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5.绝缘子和金具的机械强度安全系数，不应小于表1-11所列数值。绝缘子的破坏荷载是指悬式绝缘子的机电破坏荷载或瓷横担绝缘子、针式绝缘子的受弯破坏荷载或蝴蝶式绝缘子、金具的破坏荷载。
表1-11 绝缘子的机械强度的安全系数 安全系数 安全系数 类 型 类 型 最大使用荷载 常年荷载 断线 断联 最大使用荷载 断线 1.5 蝴蝶式绝缘子 盘型悬式绝缘子 2.7 4.0 1.8 2.5 1.5 1.5 3.0 4.0 1.8 3 2 棒型悬式绝缘子 瓷横担绝缘子 3.0 1.8 2.5 1.5 有机复合绝缘子 针式绝缘子 常年荷载是指年平均气温条件下绝缘子所承受的荷载。验算荷载是验算条件下绝缘子所承受的荷载。断线的气象条件是无风、有冰、-5℃。断联的气象条件是无风、无冰、-5℃。
6.金具强度的安全系数，最大使用荷载情况不应小于2.5，断线断联情况不应小于 1.5。
第四节 架空电力线路的设计气象条件
一、气象条件对架空电力线路的影响
架空线路长年经受大自然中各种环境因素的侵袭，导致其组成元件被逐渐腐蚀、老化以致损坏。为了使线路的杆塔强度和电气性能适应环境的变化，保证线路的安全运行，必须全面掌握沿线地区可能出现的气象情况，正确地采用设计气象条件。沿线气象状况对架空线路的影响有电气和机械两方面，有关气象参数有风速、覆冰厚度、气温、空气湿度、空气的污秽程度、雷电活动的强弱等。这些因素对架空线路的影响是综合性的，如风速、覆冰厚度、气温直接影响线路元件的机械强度，导致导线和地线改变形状而影响带电部分之间及与接地部分的距离；空气湿度、空气的污秽程度、雷电活动的强弱等直接影响线路的电气性能，因可能引起腐蚀或闪络而间接影响线路元件的机械强度。
对机械强度有影响的气象参数主要为风速、覆冰厚度和气温，称为设计气象条件三要素。
1、风速。风对架空线路的影响主要有三方面。首先，风吹在导线、地线、杆塔及其附件上，增加了作用在导线、地线和杆塔上的荷载。其二，导线在由风引起的垂直线路方向的荷载作用下，将偏离无风时的铅垂面，从而改变了带电导线与横担、杆塔等接地部分的距离。第三，导线和地线在稳定的微风作用下将引起振动，在稳定的中速风作用下将引起舞动，导线和地线的振动和舞动都会危及线路的安全运行。因此必须充分考虑风的影响，在线路设计时和运行过程中广泛搜集、积累沿线风速资料。但应注意，架空线路应用的统计风速的高度与气象台站的风仪高度可能是不同的，气象台站的风仪高度及测记方法不一定符合采用的要求，往往需要经过一定方法，将其换算到架空线路的设计风速。另外，在离地不同的高度其风速大小也是不同的，当导线高度较高，如跨越江河等地段，其风速还应计及高度影响。
2、覆冰厚度。导线和地线覆冰对输电线路安全运行的威胁主要有如下几方面。一是由于导线覆冰，荷载增大，引起断线、连接金具破坏，甚至倒杆等事故；二是由于覆冰严重，使导线弧垂增大，造成与被跨越物或对地距离变小，引起放电闪络等事故；三是由于不同时脱冰使导线跳跃，易引起导线间以及导线与地线间闪络，烧伤导线或地线；四是由于覆在导线表面的冰层大多是在背风处，使得导线表面不光滑，风吹时导线水平张力增大，出现舞动。发生冰害事故时，往往正是气候恶劣、冰雪封山、通信中断、交通受阻、检修十分困难之时，容易造成电力系统长时间停电。2008年1月中旬起在云南、贵州、四川、重庆、河南、湖南、湖北、江西、安徽、浙江、福建等省遭受持续的冻雨和暴雪的袭击，发生严重的冰雪灾害，最严重的地区导线覆冰折算厚度超过100mm，河南、江西等地出现罕见的持续70小时以上的舞动，现场观测到发生严重事故的线路舞动振幅达8米以上。超厚的覆冰和强烈的舞动造成大量铁塔倒塌和大面积倒杆断线事故，个别地区停电时间长达两月以上。
覆冰形成的条件一般是周围空气温度在-2~-10℃，空气相对湿度在90%左右，风速在5~15m/s范围内。覆冰的形成还与地形、地势条件及输电线离地高度有关。如平原的突起高地、暴露的丘陵顶峰和高海拔地区，迎风山坡，特别是坡向朝河流、湖泊及水库等地区，其覆冰情况都相对较严重。在同一地点，导线悬挂点越高，覆冰也越严重。空气湿度大是覆冰形成的必要条件，在我国北方，虽然气温较低，但是空气相对较干燥，覆冰反而不如南方有些地区严重。
3、气温。气温的变化，引起导线热胀冷缩，从而影响输电线的弧垂和张力。显然，输电线路所经过地区历年来的最高气温和最低气温是我们特别关心的。因为气温越高，导线由于热胀引起的伸长量越大，弧垂增加越多，所以需考虑导线对被交叉跨越物和对地距离应满足要求；反之，气温越低，线长缩短越多，张力增加越大，所以需考虑导线机械强度应满足要求。另外，年平均气温、最大风速时的气温也必须适当选择。
对于大跨越，还要根据历史上确实存在，并显著地超过历年记录频率曲线的严重大风、覆冰情况，拟
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定稀有风速稀有覆冰的验算气象条件。 二、设计气象条件的选用
1.设计气象条件应根据沿线的气象资料和附近已有线路的运行经验按以下重现期确定：500kV、750kV输电线路及其大跨越为50年；110kV~330kV及其大跨越为30年；10kV及以下配电线路为10年。重现期越长，说明出现该气象条件的频率越低，对线路的抗力要求越高。如沿线的气象与典型气象区（表1-12）接近，宜采用典型气象区所列数值。
2.确定基本风速时，应按当地气象台、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，各级电压线路是离地面10m；各级电压大跨越是离历年大风季节平均最低水位10m。 输电线路的基本风速，应按基本风速统计值选取。山区送电线路的基本风速，如无可靠资料，应按附近平原地区的统计值提高10%选用。
330kV及以下输电线路的基本风速不应小于23.5m/s；500kV、750kV输电线路计算导、地线的张力、荷载以及杆塔荷载时，基本风速不应低于27m/s。必要时还宜按稀有风速条件进行验算。
大跨越基本风速，如无可靠资料，宜将附近平地送电线路的风速统计值换算到与大跨越线路相同电压等级陆上线路重现期下历年大风季节平均最低水位以上10m处，并增加10%，然后考虑水面影响再增加10%选用。大跨越基本风速不应低于相连接的陆上送电线路的基本风速。
3. 轻冰区宜按无冰、5mm或10mm覆冰厚度设计，中冰区宜按15mm或20mm覆冰厚度设计，重冰区宜按20mm、30mm、40mm或50mm覆冰厚度设计，必要时还宜按稀有覆冰条件进行验算。
地线设计冰厚，除无冰区外，应较导线冰厚增加5mm。
大跨越最大设计冰厚，除无冰区外，宜较附近一般送电线路的最大设计冰厚增加5mm。
4. 设计时应加强对沿线已建线路设计、运行情况的调查，并考虑微地形、微气象条件以及导线易舞动地区的影响。
5. 设计用年平均气温，应按下列方法确定：如地区年平均气温在3~17℃之内，取与年平均气温值相邻的5的倍数值；地区年平均气温小于3℃和大于17℃时，分别按年平均气温减少3℃和5℃后，取与此数邻近的5的倍数值。
6. 安装工况采用无冰、风速10m/s，同时气温按下列规定取值：最低气温为-40℃的地区，宜采用-15℃，最低气温为-20℃的地区，宜采用-10℃，最低气温为-10℃的地区，宜采用-5℃，最低气温为-5℃的地区，宜采用0℃。
7. 雷电过电压工况的气温宜采用15℃，当基本风速折算到导线平均高度处其值大于等于35m/s时，雷电过电压工况的风速宜取15m/s，否则取10m/s；校验导线与地线之间的距离时，应采用无风、无冰工况。
8. 操作过电压工况的气温可采用年平均气温，风速宜取基本风速折算到导线平均高度处风速的50%，且不宜低于15m/s，无冰。
9. 带电作业工况的气温可采用15℃，风速可采用10m/s，无冰。 三、组合气象条件和典型气象区
电力线路在运行中将连续经历各种气象条件，要对所有气象条件进行分析、计算是不可能的，也不必要。在实际工程中，只要把握了对线路各部件起控制作用的几种气象条件，也就把握了所有气象条件对电力线路的影响。因此，必须结合实际情况，慎重地分析原始气象资料，对风速、覆冰厚度和气温进行合理的组合，概括出既在一定程度上反映自然界的气象规律，又适合线路结构上的技术经济合理性及设计计算的方便性的“组合气象条件”。
一般输电线路常用的气象条件组合有九种：最高气温、最低气温、年平均气温、基本风速、最大覆冰、操作过电压（内过电压）、雷电过电压（外过电压）、安装情况及事故断线情况。为了设计、制造上的统一和标准化，根据我国不同地区的气象情况和多年的运行经验，我国各主要地区组合后的输电线路气象条件归纳为九个典型气象区，其气象参数的组合见表1-12。
典型气象区的适用范围：
I主要适用于南方沿海受台风侵袭地区，如浙江、福建东部、广东、广西沿海地区。 II主要适用于华东地区。
III主要用于西南非重冰地区、福建、广东等受台风影响较弱地区。 IV主要适用于西北大部地区、华北京、津、唐地区。 V主要适用于华北平原、湖北、湖南、河南等地。 VI主要适用于北方某些地区。
VII主要适用于寒潮比较强烈的地带，如东北大部地区、河北承德、张家口一带。 VIII适用于覆冰较严重地区，如山东、河南部分地区、湘中、粤北重冰地带。 IX主要适用于云贵高原覆冰地区。
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表1-12 典 型 气 象 区 I II III IV V VI VII VIII IX 气 象 区 +40 最高 -5 -10 -10 -20 -10 -20 -40 -20 -20 最低 大 -5 覆冰 气 +10 +10 -5 -5 +10 -5 -5 -5 -5 基本风速 温 0 0 -5 -10 -5 -10 -15 -10 -10 安装 度 +15 雷电过电压 （℃） 操作过电压、 +20 +15 +15 +10 +15 +10 -5 +10 +10 年平均气温 31.5 27.0 23.5 23.5 27.0 23.5 27.0 27.0 27.0 基本风速 10* 15 覆冰 风 10 速 安装 15 10 （m/s） 雷电过电压 操作过电压 0.5×最大风速（不低于15m/s） 0 5 5 5 10 10 10 15 20 覆冰厚度（mm) 0.9 冰的密度（g/cm3） * 一般情况下覆冰同时风速10m/s，当有可靠资料表明需加大风速时可取为15m/s 由于我国幅员辽阔，气象情况复杂，九个典型气象区不能完全包括，所以各大区、甚至各省区又根据本地区的气象特点，划分出本地区的典型气象区，例如四川零级气象区。在实际使用中，总是将线路沿线实际气象数据与典型气象区比较，采用其中最接近的某一典型气象区数值。
四、气象条件的换算 在进行输电线路计算时，需将收集到的风速、覆冰厚度等气象资料进行换算，确定出设计用气象条件。 1. 覆冰厚度的换算。输电线路设计时覆冰按等厚中空圆形考虑，其密度取0.9g/cm3。实际覆冰断面可能是各种不规则形状，可用下面两种常用方法换算。
（1）测水重法。如果将试样长度为L的冰层全部收集起来，待冰融化后称其质量为m，则换算为标准状态的冰层厚度为
m?103 b?r??r （1-5）
0.9?L（2）测总重法。测出试样长度为L的覆冰导线的总质量，换算为标准状态的冰层厚度为
2(m2?m1)?103b?r??r （1-6）
0.9?L式中 b—标准覆冰厚度，mm； r—无冰导线的半径，mm；
m—试样冰层融化后的质量，kg；
m2—覆冰导线的总质量，kg； m1—导线未覆冰时的质量，kg； L—试样长度，m。
2. 基本风速的选用。由于气流和地面的摩擦，风速沿高度的分布是不均匀的。离地面越高，风速越大。所以从气象站收集到的风速值与风速仪的安装高度有关。另外风速的测记方式不同，得到的风速数值也不同。只有根据实际情况，将收集到的数据资料经过统计换算才能得到基本风速。
（1）风速观测高度影响的换算。我国位于空旷地区（B类区）的气象台、站风速仪的安装高度以往多年在距地面以上8~12m；城市市区内（C类区）的气象台、站风速仪的安装高度随周围建筑物的高度而变化。在进行同一高度的风速值换算时，宜选用该气象台、站常用的风速仪高度，以便减少换算数据。风
Z速随高度的变化用指数公式计算 Vi?Vx(i)? （1-7）
Zx式中 Zi、Vi—分别为距地面以上的同一换算高度处的高度和换算风速，m和m/s； Zx、Vx—分别为距地面以上的实际观测高度处的高度和观测风速，m和m/s； α—与气象台、站地面粗糙度有关的系数。对近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠等（A类区）取α=0.12；对田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区（B类区）取α=0.16；对有密集建筑群的城市市区（C类区）取α=0.22；对有密集建筑群且房屋较高的城市市区（D类区）取α=0.30。
（2）风速次时换算。我国许多气象台、站以往多采用一天定时观测4次的2min平均风速v2，显然会漏掉不少大风风速，因此必须进行次时换算，将其换算为连续自记10min平均风速v。换算公式因地区而异，如表1-13。
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表1—13 自记风速v与四次2min风速v2换算公式 地区 地区 换算公式 应用范围 华北 v=0.882 v2+7.82 北京、天津、河北、山西、 广东 河南、内蒙、关中、汉中 东北 v=1.04 v2+3.20 辽宁、吉林、黑龙江 湖南 西北 v=1.004 v2 +2.57 陕北、甘肃、宁夏、青海、新疆、西藏 江苏 四川 *v=1.25 v2 山东 湖北 v=0.732 v2+7.0 湖北、江西 云贵 *四川换算式的重现期为30年 浙江 换算公式 v=1.03 v2+4.15 v=0.68 v2 +9.54 v=0.78 v2+8.41 v=0.855 v2 +5.44 v=0.751 v2+6.17 v=1.262 v2+0.53 应用范围 广东、广西、 福建、台湾 上海、江苏 山东、安徽 云南、贵州 浙江内陆 （3）基本风速统计值的计算。参照上述步骤和方法求得气象台、站某同一风速高度hi下连续自记10min平均的历年基本风速作统计样本，采用如式（1-8）所示的极值I型分布函数作为风速概率统计的模型，代入线路规定的重现期，即可求得该重现期的基本风速
vT??1{0.57722?ln[?ln(1?)]}?n?1?v （1-8） ?T62?(v?v)i式中 ?n?1—统计样本标准差，?n?1?； n?1 vT —气象台某一高度hi处、重现期为T年的连续自记10min平均最大风速，m/s； vi—样本中的每年最大风速，m/s； T—重现期，年；
v—样本中的历年最大风速平均值，v=∑vi/n， m/s；
n—样本中的风速总次数或年数。
第五节 架空电力线路的路径选择和对地距离及交叉跨越
电力线路的路径必须适应自然地理环境和人文环境，才能保证安全经济运行。随着工农业设施和市政设施的不断增加，线路路径的选择越来越困难。这就要求线路的勘察设计工作必须越做越细，以免给线路的施工以至运行工作造成困难。如某设计单位设计的一条通过农村的35kV线路，在图上选线后没有经过实地踏勘即做初步设计，为了不超概算，所做施工设计多处跨越房屋，不仅增加额外赔偿，还有一段因农户不许跨越而被迫改道，导致工期延误。为了建设的电力线路安全可靠和经济适用，必须按照通过实践总结形成的有关规程的规定并避开当地民俗禁忌的敏感区来进行线路的勘察设计。
一、对架空线路的路径选择的具体要求
1. 架空电力线路路径的选择，应认真进行调查研究，综合考虑通过地区的总体规划，线路的施工、运行的交通条件和路径长度等因素，统筹兼顾，全面安排，进行多方案的比较，做到经济合理、安全适用。
2. 选择路径应尽量避开重冰区、不良地质地带、原始森林区以及严重影响安全运行的其他地区，并应考虑与邻近设施如电台、机场、弱电线路等的相互影响。
3. 大型发电厂和枢纽变电所的进出线，应根据厂、所总体布置统一规划。对规划中的两回路或多回路线路，在路径狭窄地段宜采用同杆塔架设。
4. 耐张段的长度，10kV及以下线路不宜大于2km；35kV及以上单导线线路不宜大于5km；2分裂导线线路不宜大于10km；3分裂导线及以上线路不宜大于20km。如运行、施工条件许可，耐张段的长度可适当延长。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，耐张段的长度应适当缩小。
5. 有大跨越的输电线路的路径方案，应结合大跨越的情况，通过综合技术经济比较确定。大跨越杆塔一般设置在5年重现期的洪水淹没区以外，并考虑30~50年河岸冲刷变迁的影响。
6. 应减少与其他设施交叉；当与其他架空线路交叉时，其交叉点不应选在被跨越线路的杆塔顶上。 7. 杆塔的地下部分，包括其接地体与重要的地下光纤通信线路应有足够的距离，如国防光纤要求距离50m以上。
8. 了解通过地区的民俗禁忌，线路和杆塔位置要避开敏感区，以免因为施工受阻甚至需要修改设计，造成不必要的经济损失和延误工期。
二、对地距离及交叉跨越的规定
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，应根据最高气温情况或覆冰无风情况求得的最大弧垂和最大风情况或覆冰情况求得的最大风偏进行计算。
计算上述距离，可不考虑由于电流、太阳辐射等引起的弧垂增大，但应计及导线架线后塑性伸长的影响和设计、施工的误差。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。
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