直流架空输电线路设计技术导则企业标准xue.docx

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直流架空输电线路设计技术导则企业标准xue

Q/xxx

ICS

CCS

备案号

中国电力工程顾问集团公司企业标准

Q/XXXX-200X

直流架空输电线路设计技术导则

TechnicalguidefordesignofDCoverheadtransmissionlines

（征求意见稿）

200×-××-××发布200×-××-××实施

中国电力工程顾问集团公司发布

目次

前言

1范围

2规范性引用文件

3总则

4术语和符号

5路径

6气象条件

7导线和地线

8绝缘子和金具

9绝缘配合、防雷和接地

10导线布置

11杆塔型式

12杆塔荷载

13对地距离及交叉跨越

14环境保护

附录A（资料性附录）使用悬垂绝缘子串的杆塔，水平线间距离与档距的关系

附录B（资料性附录）地面合成场强计算（简化理论法）

附录C（资料性附录）按人工污秽闪络特性选择绝缘子片数步骤

前言

《直流架空输电线路设计技术导则》（以下简称本导则）可作为中华人民共和国电力行业标准DL/T5092-1999《110~500kV架空送电线路设计技术规程》的补充，用于规定±500kV直流架空输电线路的主要设计技术原则。

随着电网建设的发展，长距离直流输电工程建设越来越多。

葛上直流是我国的第一个直流工程，设计始于1982年，最终于1989年竣工投产。

从此我国结合葛上直流工程情况开展了直流输电线路的设计研究。

1991年，电力科学研究院依据葛上直流设计情况编制了《高压直流架空送电线路技术导则》（DL436-91），作为直流线路设计的指导行业标准。

葛上工程之后，我国又相继建成了天广、龙政、三广、贵广等长距离直流线路，另外还有多条直流工程正处于设计中，对直流线路设计运行积累了一定的经验。

为总结直流线路的设计运行经验，有必要对《高压直流架空送电线路技术导则》（DL436-91）进行修订和补充。

本导则是根据中国电力工程顾问集团公司2004年下达的科技项目任务进行新编的，编制规则以DL/T800-2001《电力企业标准编制规则》为基础。

行业标准DL/T5092-1999《110~500kV架空送电线路设计技术规程》中其它与线路性质、电压等级基本无关的条文，如杆塔材料、杆塔结构设计基本规定、杆塔结构、基础等内容不再列入本导则，有关内容按原标准执行。

直流架空输电线路的设计，除应执行本导则外，尚应符合现行的有关国家标准和电力行业标准的规定。

本导则的附录A、附录B、附录C均为资料性附录。

本导则由中国电力工程顾问集团公司提出、归口并解释。

本导则主要起草单位：

中南电力设计院。

本导则参加起草单位：

华东电力设计院。

本导则主要起草人：

直流架空输电线路设计技术导则

1范围

本导则规定了直流架空输电线路的设计技术原则，并提供了必要的数据。

适用于新建±500kV直流架空输电线路（以下简称直流线路），其它电压等级的直流线路可参照使用。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本导则的引用而成为本导则的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本导则，然而，鼓励根据本导则达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本导则。

GB15707—1995高压交流架空送电线无线电干扰限值

GB50009－2001建筑结构荷载规范

GB/T19443-2004标称电压高于1000V的架空线路用绝缘子——直流系统用瓷或玻璃绝缘子元件——定义、试验方法和接受准则

DL436-91高压直流架空送电线路技术导则

DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

DL/T621-1997交流电气装置的接地

DL/T810-2002±500kV直流棒形悬式复合绝缘子技术条件

DL/T5092-1999110~500kV架空送电线路设计技术规程

DL/T5154-2002架空送电线路杆塔结构设计技术规定

3总则

3.1直流线路的设计必须贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，做到安全可靠、经济合理。

3.2直流线路设计，必须从实际出发，结合地区特点，积极慎重地推广采用成熟的新材料、新结构等先进技术。

3.3杆塔材料、杆塔结构设计基本规定、杆塔结构、基础等遵照执行DL/T5092-1999。

3.4直流线路设计，除按本导则执行外，尚应符合现行国家标准和电力行业标准有关规定的要求。

当本导则与现行标准不一致时，以本导则为准。

4术语和定义

下列术语和定义适用于本导则。

4.1术语

直流架空输电线路DCoverheadtransmissionline

以直流方式输电，用绝缘子和杆塔将两极导线架设于地面上的电力线路。

电场效应electricfieldeffect

直流线路下的电场对人体的作用和人体的感受，脉冲电击以及其他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、空间电荷密度等。

标称电场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。

合成电场totalelectricfieldstrength

直流线路导线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。

离子流密度Ioncurrentdensity

地面单位面积截获的离子电流，nA/m2。

等值附盐密度（简称等值盐密）equivalentsaltdepositdensity（ESDD）

溶解于定量去离子水溶液中的自然污秽物，当其电导率等值于相同氯化钠电导率时的单位面积重量，mg/cm2。

不溶物附着密度（简称等值灰密）nonsolubledepositdensity（NSDD）

从绝缘子表面获得的非水溶性残留物的单位面积重量，mg/cm2。

4.2定义

AI－绝缘子串承受风压面积计算值，m2；

AS－构件承受风压面积计算值，m2；

D－导线水平极间距离，m；

d－导线或地线的外径或覆冰时的计算外径，m；

f－导线最大弧垂，m；

H－海拔高度，km；

K－直流线路操作过电压倍数；

K0－直流线路绝缘子串操作过电压配合系数；

K1－直流电压下间隙放电电压的空气密度校正系数；

K2－直流电压下间隙放电电压的湿度校正系数；

K′1－操作冲击电压下间隙放电电压的空气密度校正系数；

K′2－操作冲击电压下间隙放电电压的湿度校正系数；

KJ－绝缘子机械强度安全系数；

Kc－导、地线的设计安全系数；

L－档距长度，m；

LK－悬垂绝缘子串长度，m；

LP－杆塔的水平档距，m；

n－海拔1000m以下地区，每串绝缘子所需片数；

nh－高海拔地区，每串绝缘子所需片数；

S－导线与地线间的距离，m；

Tmax－导、地线在弧垂最低点的最大张力，N;

TP－导、地线的拉断力，N；

TR－绝缘子的额定机械破坏负荷，kN；

T－绝缘子承受的最大使用荷载、断线、断联荷载或常年荷载，kN；

U50%－绝缘子串的正极性50％操作冲击放电电压，kV；

Um－直流线路最高运行电压，kV；

Ue－直流线路额定工作电压，kV；

U50%N－导线对杆塔空气间隙的直流50％放电电压，kV；

U50%S－导线对杆塔空气间隙的正极性50％操作冲击放电电压，kV；

W0－基准风压标准值，kN/m2；

WI－绝缘子串风荷载标准值，kN；

Ws－杆塔风荷载标准值，kN；

Wx－垂直于导线及地线方向的水平风荷载标准值，kN；

α－风压不均匀系数；

βc－导线及地线风荷载调整系数；

βz－杆塔风荷载调整系数；

θ－风向与导线或地线方向之间的夹角；

μs－构件的体型系数；

μz－风压高度变化系数；

μsc－导线或地线的体型系数；

5路径

5.1路径选择宜采用卫片、DEM、航片、全数字摄影测量系统和地质遥感等新技术，综合考虑线路长度、地形地貌、地质、水文气象、冰区、交通、林木、矿产、障碍设施、交叉跨越、施工、运行及地方规划部门意见等因素，进行多方案比较，使路径走向安全可靠，经济合理。

5.2路径选择应尽量避开军事设施、城镇规划、大型工矿企业及重要设施等，尽量减少对地方经济发展的影响。

5.3路径选择应尽量避开重冰区、不良地质地带、原始森林、自然保护区及严重影响安全运行的其他地区，并应考虑与临近设施如电台、机场、弱电线路等的相互影响。

5.4路径选择尽可能靠近现有国道、省道、县道及乡村公路，改善交通条件，方便施工和运行。

5.5耐张段长度一般不宜大于20km。

如运行、施工条件许可，耐张段长度可适当延长。

在高差或档距相差非常悬殊的山区或重冰区等运行条件较差的地段，耐张段长度应适当缩小。

5.6有大跨越的送电线路，其路径方案应结合大跨越的情况，通过综合技术经济比较确定。

6气象条件

6.1设计气象条件，应根据沿线的气象资料的数理统计结果并参考附近已有线路的运行经验，按以下重现期确定：

一般线路30年

大跨越50年

如沿线的气象与DL/T5092-1999《110~500kV架空送电线路设计技术规程》附录A典型气象区接近，宜采用典型气象区所列数值。

6.2统计最大设计风速时，应以当地气象台（站）10min时距平均的年最大风速作样本，并宜采用极值I型分布作为概率模型。

统计风速的高度如下：

一般线路离地面10m

大跨越离历年大风季节年均最低水位10m

6.3直流线路最大设计风速应按最大风速统计值选取。

山区直流线路的最大设计风速，一般应通过统计分析和对比观测等方法对气象台（站）资料加以推算，并结合实际运行经验确定。

如无可靠资料，应按附近平原地区的统计值提高10%选用。

计算导、地线的张力、荷载以及杆塔荷载时，最大设计风速不应低于28m/s。

6.4大跨越最大设计风速应按最大风速统计值选取。

如无可靠资料，宜将附近平地直流线路的风速统计值换算到30年一遇下历年大风季节年均最低水位以上10m高处，并增加10%，然后考虑水面影响再加大10%选用。

大跨越最大设计风速不应低于相连的陆上直流线路的最大设计风速。

必要时，可按历史上有记录的稀有大风资料进行验算。

6.5大跨越最大设计冰厚，除无冰区外，宜较附近输电线路最大设计覆冰增加5mm。

对大跨越和重冰区直流线路，必要时可按历史上有记录的稀有覆冰资料进行验算。

6.6直流线路位于河岸、湖岸、高峰以及山谷等容易产生强风的地带时，最大设计风速应较附近一般地区适当增大。

6.7直流线路设计采用的年平均计算气温，应按以下方法确定：

如地区年平均气温在3~17ºC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3ºC和大于17ºC时，分别按年平均气温减少3ºC和5ºC后，取与此数邻近的5的倍数值。

7导线和地线

7.1直流线路导线截面除按经济电流密度选择外，还要按电晕、无线电干扰及可听噪声等条件进行校验，另外还要根据年费用最小法进行经济分析。

大跨越的导线截面宜按允许载流量选择并应与本线路允许的最大输送电流相配合，通过技术经济比较确定。

海拔不超过1000m地区，如导线外径不小于表1所列数值，可不验算电晕。

表1可不验算电晕的导线最小外径（海拔不超过1000m）

子导线根数

子导线外径（mm）

4

26.5

3

33.2

2

44.6

7.2距送电线路边相导线投影外20米处，80%时间、80%置信度，频率0.5MHz时无线电干扰限值55-58dB（μV/m）。

7.3距送电线路边相导线投影外20米处，夏季好天气可听噪音，50%值，一般地区不超过45dB（A），高海拔，人烟稀少地区不超过50dB（A）。

导线选择采用45dB（A）。

7.2验算导线载流量时

1）流过导线的直流电流，应取换流站整流阀在冷却设备投运时可允许的最大过负荷电流。

在无可靠系统资料情况下，流过大跨越导线的最大过负荷电流可取1.35倍的额定电流。

2）钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线的允许温度可采用+70ºC（大跨越+90ºC），钢芯铝包钢绞线（包括铝包钢绞线）的允许温度可采用+80℃（大跨越+100ºC），或经试验确定；钢绞线的允许温度可采用+125ºC。

3）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。

太阳辐射功率密度应采用0.1W/cm2,相应风速为0.5m/s（大跨越风速为0.6m/s）。

7.3直流线路下地面最大合成场强不应超过30kV/cm，最大离子电流密度不应超过100nA/m2。

7.4导线和地线（以下简称导、地线）的设计安全系数不应小于2.5。

地线的设计安全系数，宜大于导线的安全系数。

导、地线在弧垂最低点的最大张力，应满足式

（1）要求。

（1）

式中：

Tmax—导、地线在弧垂最低点的最大张力，N；

Tp—导、地线的拉断力，N；

Kc—导、地线的设计安全系数。

悬挂点的设计安全系数不应小于2.25。

架设在滑轮上的导、地线，还应计算悬挂点局部弯曲引起的附加张力。

在稀有风速或稀有覆冰气象条件时，弧垂最低点的最大张力，不应超过拉断力的60%。

悬挂点的最大张力，不应超过拉断力的66%。

7.5地线应满足电气和机械使用条件要求，可选用镀锌钢绞线、锌-5％铝-稀土合金镀层钢绞线或复合型绞线，按通信要求，也可选用架空地线复合光缆（OPGW）。

验算短路热稳定时，地线的允许温度：

钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线可采用+200ºC；钢芯铝包钢绞线（包括铝包钢绞线）可采用+300ºC；镀锌钢绞线可采用+400ºC；架空地线复合光缆（OPGW）的允许温度应采用产品试验保证值。

计算时间和相应的短路电流值应根据系统情况决定。

地线采用镀锌钢绞线或锌-5％铝-稀土合金镀层钢绞线时，标称截面不应小于70mm2。

7.6导、地线防振措施

1）铝钢截面比不小于4.29的钢芯铝绞线或镀锌钢绞线，其平均运行张力的上限和相应的防振措施，应符合表2的要求。

表2导、地线平均运行张力的上限和防振措施

情况

平均运行张力的上限（拉断力的百分数，％）

防振措施

钢芯铝绞线

镀锌钢绞线

档距不超过500m的开阔地带

16

12

不需要

档距不超过500m的非开阔地带

18

18

不需要

档距不超过120m

18

18

不需要

不论档距大小

22

－

护线条

不论档距大小

25

25

防振锤（阻尼线）或另加护线条

4分裂导线采用阻尼间隔棒时，档距在500m及以下可不再采用其它防振措施。

阻尼间隔棒宜不等距、不对称布置，导线最大次档距不宜大于70m，端次档距宜控制在28m～33m。

2）对7.61）以外的导、地线，其允许平均运行张力的上限及相应的防振措施，应根据当地的运行经验确定，也可采用制造厂提供的技术资料。

必要时通过试验确定。

3）大跨越导、地线的防振措施宜采用防振锤、阻尼线或阻尼线加防振锤，同时分裂导线应采用阻尼间隔棒。

具体设计方案可参考运行经验或通过试验选定。

7.7直流线路经过导线易发生舞动地区时应采取或预留防舞动措施，具体方案可通过运行经验或试验选定。

7.8导、地线架设后的塑性伸长应按制造厂提供的数据或通过试验确定。

如无资料，镀锌钢绞线可采用1×10-4；钢芯铝绞线可采用表3所列数值。

塑性伸长对弧垂的影响宜采用降温法补偿，镀锌钢绞线可采用降低温度10℃；钢芯铝绞线可采用表3所列数值。

表3钢芯铝绞线塑性伸长及降温补偿值

铝钢截面比

塑性伸长

降温值（℃）

4.29～4.38

3×10-4

15

5.05～6.16

3×10-4～4×10-4

15～20

7.71～7.91

4×10-4～5×10-4

20～25

11.34～14.46

5×10-4～6×10-4

25（以试验数据为准）

8绝缘子和金具

8.1绝缘子机械强度的安全系数，不应小于表4所列数值。

双联及多联绝缘子串应验算断一联后的机械强度，其荷载及安全系数按断联情况考虑。

表4绝缘子机械强度安全系数

情况

最大使用荷载

断线

断联

盘型绝缘子

合成绝缘子

安全系数

2.7

3

1.8

1.5

对于（瓷质）盘型绝缘子尚应满足正常运行情况常年荷载状况下安全系数不小于4.0。

绝缘子机械强度的安全系数KJ应按式

（2）计算：

KJ=TR/T

（2）

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。

断线、断联的气象条件是无风、无冰、最低气温月的最低平均气温。

8.2直流盘型绝缘子的技术性能应符合GB/T19443-2004《标称电压高于1000V的架空线路用绝缘子——直流系统用瓷或玻璃绝缘子元件——定义、试验方法和接受准则》的要求。

8.3直流棒形复合绝缘子的技术性能应符合DL/T810-2002《±500kV直流棒形悬式复合绝缘子技术条件》的要求。

8.4金具表面应热镀锌，或采取其它更好的防腐措施。

8.5金具强度的安全系数不应小于表5所列数值。

表5金具机械强度安全系数

情况

最大使用荷载

断线、断联

安全系数

2.5

1.5

8.6绝缘子串及金具应考虑均压或防电晕措施。

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。

8.7与横担连接的第一个金具应回转灵活，其安全系数宜大于表5所列值。

8.8地线宜不绝缘。

但如果直流线路离开直流输电工程接地极的距离小于5km，则地线应绝缘。

地线绝缘时不宜使用单联单片盘型悬式绝缘子串。

9绝缘配合、防雷和接地

9.1直流线路的绝缘配合，应使线路能在额定工作电压、操作过电压和雷电过电压等各种条件下安全可靠地运行。

9.2直流线路的绝缘水平，一般应按污秽条件下的最高运行电压选择绝缘子片数后，再按操作过电压和雷电冲击进行校核确定。

9.3直流线路的防污绝缘设计，应根据绝缘子的污耐压特性，参考最新审定的污区分布图和直交流积污比，结合现场实际污秽调查结果，选择合适的绝缘子型式和片数。

对无可靠污耐压特性参数的绝缘子，也可参照污秽等级按爬电比距法选择合适的绝缘子型式和片数，直流线路的爬电比距不宜小于同地区交流线路爬电比距的2.0倍。

9.4在海拔高度不超过1000m，除自然植被良好、人迹罕至、大气清洁的山区以外的地区，如使用160kN和210kN通用型直流盘型绝缘子，绝缘子串片数宜不少于37片。

9.5耐张绝缘子串片数在轻污秽地区不应少于悬垂绝缘子串片数，在污秽较重地区可根据运行经验较悬垂绝缘子串适当减少。

9.6直流线路使用复合绝缘子时，其爬距应不小于相同污秽等级下盘型悬垂绝缘子最小要求值的3/4；复合绝缘子两端应加均压环，且有效绝缘长度须满足雷电过电压的要求。

9.7在海拔高度为1000～3500m的地区，绝缘子串的片数，如无运行经验时，可按式（3）确定

nh=n[1+0.1（H-1）]（3）

式中：

nh—高海拔地区绝缘子数量，片；

n—海拔1000m以下地区绝缘子数量，片；

H—海拔高度，km。

9.8操作过电压要求的线路绝缘子串正极性50%操作冲击放电电压应符合式（4）的要求。

U50%≥KK0Um（4）

式中：

U50%—绝缘子串的正极性50%操作冲击放电电压,kV；

K—操作过电压倍数，一般可取1.7；

K0—线路绝缘子串操作过电压配合系数，1.25；

Um—最高运行电压，515kV。

9.9绝缘子串风偏后导线对杆塔空气间隙的直流50%放电电压应符合式（5）的要求：

（5）

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，可取0.9%。

计算直流电压下风偏角的风速取线路最大设计风速。

9.10绝缘子串风偏后导线对杆塔空气间隙的正极性50%操作冲击放电电压应符合式（6）的要求：

（6）

式中：

Um—最高运行电压，515kV；

K´1，K´2—操作冲击电压下间隙放电电压的空气密度、湿度校正系数；

K´3—操作过电压倍数，一般可取1.7；

σs—空气间隙在操作电压下放电电压的变异系数，可取5%。

计算操作冲击电压下风偏角的风速取线路最大设计风速的0.5倍。

9.11送电线路采用V型串时，V型串每一分支的绝缘子片数应符合9.2、9.3、9.4条要求。

导线对杆塔的空气间隙应符合以下两种电压要求。

a）工频直流电压

按公式（5）确定，但K3—安全系数，取1.25。

b）操作过电压

按公式（6）确定，但K3—操作过电压倍数，一般可取1.8。

（本条须请电科院确认）

9.11海拔不超过1000m的地区，直流线路带电部分与杆塔构件（包括拉线、脚钉等）的空气间隙，在相应风偏条件下，不应小于表6所列数值。

表6带电部分与杆塔构件的最小间隙（单位，m）

海拔高度（m）

工作电压

操作过电压

500

1.30

2.75

1000

1.40

2.95

9.12在海拔高度超过1000m的地区，绝缘子串以及导线对杆塔空气间隙放电电压应按DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》附录D进行校正。

9.13在海拔高度1000m以下地区，为便利带电作业，带电部分对杆塔接地部分的校验间隙不应小于2.9m。

对操作人员需要停留工作的部位，还应考虑0.5m的人体活动范围。

校验带电作业间隙时应采用的气象条件：

气温+15℃，风速10m/s。

9.14直流线路应全线架设双地线。

9.15杆塔上地线对导线的保护角，一般采用10º-15º,山区线路宜取下限值。

两根地线之间的距离，不应超过地线与导线间垂直距离的5倍。

在一般档距的档距中央，导线与地线的距离，应按公式（7）校验（计算条件：

气温+15ºC，无风）：

s≥0.012L+1.5（7）

式中：

s—导线与地线间的距离，m；

L—档距长度,m。

9.16所有杆塔均应接地。

在雷季干燥时，每基杆塔不连地线的工频接地电阻，不宜超过表7所列数值。

表7杆塔的工频接地电阻

土壤电阻率

Ω·m

100及以下

100以上至500

500以上至1000

1000以上至2000

2000以上

接地电阻

（Ω）

10

15

20

25

30*）

注：

*）如土壤电阻率超过2000Ω·m，接地电阻很难降低到30Ω时，可采用6~8根总长不超过500m的放射形接地体，或连续伸长接地体，接地电阻不受限制。

9.17通过耕地的线路，其接地体应埋设在耕作深度以下，位于居民区和水田的接地体应敷设成环形。

10导线布置

10.1直流线路导线一般宜采用水平对称布置。

在线路走廊特别拥挤地区，导线也可采用垂直排列。

10.2导线的线间距