怎样确定导地线安全系数、平均运行张力？

“导地线设计安全系数是怎么确定的？” “导地线平均运行张力上限是怎么确定的？”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问题。本文剖析了容易引起这种困惑的七对难点：设计安全系数与实际安全系数;最低点安全系数与悬点安全系数;最大荷载工况下的安全系数与年平工况安全系数;导线安全系数与地线安全系数;新线系数取0.95还是1.0;

怎样确定导地线安全系数、平均运行张力？

合肥 大海

摘要：“导地线设计安全系数是怎么确定的？” “导地线平均运行张力上限是怎么确定的？”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问题。本文剖析了容易引起这种困惑的七对难点：设计安全系数与实际安全系数；最低点安全系数与悬点安全系数；最大荷载工况下的安全系数与年平工况安全系数；导线安全系数与地线安全系数；新线系数取0.95还是1.0；导地线最大运行张力是容许值还是实际值；导地线的张力是指水平张力还是轴向张力。让读者从概念上明白，导地线设计安全系数不应该是计算出来的，而是根据规范规定取值确定的。导地线平均运行张力上限，是设计安全系数的一种表达方式，也是取值确定的。此外也介绍了七对疑难问题的解决方法。

关键词：安全系数；平均运行张力；新线系数；

“导地线设计安全系数是怎么确定的？”“导地线平均运行张力上限是怎么确定的？”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问题。

1 关于导地线安全系数的七个容易混淆的问题

导地线安全系数的一般表达式可以写成：

导地线安全系数K 导地线拉断力保证值TP 导地线最大运行张力TMAX

该公式涉及三个物理量，在不同的场合使用该公式，三个物理量的含义不尽相同。比如，如果K是“导地线弧垂最低点设计安全系数”，对应的分母就是“导地线最大使用张力限值”；如果K是“年平工况设计安全系数”，对应的分母就是“平均运行张力限值”；分母如果是“覆冰工况运行张力”，计算出的K就是“覆冰工况实际安全系数”；分母如果是“悬点运行张力”，计算出的K就是“悬点实际安全系

“导地线设计安全系数是怎么确定的？” “导地线平均运行张力上限是怎么确定的？”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问题。本文剖析了容易引起这种困惑的七对难点：设计安全系数与实际安全系数;最低点安全系数与悬点安全系数;最大荷载工况下的安全系数与年平工况安全系数;导线安全系数与地线安全系数;新线系数取0.95还是1.0;

数”……归纳起来，以下七对概念需要下功夫弄明白：

（1） 设计安全系数与实际安全系数；

（2） 最低点安全系数与悬点安全系数；

（3） 最大荷载工况下的安全系数与年平工况安全系数；

（4） 导线安全系数与地线安全系数；

（5） 新线系数取0.95还是1.0；

（6） 导地线最大运行张力是容许值还是实际值；

（7） 导地线的张力是指水平张力还是轴向张力。

本文先就“设计安全系数”、“年平运行张力上限”的确定方法进行剖析、梳理，然后，再说说其它几对相关问题的处理方法。

如何确定导地线“设计安全系数”及“年平运行张力上限”？这两个问题的答案就写在规范里，只要花点功夫，就可以把它们提炼出来。

2 规范中涉及设计安全系数的条款

GB 50061-2010条文：

GB 50545-2010条文：

“导地线设计安全系数是怎么确定的？” “导地线平均运行张力上限是怎么确定的？”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问题。本文剖析了容易引起这种困惑的七对难点：设计安全系数与实际安全系数;最低点安全系数与悬点安全系数;最大荷载工况下的安全系数与年平工况安全系数;导线安全系数与地线安全系数;新线系数取0.95还是1.0;

看了以上条款，应该能够明白，导地线安全系数其实有两套，一套是防止导地线被拉断的“强度安全系数”，另一套是防止导地线振动的“防振安全系数”，不过，防振安全系数经常是以“平均运行张力系数”的形式出现。如果不了解为什么 “平均运行张力系数”也是安全系数的一种表现形式，对“导地线平均运行张力上限是怎么确定的？”这一问题，就会感到束手无策。为此，我们把规范条文进行大众化表述。

3 把以上规范条款以通俗的语言写出

5.2.1为了保证导地线既不会因为荷载过大而拉断，又不会因为发生振动而损伤，在线路设计时，应同时采用“强度设计安全系数K1”和“防振设计安全系数K2” 作为“应力设计控制条件”。

5.0.7 导地线最低点的强度设计安全系数K1不应小于2.5，悬点强度设计安全系数不应小于2.25；地线的强度设计安全系数不应小于导线。

“导地线设计安全系数是怎么确定的？” “导地线平均运行张力上限是怎么确定的？”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问题。本文剖析了容易引起这种困惑的七对难点：设计安全系数与实际安全系数;最低点安全系数与悬点安全系数;最大荷载工况下的安全系数与年平工况安全系数;导线安全系数与地线安全系数;新线系数取0.95还是1.0;

“强度设计安全系数”控制的是导地线的“容许张力[T]”，或叫“最大容许使用张力[Tmax]”，其关系为：

5.0.13 导地线防振设计安全系数K2就是年平工况设计安全系数，其数值应根据线路地形、档距大小、拟采用防振措施，依照《表5.0.13

改造版》确定：

防振设计安全系数的倒数是“最大平均运行张力系数α”，它们控制的是 “平均运行张力上限[T2]”，其关系为：

K2与α的倒数关系，证明如下：

“导地线设计安全系数是怎么确定的？” “导地线平均运行张力上限是怎么确定的？”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问题。本文剖析了容易引起这种困惑的七对难点：设计安全系数与实际安全系数;最低点安全系数与悬点安全系数;最大荷载工况下的安全系数与年平工况安全系数;导线安全系数与地线安全系数;新线系数取0.95还是1.0;

《表5.0.13改造版》就是根据这个倒数关系编制出来的。有了

《表5.0.13改造版》，我们就可以根据地形、档距和拟采用的防振措施，从表中查出K2和α的合适取值。

简而言之，强度和防振设计安全系数，都不是计算出来的，而是根据规范取值的。

4 与两套安全系数有关问题的处理细则

4.1 关于导线设计安全系数的取值

规范规定，导地线最低点的强度设计安全系数不应小于2.5，但是，“不小于2.5”的数值范围很大，具体怎么取值呢？可以这样把握：

（1） 采用通用设计的线路，按通用设计规定取值。

（2） 不采用通用设计的角钢塔线路，导线设计安全系数取2.5，地线

取不小于2.5；

（3） 不采用通用设计的自立钢管杆、自立水泥杆的线路，导线设计

安全系数K1取5.0~8.0，地线取不小于5.0~8.0；

4.2 关于地线设计安全系数的取值

规范规定，地线的设计安全系数不应小于导线。这就是说如果导线设计安全系数为2.5，地线也可以取2.5，也可以大于2.5，一般取大于2.5；如果导线设计安全系数为8.0，地线也可以取8.0，也可以大于8.0；一般取大于8.0；但地线安全系数取值过大，就会过于松弛，导地线档中距就会超标。所以导地线档中距S是地线安全系数取值的限制指标。导地线档中距“限值”So按以下公式（1）计算，导地线档中距“实际值”S按以下公式（2）计算，S<=So，档中距达标。

“导地线设计安全系数是怎么确定的？” “导地线平均运行张力上限是怎么确定的？”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问题。本文剖析了容易引起这种困惑的七对难点：设计安全系数与实际安全系数;最低点安全系数与悬点安全系数;最大荷载工况下的安全系数与年平工况安全系数;导线安全系数与地线安全系数;新线系数取0.95还是1.0;

S0 0.012L 1...... 1 ........S 地线架高h 导线弧垂f1 地线弧垂f2 .... 2

4.3关于防振安全系数的取值

众所周知，“强度安全系数”实际上是“最大荷载工况”下的安全系数，而“防振安全系数”是“年平工况”下的安全系数。因为“年平工况应力”小于“最大荷载工况应力”，所以“年平工况下的安全系数”一定大于“最大荷载工况下的安全系数”。

在实际操作中，对于角钢塔，强度设计安全系数取值为2.5，其防振安全系数取4.0，并按规定加防振锤；

对于自立钢管杆、自立水泥杆的线路，强度设计安全系数一般取5.0~8.0，防振安全系数K2怎么取值？如果取4.0，就要加防振锤，且不符合实际；如果取K2>=5.0~8.0，就可以不设防振措施，又经济，又安全建议取K2=5.0~8.0。

4.4导地线的强度校验，应该看悬点安全系数，而不是最低点 在一个档距中，导地线最低点张力最小，悬点张力最大。在大档距、大高差情况下，高悬点是导地线强度危险点，所以进行导地线强度校验，应选择高悬点。校验方法是：

第一步，计算出高悬点的轴向拉力（不是水平张力）T； 第二步，计算出高悬点实际安全系数KG 拉断力TP； 轴向拉力T

第三步，比较高悬点实际安全系数KG与悬点安全系数限值2.25，满

足KG 2.25，校验通过。

高悬点强度校验，也可以通过计算“极大档距”来判断，实际档距<极大档距，说明高悬点安全系数达标。

“导地线设计安全系数是怎么确定的？” “导地线平均运行张力上限是怎么确定的？”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问题。本文剖析了容易引起这种困惑的七对难点：设计安全系数与实际安全系数;最低点安全系数与悬点安全系数;最大荷载工况下的安全系数与年平工况安全系数;导线安全系数与地线安全系数;新线系数取0.95还是1.0;

需要提醒的是，许多设计教材、手册关于计算“极大档距”的公式，都是在2.5/2.25的搭配下导出的，如果使用于5~8.0/2.25搭配，公式需要作适当修改，如果对此公式心中无数，还是采用第一种方法校验较为稳妥。

不少人认为，当导线设计安全系数K1=2.5时，悬点安全系数限值为2.25，是因为2.25=2.5*0.9；所以当导线设计安全系数K1=8.0时，悬点安全系数限值应该是8.0*0.9=7.2；这种认识源自对规范条文的理解，没有注意到，新规范对悬点安全系数是采用“定值限制法”而不是“定比限制法”。

4.5 在稀有工况下，导地线设计安全系数可以放宽

GB 50545-2010规定

:

这说明，稀有风速、稀有覆冰工况，导地线最低点安全系数可以从2.5放宽到1.43，悬点安全系数从2.25放宽到1.30。

GB 50233-2005验收规范规定：

这说明，过牵引工况，导线安全系数可以放宽到2.0。

“导地线设计安全系数是怎么确定的？” “导地线平均运行张力上限是怎么确定的？”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问题。本文剖析了容易引起这种困惑的七对难点：设计安全系数与实际安全系数;最低点安全系数与悬点安全系数;最大荷载工况下的安全系数与年平工况安全系数;导线安全系数与地线安全系数;新线系数取0.95还是1.0;

4.6 关于新线系数（拉断力保证值系数）

在涉及导地线安全系数公式中，经常使用“拉断力保证值Tp”这个参数。这个参数是把导地线厂家参数表中的“计算拉断力”、“额定拉断力”、“最小破断拉力”、“额定拉断力（RTS）”乘以一个折扣系数K0计算出来的。这个折扣系数就是线路设计人员多年使用的“新线系数”，现在叫做“拉断力保证值系数”。

“新线系数”一说，出自东北院《电力工程高压送电线路设计手册》：

业内把这个95%叫做“新线系数”。

在DL/T 5092-1999条文解释中，有了以下阐述：

所以，同行们也把这个95%叫做“拉断力保证值系数”。

拉断力保证值系数Ko使用在以下公式中：

不少设计人员困惑：什么情况下Ko取0.95，什么情况下Ko取1.0?

“导地线设计安全系数是怎么确定的？” “导地线平均运行张力上限是怎么确定的？”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问题。本文剖析了容易引起这种困惑的七对难点：设计安全系数与实际安全系数;最低点安全系数与悬点安全系数;最大荷载工况下的安全系数与年平工况安全系数;导线安全系数与地线安全系数;新线系数取0.95还是1.0;

有人说，导线取Ko=0.95，地线取Ko=1.0；有人说，钢芯铝绞线取Ko=0.95，钢绞线、OPGW复合地线取Ko=1.0；说到底，Ko取值的标准到底是什么？莫衷一是，本人认为：

新线系数Ko的取值，取决于导地线是属于哪一个制造标准规范。应该这样判断：首先，根据导地线型号，确定导地线是属于哪一个制造标准规范的；其次，在该制造标准中，找出关于拉断力的三个数值：一个是拉断力“理论计算值”，一个是参数表的“表中值”，还有一个是拉断力“验收试验保证值”。如果标准中有规定，“验收试验保证值”应不低于“表中值”的95%，那么Ko取值应为0.95，没有这样的规定，取1.0。

下表汇集了几个标准的规定情况：

从上表可以看出，除YB/T 5004-2012中的镀锌钢绞线之外，其它导地线、包括OPGW光纤复合地线，新线系数都是0.95.

4.7 注意区分“设计安全系数”与“实际安全系数”

设计安全系数是“预先设定的”安全系数，是属于“设计条件”范畴，其值不是计算出来的，而是根据规范设定的，是本工程应该执行的指标。

实际安全系数是“计算出来的”，导地线各工况下的安全系数互不相同，导地线上任何两点，实际安全系数也互不相同，最低点安全系

“导地线设计安全系数是怎么确定的？” “导地线平均运行张力上限是怎么确定的？”这是线路设计人员经常感到困惑而必须解决的问题。本文剖析了容易引起这种困惑的七对难点：设计安全系数与实际安全系数;最低点安全系数与悬点安全系数;最大荷载工况下的安全系数与年平工况安全系数;导线安全系数与地线安全系数;新线系数取0.95还是1.0;

数最大，悬点安全系数最小。

5 结语

在线路设计计算中，要明确辨认你说面对的安全系数是属于哪一种。如果是要确定导地线的“设计安全系数”，那就不需要计算，无论是强度安全系数，还是年平安全系数（平均运行张力系数），按照规范规定“取值”即可。如果是要确定导地线的“实际安全系数”，那就要老老实实计算出校验元件危险点的最大荷载张力，然后代入公式计算，并与设计安全系数比较，才能作出安全性判断。

作者希望本文能够帮助你对导地线安全系数、平均运行张力有一个比较深入、全面的了解。如果还有不明白之处，或者有质疑之处，欢迎在我们《架空输电线路设计计算》QQ群里提出讨论，群号：227827623

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