是对应的冰的最大密度kg/m3是风向和导向的夹角当杆塔元件对于较低的导线对杆塔的垂直荷载很关键时，还应当考虑减少的垂直荷载和气动升力存在的影响。建议单位长度的升力不超过覆冰导线单位长度拉拽力50%。6.5建设和维护荷载（安全荷载）6.5.1概述建设和维护工作发生在当线路元件可能导致损伤或影响线路寿命时。这些工作应当规定要消除那些不必要的和临时荷载，这些荷载可能要求对所有杆塔进行昂贵的加固，特别是在有冰的地区。国标中对于公共安全只有很少的安全规定和要求

40、。另外，建设和维护荷载的情况将这个标准里作为推荐部分来进行阐述。系统这些负载下的应力不会超过破坏极限，杆塔的张力将通过实验或者可靠的计算方法来进行校验。6.5.2杆塔的建设所有提升点或所有元件的张力要用提出的建设方法带来的静态荷载的至少两倍来进行校验。如果施工控制的很好的话也可以用系数1.5。6.5.3建设中吊线和挂线6.5.3.1导线张力张力的计算应该在允许吊线和挂线的最低温度下进行计算。在计算结构荷载的过程中，推荐导线张力要至少两倍于导线移动时的挂线张力，至少1.5倍于的导线就位时的挂线张力。6.5.3.2垂直荷载杆塔的额外负载应该从垂直的角度进行计算，利用6.5.3.1中导线的张力。荷载

41、应在加在导线连接点或导线拉线点上（如果不同的话），还应当考虑所有可能的导线吊线顺序在与任何负载的结合中，以及没有负载在代表导线吊线顺序的几个杆塔点。6.5.3.3横向负载角度结构要能够承受由6.5.3.1中导线张力产生的横向负载。尽管微风会发生在建设和维护的过程中，但是在计算中将其忽略。6.5.3.4临时终端杆塔的纵向（和垂直）荷载a)纵向荷载在吊线和挂线过程中作为终端的杆塔要能够承受由6.5.3.1中挂线张力导致的纵向荷载在与任何负载的结合中，以及没有负载在代表导线吊线顺序的几个杆塔点。b)垂直荷载如果这些结构通过临时的拉线来加固以满足要求的纵向张力，这些拉线将会增加连接点的垂直荷载，并且如

42、果是与刚性塔连接的话要有足够的预应力。因此有必要检验拉线的张力，而且要考虑加于连接点的垂直荷载。6.5.3.5悬挂杆塔的纵向荷载当导线在吊线滑轮时，杆塔将会承受一个纵向的荷载。该荷载的值等于相导线的单位重w（N/m）乘以上升过程中相邻档距最低点的差值（m）。该荷载多数情况下是可以忽略的，而且是远小于6.6.3中的故障下荷载，除非有特殊档距需要证实结构可以承受至少两倍的负荷。在施工过程中，如导线栓系的过程中，荷载全部加在了导线节点上，这个需要考虑进去。6.5.4维护荷载所有导线杆塔点要能够耐受至少两倍的裸导线垂直荷载的挂线张力。临时靠近导线正常连接点的用于维修和现场线路施工的提升或张挂点要能够耐

43、受至少两倍裸导线荷载的挂线张力。上面的荷载如果施工控制的好的话可以采用系数1.5不用2.维护时应当详细说明提拉的安排以确保杆塔不要应力过度。所有的结构元件可能都会要求能够杆塔起一个施工人员，也就是1500N的荷载垂直作用于中点处，通常与维护时的应力一并考虑。所有这些都是基于无风和施工允许的最低温度下进行的。6.6用于故障工况下的荷载6.6.1概述安全测量的目的是减小失控的扩大故障的发生，因为这种故障范围可能会远远超过本故障段。下面将要详细介绍的安全测量方法给出了最低安全要求和可能会用到的更高安全要求。6.6.3中描述的荷载给出了常见的格型结构减小连锁故障的方法。这些要求是有已有的格型构筑物的运

44、行经验得到的，但是也是可以用于其他类型构筑物。使用不同类型构筑物和材料的运行经验可以要求不同的或附加的可以取代上面说的那些要求的预防措施。这些荷载下的系统应力不会超过故障极限。6.6.2安全要求除非使用了特别的限制设备，否则6.6.3中提到的荷载都考虑大多数线路的最低要求。在需要提高安全性的情况下，（如非常重要的线路，跨河线路或重冰区线路，）附加的方法或负载可以根据现场实际和过去的经验来应用，6.6.3.3中列出了各种方法。6.6.3安全相关的荷载扭转、纵向和附加的安全方法6.6.3.1扭转荷载在任何一个地线或导线的连接点处，相应的由相邻档距的整条导线或地线张力释放而产生的剩余静态荷载（RSL

45、）都会作用于它。RSL应当考虑在无风无冰挂线温度下。直线杆塔的RSL应当按平均档距进行计算，用于减轻因绝缘子串摆动而产生的荷载的金具装配，结构、基础。人造横担或人造杆塔的偏差和旋转以及与其他相导线的相互作用都会影响该负载。RSL的值可能被特殊的装置（例如线夹）限制，在这种情况下，最低安全要求应当进行相应的调整。在挂线时裸导线荷载要作用于所有其他连接点。6.6.3.2纵向荷载纵向荷载要同时作用在于所有的连接点。它们应该等于由从同架构出来的同一个方向的左右档距的裸导线的张力产生的不平衡荷载以及一个假想等于另外一个方向的所有绝缘子的重量w的过载。平均档距应当与裸导线吊线张力同时考虑，并且所有6.6.

46、3.1中提到的所有可能产生放松影响的因素都要考虑。另外一种方法是在连接点取50%的吊线张力。图14.模拟的纵向导线荷载（单回路杆塔情况）6.6.3.3附加的安全办法设计者可以通过采用表9中列出的要求来提高安全性表9 附加安全方法附加安全方法的描述说明在任何一个连接点处乘以1.5来提高RSL需要很高安全性的线路增加承受RSL荷载的任意两相或两根地线的扭转荷载作用点的个数建议用于双回路或多回路借助于3年重现周期的风或雪荷载来计算高于日常荷载的张力的RSL建议用于角度构筑物或恶劣气候条件下的线路一般每十级插入一个防止连锁故障的塔，这些塔应按所有破损导线的极限荷载来设计用于重冰区的重要线路7元件的强度

47、和极限状态7.1概述本章目的是定义元件的极限状态和他们的统计参数当荷载增加时，线路元件可能呈现出一定程度上的变形，特别是当故障模式呈现延伸性时。这种状态叫做损伤或者运行极限状态。如果荷载进一步增加，元件将发生故障，这种状态叫做故障或者绝对极限状态。认为传输线的元件工作在低于他们损伤极限之下时是完整的。如果超过了他们的损伤极限状态称之为损伤状态。最后如果元件达到了他们的故障极限就认为他们有了故障，各种状态如图15所示：完好状态损伤状态故障状态系统状态损伤极限（运行极限状态）故障极限（绝对极限状态）元件的强度极限图15 线路器件极限状态表7.2元件强度的通用公式参考公式（3）和（4）QT的作用NX

48、SXQXXCXRC设计时，每个元件都应当满足对可靠性、稳定和安全条件的荷载和强度。实际中，等式中的两部分（可靠性和安全）决定了对元件要求的故障特征强度。在这些等式中，可靠性条件一般为主要元件的控制条件。7.2.1强度系数值N当有N个元件在只发生气象荷载下承受同样关键的荷载QT时，每个元件的特征强度要乘以强度系数N。这个系数取决于N和强度R的强度分布函数特征。在没有具体的经验数据时，只考虑单一最大气象荷载时杆塔的数量可以从下表中直接得到。表10 只考虑单一最大气象荷载时杆塔的数量荷载平坦到起伏的地形山区最大风1（1-5）1（1-2）最大冰20（10-50）2（1-10）最大冰和风1（1-5）1（

49、1-5）说明:括号中的值表示基于400m档距的杆塔的典型范围除了杆塔，元件的数量可以直接从选择的杆塔的数量中得到。表11中给出了N的值，它是基于正态分布函数。在同样的表格中，括号中的值是基于对数正态分布函数。如果要设计更多种代表性的元件，那么数值也可以从其他的分布函数中获取。在VR和N的值很大的情况下（见表11的阴影部分），N 的值对于分布函数的选择是非常敏感的。因此，工程判断和拉力试验结果应当用于合适的分布函数的选择中。表11中，阴影部分外的值是从正态分布曲线中获得的比较保守的值。在强度分布函数曲线知道的话，附录A可用来得到正态和对数正态分布的具体数值。表11 对应遭受最严重荷载强度的元件数

50、量的强度因数N7.2.2对应于强度配合的强度因数往往需要更多的花费将元件设计得更加可靠为了减少由于气象原因引起的故障所带来的后果（如修复时间，二次故障等）为了实现强度配合，强度减少因数S2用于更加可靠元件R2的强度，因数S2=1.0用于第一个故障的元件R1。因数S2，取决于两个元件变量系数，如表12所示，它是基于90%的确信度R2不会在R1之前故障。因此，90%为目标故障序列的确信度水平。表12S2的值说明：上表中，R2元件设计的比R1更可靠确定更好的强度配合原则在附录A中进行了讨论，通常选择的强度配合如表13中所示，这个表中先给出了主要元件的强度配合然后给出了主要元件各部分的强度配合。表13

51、 线路元件的典型强度配合主要元件与主要元件之间的配合最低可靠度直线塔塔，基础，接口确信度要大于90%张力塔终端塔导线塔，基础，接口塔，基础，接口导线，绝缘子，接口在每个主要元件中，加下划线的部件的确信度至少在90%以上根据表16中给出的强度极限，导线通常是线路元件中可靠性最高的7.3元件计算的相关数据7.3.1线路元件的极限状态表14到17给出了系统线路元件的损伤极限和故障极限。在没有相关的数据时，就取这些值为设计极限。如果可以获得当地数据和国家的运行经验，可以来丰富和改进这些表格。表14 杆塔的损伤极限和故障极限杆塔损伤极限故障极限类型材料或器件负载模式格构塔，自立塔或拉线塔所有器件包括拉线

52、拉力屈服（塑性）应力极限（破坏）拉应力剪切力90%（塑性）剪应力剪切（破坏）应力压力从/500到/100非塑性变形不稳定引起的垮塌刚拉线拉力取以下值中最低值：屈服应力（70%-75%UTS）对应搭张力减少5%的变形需要重调整张力极限拉应力杆塔杆钢旋转顶端1%非塑性变形或减小间隙的塑性变形受压中的局部弯曲或手拉中的极限拉应力压力从/500到/100非塑性变形不稳定引起的垮塌木头旋转顶端3%非塑性移位极限拉应力压力从/500到/100非塑性变形不稳定引起的垮塌混凝土永久或非永久荷载荷载释放后开裂或0.5%非塑性变形杆塔杆的垮塌说明1：受压元件的变形是线路连接点的最大缺陷。对于遭受旋转荷载的元件，活

53、动端垂直便宜事最大缺陷说明2：l是元件的自由长度说明3：混凝土杆塔杆裂纹的宽度还有待确定表15基础的损伤和故障极限基础损伤极限故障极限类型杆塔类型静定位移上拉拉线是需要重新调整拉线的拉力平面过度的隆起（平面由其他三个基础构成）5-10cm否杆塔张力减少5%自立是杆塔旋转10否从Y/300到Y500的垂直位移值，最大2cm下压所有类型是对应杆塔张力减少5%的移位平面过度的下沉（平面由其他三个基础构成）5-10cm否从Y/300到Y500的垂直位移值，最大2cm旋转杆塔杆是杆塔旋转20过度旋转50-100否由于偏离导致旋转10%的增加说明1： 要考虑杆塔与基础之间的相互作用说明2： 静定位移是指不

54、会导致结构内部转向力的位移。如三条腿杆塔基础的位移就是静定位移，而四条腿杆塔的位移是非静定位移。说明3： Y是基础间的水平距离说明4：一些刚性基础可能要求更低的极限。表16 导线和地线的损伤和故障极限导线和地线损伤极限故障极限所有类型三者中最低值：1 震动极限2 对重要间隙的破坏3 75%额定拉力的特性强度（通常范围在70%-80%）极限拉应力（破裂）表17 连接元件的损伤和故障极限连接元件类型损伤极限故障极限电缆接头终端和连接金具悬挂金具不能接受的永久变形（包括滑动）破裂绝缘子（陶瓷和玻璃）70%额定强度或破损伞群（只对玻璃）针，帽，水泥和伞群器件关键性永久变形器件的破裂或螺栓的断裂说明1：

55、通常，器件在设计时要尽量减少或消除了磨损。由于点对点的连接产生的磨损在设计时应当考虑进去。在这种情况下，损伤极限变成“超过预期磨损”说明2：定义关键性永久变形为金具不能轻易别拆开的状态7.3.2线路元件的强度数据考虑实际情况，假定正态密度函数适合线路元件的统计分布。如前面所说的，对数正态密度函数也可以用来刻画强度变量，主要是针对易碎器件和有严格质量控制的器件。正态强度函数的假设适合于大多数线路器件，特别是有较低变量系数的元件。如果没有具体的试验数据，特征强度RC在控制标准中可以查到；RC会假定符合e=10%。表18给出了在没有相关数据时变量VR的典型的强度系数的默认值。如果有试验的话，RC=1

56、0%，R=(1-uVR)R；如果R假定是正态分布，u=1.28，或者符合表19中的对数正态分布函数。说明：u=1.28符合大多数情况，对于少数情况，由正态分布函数统计特性得到的不同值也可以使用。表18 变量强度系数的默认值（COV）元件COV导线和地线（强度往往由连接点来限制）0.03金具0.05绝缘子0.05钢杆塔杆0.05混凝土杆塔杆0.15木杆塔杆0.20格构塔0.10灌浆岩锚0.10桩基础0.25机械压实回填基础0.20未压实回填基础0.30表19 对数正态分布函数e=10%时的系数uCOVU0.051.260.101.240.201.190.301.140.401.087.3.3杆塔

57、的设计强度杆塔应当将其特性强度RC为RC杆塔设计荷载NSQC 结构设计荷载包括静负荷和外部负荷N 根据7.2.1进行选择S 从表12中得来。当杆塔作为最低可靠度元件时它的值为1.建议设计塔的各部分如横担和地线顶点带有一个故障子序列，这样这些部分的故障就不会导致主塔体的故障。Q 对格构塔，表20给出了Q的推荐值，考虑了计算方法，构造的质量。对于其他杆塔，系数Q可以通过观察当地的条件进行估计。C 可以取1.0特别是在特性强度符合10%的排除极限时，如果排除极限与10%差的很多，参考附录A进行调整。表20 格构塔质量因数Q的值质量控制Q非常好的质量控制如包括第三方检查1.00好的质量控制0.95一般

58、质量控制0.907.3.4基础设计强度基础的特性强度RC应该符合下面的要求：RC基础设计荷载NSQCN 取决于发生飓风时承受最大荷载强度的基础的数量，例如如果N=2，COV=0.2，N=0.91可以从表11中得到。S 可以从表12中获得，基于期望强度COV。对于默认的COV值，参考表18。Q 如果特性强度RC从实际典型线路的试验中得到，那么Q=1，然而，如果基础试验在控制环境下进行而不是典型的线路建设，那么建议考虑取Q=0.9。C可以取1.0特别是在特性强度符合10%的排除极限时，往往在是RC从基础试验中推断出来的情况取这个值。如果排除极限与10%差的很多，参考附录A进行调整。7.3.5导线和

59、地线设计原则导线和地线设计要在相应控制档距内单位长度导线承受最严重结果的荷载情况下进行。在这种情况下，N=S=Q=1，最大导线张力不应超过RC在 表16中定义的值。需要时，导线试验应当符合IEC61089的最新版本的要求。7.3.6绝缘子串设计原则绝缘子串的设计是基于他们与相连的导线的关系。处理方法与杆塔和基础的方法相同。关键设计荷载应从元件连接的最大计算导线荷载得到。N从表11中得到。 S=S2=0.90对所有的绝缘子串，绝缘子串的COV一般在7%之下。C=1 Q=1（除非材料质量非常差）上面的要求之外，尤其是在覆冰的国家，建议选择终端绝缘子的特性强度至少等于连接的导线的特性强度RC，类似的，建议设计终端金具故障时要耐受大于15%导线特征强度RC。需要时，金具试验要符合IEC61284的最新版本。