国家电网公司输电线路金具通用设计中国电力科学研究院2012年5月目录一、输电线路金具节能降噪研究及成果二、输电线路金具通用设计一、输电线路金具节能降噪研究及成果为体现公司社会责任，建设一流电网，在满足国家标准的基础上，公司针对输变电工程中金具等电晕噪声源，开展系列节能降噪研究、试验与应用。
在金具节能降噪成果的基础上，通过金具结构优化、材料优化和表面工艺优化等设计，对金具的强度等级、结构参数及命名方法进行统一规范，形成金具通用设计。
用以指导输电线路工程的设计、生产、采购和管理。
输电线路节能降噪金具及通用设计成果有利于全面实现资源节约和环境友好，提高输电线路工程建设、运行和管理效益，实现输电线路全过程全寿命周期整体技术经济最优，有效地推动了电网标准化建设，具有明显的社会经济效益和经济效益。
（二）金具节能降噪关键技术材料方面：节能降噪金具以非铁磁性材料替代传统的铁磁性材料，来降低或者消除由铁磁性材料引起的涡流和磁滞损耗。
电气方面：通过对现有金具的结构优化和对金具串型的优化配置，改善金具表面的场强分布，使金具表面工作场强低于其起晕场强，抑制电晕的发生，实现降噪和节能。
（三）技术路线国家电网公司统一组织，中国电科院牵头，多家单位共同合作，通过调研收资、现场测试、仿真计算、结构优化、生产试制、电晕试验、挂网试运等研究工作，取得金具节能降噪的分析、设计方法等系列成果。
（四）实施方案开展金具材料优化。
悬垂线夹、间隔棒、均压环等金具均采用无磁高强度铝合金来制造，使用寿命长，对导线产生的电化学腐蚀小，保证了线路的安全运行。
开展金具结构优化。
运用三维有限元法建立相应的金具计算模型，提出金具起晕场强的海拔修正公式，优化金具结构形式及尺寸，降低金具表面场强，抑制金具电晕放电。
(五)金具节能降噪研究成果1.应用三维有限元仿真计算表面场强，进行金具结构优化，降低表面场强的优化方法，提高防晕性能。
2.形成统一的电晕噪声、紫外图谱测试方法。
3. 形成高海拔修正计算公式，该成果填补了国际空白。
并给出适用于高海拔地区输电线路的防振锤、均压环、均压屏蔽环的尺寸要求。
4. 形成公司企标Q/GDW 550-2010《输电线路降低可听噪声设计和建设导则》。
（六）节能降噪金具的优势与传统金具相比，节能降噪金具具有如下特点：1. 节能环保，减少电晕损失，降低金具电晕噪声。
2. 采用先进的生产工艺，优化的结构形式，技术先进，提高了金具性能指标。
3. 应用全寿命周期的理论和方法，综合考虑初期投资和长期运行成本，技术经济优势明显。
（七）节能降噪金具经济效益对500kV双回线路而言，按年运行3500小时计，采用节能降噪铝合金线夹和防振锤等金具，代替传统的铸铁金具，每100公里每年可减少电磁损耗和电晕损耗共计约为84.2万度。
目前的上网电价大约在0.30～0.45（元/度）之间，取平均值0.38元/度，则每年可节省成本约32万元。
而每100公里约增加成本50.5万元，投资回收期还不到两年，具有良好的经济效益。
同时，随着金具通用设计的推广，金具形成规模采购后，金具成本还会进一步降低，具有极大的经济、社会效益。
（八）根据研究成果开展通用设计根据输电线路金具节能降噪研究成果，并结合工程运行经验，依据输电线路设计及金具元件等相关标准。
开展金具结构优化、材料优化和表面工艺优化等工作，规范金具串结构型式，规范金具命名和金具技术要求、规范金具元件结构尺寸及相关技术参数，编制金具通用设计。
二、输电线路金具通用设计1、研究规范绝缘子金具串类型、应用范围和原则。
根据调研资料，整理绝缘子金具串类型。
规范各不同电压等级的绝缘子破坏荷载、联塔金具等，并按照地区及海拔高度，规划适用串型及导地线，统一串型，提高设计效率。
2、研究规范金具元件的技术条件。
根据目前输电线路金具的使用和运行情况，对现场测试中发现的电晕和噪声超标问题，研制低噪声金具。
并应用科研成果和规程规范，提出金具元件的技术条件，开展金具通用设计研究，包括金具元件的结构尺寸研究、材料研究及加工工艺研究，便于设计、施工、运行和检修工作标准化，提高金具通用性，减少生产厂商的低水平重复设计和研发。
1.通用设计的标准化主要原则实现“四统一”：即统一金具串型、统一金具结构和尺寸、统一编号与命名、统一金具材料和加工工艺。
2.金具元件的总体设计原则是安全可靠、技术先进、节能环保、通用互换、经济适用。
（1）绝缘子串型中金具种类的选用应考虑整串受力合理，并尽可能减少金具种类和绝缘子串长。
（2）金具的连接尺寸主要依据《GB/T 2315-2000电力金具标称破坏载荷系列及连接型式尺寸》。
（3）具的设计应考虑互换性和通用性（各个厂家的金具亦存在互换性和通用性）。
（4）金具的选材应考虑足够机械强度和耐久性。
（5）单个金具的设计应考虑结构合理性，尽量减少加工量。
（6）金具结构设计的合理性应考虑在架空输电线路绝缘子串中结构紧凑，受力合理，简便实用。
（7）金具的结构设计应考虑采用先进适用的生产工艺。
3、编制金具通用设计图册。
●《国家电网公司输变电工程通用设计750kV输电线路金具分册》●《国家电网公司输变电工程通用设计500kV输电线路金具分册》●《国家电网公司输变电工程通用设计330kV输电线路金具分册》●《国家电网公司输变电工程通用设计220kV输电线路金具分册》●《国家电网公司输变电工程通用设计110(66)kV输电线路金具分册》●《国家电网公司输变电工程通用设计330kV～750kV输电线路金具图册》●《国家电网公司输变电工程通用设计110(66)kV～220kV输电线路金具图册》（四）主要特点1.通过金具结构优化、工艺优化、表面质量优化，降低金具电晕噪声，有利于提高线路安全可靠性；2.通过规范金具串结构型式，统一标准，有利于提高设计评审效率；3.通过规范金具的结构尺寸，减少不同厂家金具的差异，利于设计、施工、运行和检修工作标准化；（四）主要特点4.通过合理优化、科学配置金具技术参数，提高金具通用性，减少备品备件数量，有利于物资储备仓库的建设，有利于提高企业经济效益和社会效益；5.通过规范金具产品命名和技术条件，有利于公司集中规模招标采购；6.应用金具通用设计，可以减少生产厂商的低水平重复设计和研发。
输电线路金具通用设计统一了金具串的类型、结构形式及连接金具，并与铁塔通用设计配合，规定了联塔金具类型及其安装方式，形成了金具串标准化图纸。
同时按照地区及海拔高度，规划适用串型及导地线，统一标准，提高设计效率。
110（66）kV～750kV 金具通用设计共统一了1531个串型。
绝缘子金具串型悬垂串耐张串跳线串地线串总计750kV742069109500kV204208241 330kV14464163220kV604711841734110kV150238343 66kV8619866kV110kV220kV330kV500kV750kV地线95/20GJ-35 150/25150/25GJ-50 185/30185/30GJ-80 240/30240/30240/30GJ-100 240/40JLB20A-80 300/25300/25300/25300/50LGJK-310/50JLB35-80 300/40300/40300/40300/70JLB40-80 400/35400/35400/35400/35LGJK-400/45JLB20A-100400/50400/50JLB35-100500/45500/45JLB40-100630/45630/45630/45630/45JLB20A-120630/55JLB35-120720/50720/50720/50JLB40-120JLB20A-150JLB35-150电压等级导线绝缘子强度等级地线绝缘子强度等级70 kN 100kN120kN160kN210kN300kN400kN420kN550kN70kN100kN120kN160kN110（66）kV√√√√√√220kV√√√√√√√√√330kV√√√√√√√√√500kV√√√√√√√√√√√√√√√√√由于预绞式线夹的特殊性，当线路采用双联绝缘子双挂分裂类型子导线间距/双联绝缘子间距（mm ）66kV 110kV 220kV 330kV500kV750kV单导线/400/400/400双分裂400/400400/400400/400400/400500/500500/500600/600四分裂450/450450/450450/500450/600500/500500/600六分裂400/550与铁塔通用设计导地线挂板型式配合一致，规定各电压等级金具串电压等级联塔金具安装方向悬垂串耐张串悬垂串I 型V 型I 型V 型110(66) kV ZBS 挂板耳轴挂板U 型环U 型环垂直垂直220kV ZBS 挂板耳轴挂板U 型环U 型环垂直垂直330kV ZBS 挂板耳轴挂板U 型环U 型环垂直水平垂直500kV 耳轴挂板U 型环U 型环垂直水平垂直750kV耳轴挂板耳轴挂板耳轴挂板GD 型联塔金具水平水平A ）双导线水平双分裂I 型悬垂串110(66)kV 串型示例B ）双导线垂直双分裂V 型悬垂串220kV 串型示例在串型设计中，要求受力合理，并尽可能减少金具种类，a ）盘形悬式绝缘子双联V 型悬垂串330kV 串型示例b ）盘形悬式绝缘子双联双挂点I 型悬垂串500kV 串型示例在串型设计中，要求受力合理，并尽可能减少金具种类，d) 边相铝管跳线串(带绝缘子串)c) 边相铝管跳线串(带绝缘子串)750kV串型示例110（66）kV、220kV输电线路导线悬垂绝缘子串型按照挂点型式、绝缘子联数、安装在导线上的线夹数量和绝缘子与线夹之间的连接方式划分了5个串型，并用代号A、B、C、D和E进行表示。
序号联数挂点数线夹数代号用途1单单单A一般荷载条件,串长最短，金具最少2双双单B双联，用于重要跨越处3双单双C既可用于重要跨越处，也可用于大高差处；但串长较大4双双双D 既可用于重要跨越处，也可用于正常荷载情况。
相对双联串，串长最短，金具最少5双双双E 既可用于重要跨越处，也可用于大高差处；串长最长，金具最多本通用设计统一了100种金具结构型式和结构尺寸，提高了金具通用性，减少备品备件数量，有利于设计、施工、运行和检修工作标准化。
均压环和均压屏蔽环应具有合理的外形结构及环径，能控制绝缘子和金具上的电晕，改善电场分布。
规定不同海拔条件下管径，其余结构参数不随海拔变化而变化。
电压等级海拔高度(m)15003000350040005000 330kV管径(mm)324046500kV管径(mm)5060—750kV管径(mm)80—电压等级均压屏蔽环主要尺寸(mm)330kVR1R2H L L1S d h1h2Ф1201201001050504801836015032原均压屏蔽环主要尺寸(mm)R1R2H L L1S d h1h2Ф1201202001050504801839212032电压等级均压屏蔽环主要尺寸(mm)750kVR1R2H H1L L1L2L3S d h Ф3703704002002245130010451200801844580原均压屏蔽环主要尺寸(mm)R1R2H H1L L1L2L3S d h Ф3703705002002180140010451200801844580统一串图编号：金具串图名及编号包含金具串标称破坏负荷（70kN、100kN、160kN等）、绝缘子类型（盘形、复合等）、联数（两联、四联等）、挂点数（单挂点、双挂点）、悬垂线夹种类（上扛式悬垂、双线夹）、串型（悬垂、耐张、跳线等）等信息。