馮云芬，貢金鑫，李宏男，張子引

(1.大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)部，遼寧省大連市 116024；2.國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京市 102209)

輸電線路絕緣子、金具和導(dǎo)地線可靠度校準(zhǔn)

馮云芬1，貢金鑫1，李宏男1，張子引2

(1.大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)部，遼寧省大連市 116024；2.國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京市 102209)

為確定跨越高速鐵路輸電線路的可靠度水平，分析確定了絕緣子、金具和導(dǎo)地線的荷載、抗力的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，采用考慮基本變量概率分布類型的一次二階矩方法對(duì)按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的輸電線路的絕緣子、金具和導(dǎo)地線的可靠度進(jìn)行了校準(zhǔn)。分析表明，絕緣子串的可靠指標(biāo)與絕緣子的聯(lián)數(shù)及一聯(lián)中絕緣子的數(shù)目有關(guān)。一聯(lián)中絕緣子的數(shù)目按50考慮時(shí)，單聯(lián)的平均可靠指標(biāo)為3.45，雙聯(lián)為3.55。金具的平均可靠指標(biāo)為3.55。對(duì)于導(dǎo)地線，永久荷載與風(fēng)荷載組合時(shí)，弧垂最低點(diǎn)和懸掛點(diǎn)的平均可靠指標(biāo)分別為4.90和4.45；永久荷載、風(fēng)荷載與覆冰荷載組合時(shí)，弧垂最低點(diǎn)和懸掛點(diǎn)的平均可靠指標(biāo)分別為4.55和4.15。與桿塔結(jié)構(gòu)相比絕緣子、金具和導(dǎo)地線具有較高的可靠度水平。

輸電線路；絕緣子；金具；導(dǎo)地線；可靠度；校準(zhǔn)

0 引 言

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展促進(jìn)了對(duì)電力的巨大需求，推動(dòng)了我國(guó)電力系統(tǒng)由傳統(tǒng)的高壓、超高壓輸電技術(shù)向特高壓輸電技術(shù)發(fā)展；同時(shí)，我國(guó)高速鐵路的發(fā)展也對(duì)跨越高速鐵路輸電線路的安全性提出了更高的要求。因?yàn)殍F路基礎(chǔ)設(shè)施與輸電線路采用不同的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)規(guī)范中材料強(qiáng)度的取值、分項(xiàng)系數(shù)或安全系數(shù)的含義不同，單從設(shè)計(jì)規(guī)范出發(fā)并不能明確鐵路設(shè)施與輸電線路的安全度。因此，需要采用同一個(gè)尺度進(jìn)行分析和協(xié)調(diào)。

結(jié)構(gòu)可靠度理論是用概率方法來(lái)描述結(jié)構(gòu)的安全性，綜合考慮了荷載、材料性能、幾何尺寸、計(jì)算方法等不確定性，可靠指標(biāo)能夠作為一個(gè)統(tǒng)一的尺度來(lái)衡量不同結(jié)構(gòu)的安全性。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，可靠度理論在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和規(guī)范中的應(yīng)用得到很大發(fā)展。從國(guó)際范圍講，結(jié)構(gòu)可靠度理論目前在建筑、橋梁等領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)已比較成熟，然而在輸電線路體系的應(yīng)用尚處于啟動(dòng)狀態(tài)，一些學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了探討[1-8]，國(guó)外一些電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范也正向基于可靠度理論的設(shè)計(jì)方法過(guò)渡[9-13]。在鐵路工程領(lǐng)域，我國(guó)在20世紀(jì)90年代頒布了GB 50216—94《鐵路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》，自2011年開(kāi)始，鐵路工程領(lǐng)域啟動(dòng)了鐵路工程設(shè)計(jì)規(guī)范由容許應(yīng)力或安全系數(shù)設(shè)計(jì)法向可靠度設(shè)計(jì)法轉(zhuǎn)軌的工作

為滿足跨越高速鐵路輸電線路的安全要求，大連理工大學(xué)與國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)研究院聯(lián)合開(kāi)展了跨越高速鐵路輸電線路可靠度的專題研究[14]。絕緣子、金具和導(dǎo)地線是輸電線路的重要組成部分，本文的目的是確定按現(xiàn)行DL/T 5154—2002《架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》[15]設(shè)計(jì)的輸電線路絕緣子、金具和導(dǎo)地線的可靠度水平。

1 荷載效應(yīng)和抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)

絕緣子和金具需要承擔(dān)導(dǎo)地線傳來(lái)的永久荷載、風(fēng)荷載和覆冰荷載，導(dǎo)地線需要承擔(dān)其自身重力、風(fēng)荷載、覆冰荷載、溫度等荷載。絕緣子、金具和導(dǎo)地線承擔(dān)各種荷載的能力稱為抗力。

1.1 荷載統(tǒng)計(jì)參數(shù)

文獻(xiàn)[14]確定了桿塔構(gòu)件可靠度分析時(shí)永久荷載、風(fēng)荷載和覆冰荷載的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，這些參數(shù)同樣也適用于金具和導(dǎo)、地線的可靠度分析。對(duì)于絕緣子，由于規(guī)范DL/T 5154—2002是將絕緣子與覆冰綜合在一起考慮的，其統(tǒng)計(jì)參數(shù)也采用綜合后的值。根據(jù)文獻(xiàn)[16]，絕緣子永久荷載的統(tǒng)計(jì)參數(shù)為均值系數(shù)1.1，變異系數(shù)為0.10。

1.2 抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)

與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力分析不同，絕緣子串、金具和導(dǎo)地線的抗力不是以材料性能、幾何尺寸等參數(shù)來(lái)體現(xiàn)的，而是為通過(guò)對(duì)其的試驗(yàn)，以其整體的破壞荷載來(lái)描述。因此，本文中絕緣子串、金具和導(dǎo)地線的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)是以破壞荷載驗(yàn)算或統(tǒng)計(jì)推斷結(jié)果為基礎(chǔ)得到的。

1.2.1 絕緣子串的抗力

由于沒(méi)有收集到絕緣子的破壞荷載統(tǒng)計(jì)資料，本文按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最低要求推斷絕緣子的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。我國(guó)目前生產(chǎn)的陶瓷和玻璃絕緣子機(jī)械破壞荷載的保證值應(yīng)滿足式(1)要求，即保證率[17]達(dá)到99.7%：

(1)

TR=Q時(shí)絕緣子的抗力滿足規(guī)定的最低要求，因此可將TR=Q作為絕緣子抗力的標(biāo)準(zhǔn)值。這樣單個(gè)絕緣子抗力的均值系數(shù)為

(2)

式中δTR為絕緣子破壞負(fù)荷的變異系數(shù)。

假定絕緣子破壞負(fù)荷的變異系數(shù)δTR=0.1，則由式(2)得到絕緣子抗力的均值系數(shù)kTR=1.429。

需要說(shuō)明的是，上面絕緣子不破壞的保證率為99.7%，并不是意味著在輸電線路工作過(guò)程中絕緣子破壞的概率為0.3%，而是指在達(dá)到式(1)的計(jì)算荷載下，其破壞的概率為0.3%。在輸電線路設(shè)計(jì)中，還要采用很大的安全系數(shù)，這樣實(shí)際線路中絕緣子破壞的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.3%。

一個(gè)絕緣子串由若干個(gè)絕緣子串聯(lián)而成，假設(shè)各個(gè)絕緣子的破壞強(qiáng)度是相互獨(dú)立的，則絕緣子串的破壞荷載取決于破壞荷載最小的絕緣子。若絕緣子串i有m個(gè)絕緣子串聯(lián)而成，令單個(gè)絕緣子破壞荷載的概率密度函數(shù)和概率分布函數(shù)分別為fTR(x)和FTR(x)，則絕緣子串破壞荷載的概率密度函數(shù)和概率分布函數(shù)為

(3)

(4)

絕緣子串破壞荷載的平均值和方差為

(5)

(6)

假定絕緣子的破壞荷載服從正態(tài)分布，由式(5)和式(6)可得到絕緣子串破壞荷載的平均值和方差。某絕緣子串i破壞荷載的均值系數(shù)和變異系數(shù)分別為

(7)

式中：μTRi,σTRi為由m個(gè)單絕緣子構(gòu)成的絕緣子串i的破壞荷載的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；TRk為單個(gè)絕緣子破壞荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。

若m=5、10、15、20、25、30、40、50和60，式(7)的計(jì)算結(jié)果如表1所示。由表1可以看出，隨著絕緣子串絕緣子數(shù)目的增加，破壞荷載均值系數(shù)減小，符合最薄弱鏈原理。

表1絕緣子串破壞荷載的統(tǒng)計(jì)參數(shù)

Tab.1Statisticalparametersoffailureloadofinsulatorstring

絕緣子串i的抗力可表示為

Ri=ΩP1TRi

(8)

式中：ΩP1為絕緣子串抗力計(jì)算模式不定性系數(shù)，反映了輸電線路中絕緣子受力狀態(tài)與試驗(yàn)受力狀態(tài)不同引起的承載力差別；TRi為絕緣子串i的破壞荷載。

絕緣子串i的抗力的均值系數(shù)和變異系數(shù)可表示為：

(9)

(10)

式中：kP1、δP1為絕緣子抗力計(jì)算模式不確定性系數(shù)的均值系數(shù)和變異系數(shù)，分別取1.05和0.07[14]。

則絕緣子串i的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)如表2所示。為計(jì)算方便，可靠度分析中認(rèn)為絕緣子串抗力服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。

表2 絕緣子串抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)

1.2.2 金具的抗力

金具主要有懸垂線夾、耐張線夾、導(dǎo)線連接金具、保護(hù)導(dǎo)線的保護(hù)金具及拉線金具、連接金具等。曾經(jīng)從國(guó)內(nèi)有關(guān)單位收集了一些金具破壞荷載試驗(yàn)的資料，但這些金具試驗(yàn)只進(jìn)行到荷載達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的值，不能提供更多的金具破壞荷載的統(tǒng)計(jì)信息。所以在這些試驗(yàn)實(shí)測(cè)資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)GB/T 2317.1—2008《電力金具試驗(yàn)方法—第1部分：機(jī)械試驗(yàn)》[18]和GB/T 2317.4—2008《電力金具試驗(yàn)方法—第4部分：驗(yàn)收規(guī)則》[19]對(duì)金具最小破壞荷載檢驗(yàn)方法的規(guī)定，推斷得到了金具破壞荷載的統(tǒng)計(jì)參數(shù)[14]，即金具破壞荷載Pb的統(tǒng)計(jì)參數(shù)為kPb=1.328，δPb=0.15。

金具的抗力可表示為

R=ΩP2Pb

(11)

式中：ΩP2為金具抗力計(jì)算模式不確定性系數(shù)，反映輸電線路中金具受力與試驗(yàn)受力狀態(tài)的差別對(duì)金具抗力的影響。

金具抗力的均值系數(shù)和變異系數(shù)按式(12)、(13)計(jì)算：

(12)

(13)

式中kP2、δP2為懸垂線夾抗力計(jì)算模式不確定性系數(shù)的平均值和變異系數(shù)，取1.0和0.10[14]。

由式(12)和式(13)求得金具抗力的統(tǒng)計(jì)參數(shù)kR=1.394，δR=1.166?？沽Ψ膶?duì)數(shù)正態(tài)分布。

1.2.3 導(dǎo)地線的抗力

根據(jù)中國(guó)電力科學(xué)研究院提供的4種類型導(dǎo)地線的拉斷力計(jì)算得到的導(dǎo)地線統(tǒng)計(jì)參數(shù)如表3所示。

表3中kTP,i、σTP,i和δTP,i分別為拉斷力的均值系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)。

對(duì)表3中的統(tǒng)計(jì)參數(shù)進(jìn)行歸并，得到導(dǎo)地線拉斷力的統(tǒng)計(jì)參數(shù)kTP=1.030，δTP=0.061。

導(dǎo)地線抗力可表示為

R=ΩP3TP

(14)

式中：ΩP3為導(dǎo)地線抗力計(jì)算模式不確定性系數(shù)，反映了輸電線路中導(dǎo)地線受力與試驗(yàn)受力差別對(duì)導(dǎo)地線拉斷力的影響。

導(dǎo)地線抗力的均值系數(shù)和變異系數(shù)為

(15)

(16)

式中：kP3、δP3為導(dǎo)地線抗力計(jì)算模式不確定性系數(shù)的平均值和變異系數(shù)，分別取1.05和0.07[14]。

由式(15)和式(16)得到導(dǎo)地線抗力的統(tǒng)計(jì)參數(shù)kR=1.081，δR=0.093，認(rèn)為導(dǎo)地線抗力服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。

1.3 統(tǒng)計(jì)參數(shù)匯總

根據(jù)文獻(xiàn)[14]和前面的分析，表4匯總了可靠度分析需要的荷載及抗力的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和概率分布類型。

表4 荷載、抗力的統(tǒng)計(jì)參數(shù)匯總

注：每串絕緣子片數(shù)為50的情況。

2 可靠度校準(zhǔn)

2.1 絕緣子可靠度校核

2.1.1 規(guī)范設(shè)計(jì)表達(dá)式

根據(jù)DL/T 5092—1999《110～500 kV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》[20]的規(guī)定，盤形絕緣子機(jī)械安全系數(shù)按式(17)計(jì)算：

(17)

式中：TRk為盤形絕緣子的額定機(jī)械破壞荷載標(biāo)準(zhǔn)值；Tk為絕緣子最大使用荷載、斷線、斷聯(lián)荷載或常年荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。

規(guī)范規(guī)定，盤形絕緣子機(jī)械安全系數(shù)K1不小于2.7(最大使用荷載)或1.5(斷聯(lián))。雙聯(lián)或多聯(lián)絕緣子串需驗(yàn)算斷聯(lián)后的機(jī)械強(qiáng)度，荷載及安全系數(shù)按斷聯(lián)情況考慮。對(duì)于瓷質(zhì)盤形絕緣子，尚需滿足正常運(yùn)行情況常年荷載狀態(tài)下安全系數(shù)不小于4.5。

絕緣子串承載力應(yīng)滿足式(18)的要求：

nTRk≥K1∑Gk

(18)

式中：n為絕緣子串?dāng)?shù)；∑Gk為絕緣子上的綜合荷載標(biāo)準(zhǔn)值，∑Gk=Gnk+G1k，其中Gnk為導(dǎo)線覆冰時(shí)的綜合載荷；G1k為絕緣子串覆冰時(shí)的綜合荷載。

導(dǎo)線覆冰時(shí)的綜合荷載為

(19)

式中：Lh、Lv分別為水平檔距和垂直檔距；W5k為導(dǎo)線覆冰時(shí)的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值；W3k為導(dǎo)線覆冰時(shí)的垂直荷載標(biāo)準(zhǔn)值。

2.1.2 抗力計(jì)算

將式(19)代入式(18)得到絕緣子串剛好滿足規(guī)范要求時(shí)的承載力：

(20)

單個(gè)絕緣子串的抗力標(biāo)準(zhǔn)值為

(21)

2.1.3 可靠指標(biāo)計(jì)算

絕緣子串的功能函數(shù)為

(22)

式中：Ri為第i個(gè)絕緣子串(由m個(gè)絕緣子串聯(lián)而成)的抗力；W5為導(dǎo)線覆冰時(shí)的風(fēng)荷載；W3為導(dǎo)線覆冰時(shí)的豎向荷載；G1為絕緣子串覆冰時(shí)的綜合荷載。

絕緣子串覆冰時(shí)綜合荷載的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差為

(23)

式中：kG1為絕緣子串覆冰時(shí)綜合荷載的均值系數(shù)，按表4取值；δG1為絕緣子串覆冰時(shí)綜合荷載的變異系數(shù)。

導(dǎo)線覆冰時(shí)豎向荷載和風(fēng)荷載的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為：

(24)

(25)

根據(jù)式(21)，第i個(gè)絕緣子串抗力的平均值為

(26)

導(dǎo)線覆冰時(shí)豎向荷載和風(fēng)荷載與絕緣子串覆冰時(shí)綜合荷載標(biāo)準(zhǔn)值的比值ρW3=ρW5=1～50。采用JC法計(jì)算絕緣子串的可靠指標(biāo)，單聯(lián)和雙聯(lián)絕緣子可靠指標(biāo)與ρW3和ρW5的關(guān)系如圖1所示(以m=50為例)，絕緣子的可靠指標(biāo)與絕緣子的聯(lián)數(shù)及一聯(lián)中絕緣子的數(shù)目有關(guān)。單聯(lián)的平均可靠指標(biāo)為3.463 4，雙聯(lián)為3.538 2，如表5所示。由圖1中可看出，絕緣子串的可靠指標(biāo)隨ρW3的增大而增大，隨ρW5的增大而減小。

圖1 不同ρW3、ρW5下絕緣子串的可靠指標(biāo)

2.2 金具可靠度校準(zhǔn)

2.2.1 規(guī)范設(shè)計(jì)表達(dá)式

DL/T 5092—1999《110～500 kV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》[20]規(guī)定的金具承載力驗(yàn)算公式為

(27)

式中：K1為金具機(jī)械強(qiáng)度安全系數(shù)，運(yùn)行情況時(shí)K1=2.5；Pk為金具的破壞荷載標(biāo)準(zhǔn)值；Pbk為金具正常運(yùn)行時(shí)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值。

2.2.2 金具抗力

為保證安全，規(guī)范規(guī)定金具在最大綜合荷重作用下需滿足式(28)：

(28)

若金具剛好滿足設(shè)計(jì)要求，則

(29)

2.2.3 可靠指標(biāo)計(jì)算

金具的功能函數(shù)為

(30)

式中：R為金具的抗力；W5、W3為導(dǎo)線覆冰時(shí)的風(fēng)荷載和豎向荷載。

(31)

(32)

根據(jù)式(29)，金具抗力的平均值為

(33)

根據(jù)實(shí)際輸電塔導(dǎo)線的計(jì)算分析，導(dǎo)線覆冰時(shí)風(fēng)荷載與垂直荷載標(biāo)準(zhǔn)值的比值取ρW53=0.1～10。采用JC法計(jì)算的金具的可靠指標(biāo)如圖2所示。由圖2可看出，ρW53<1時(shí)，可靠指標(biāo)β隨著ρW53的增大稍有降低；ρW53>1時(shí)，可靠指標(biāo)β隨著ρW53的增大而增大。金具的平均可靠指標(biāo)為3.556 7，見(jiàn)表5。

圖2 正常運(yùn)行狀況下金具的可靠指標(biāo)

2.3 導(dǎo)地線可靠度校準(zhǔn)

2.3.1 規(guī)范設(shè)計(jì)表達(dá)式

按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50545—2010《110 kV～750 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》[21]的規(guī)定，導(dǎo)地線的設(shè)計(jì)表達(dá)式為

(34)

式中：Tmax為導(dǎo)地線在弧垂最低點(diǎn)的最大張力設(shè)計(jì)值；Tp,k為導(dǎo)地線的拉斷力標(biāo)準(zhǔn)值；Kc為導(dǎo)地線的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，弧垂最低點(diǎn)不小于2.5，懸掛點(diǎn)不小于2.25。

2.3.2 抗力計(jì)算

根據(jù)規(guī)范GB 50545—2010的規(guī)定，滿足規(guī)范要求的最小拉斷力標(biāo)準(zhǔn)值為

(35)

式中：TGk為導(dǎo)地線自重產(chǎn)生的拉力標(biāo)準(zhǔn)值；TQik為第i個(gè)可變荷載產(chǎn)生的導(dǎo)地線拉力標(biāo)準(zhǔn)值。

2.3.3 可靠度計(jì)算

導(dǎo)地線受拉的功能函數(shù)可表示為

Z=R-TG-∑TQi

(36)

式中：R為導(dǎo)地線的抗力；TG為永久荷載產(chǎn)生的導(dǎo)地線拉力；TQi為第i個(gè)可變荷載產(chǎn)生的導(dǎo)地線拉力。

永久荷載對(duì)導(dǎo)地線產(chǎn)生的拉力的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差為

(37)

式中：kTG、δTG為永久荷載產(chǎn)生的導(dǎo)地線拉力的均值系數(shù)和變異系數(shù)，按表4取值。

第i個(gè)可變荷載產(chǎn)生的導(dǎo)地線拉力的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差為

(38)

式中：kTQi、δTQi分別為第i個(gè)可變荷載產(chǎn)生的導(dǎo)地線拉力的均值系數(shù)和變異系數(shù)，按表4取值。

導(dǎo)地線抗力的平均值為

(39)

考慮下面2種荷載組合。

(1)永久荷載與風(fēng)荷載組合。

(40)

根據(jù)式(39)，導(dǎo)地線抗拉斷力的平均值為

(41)

永久荷載與風(fēng)荷載組合(G+W)時(shí)，采用JC法計(jì)算的導(dǎo)地線的抗拉斷可靠指標(biāo)如圖3所示。由圖3可知，永久荷載和風(fēng)荷載組合下導(dǎo)地線抗拉斷可靠指標(biāo)隨著ρW的增大而降低，而且弧垂最低點(diǎn)的可靠指標(biāo)較懸掛點(diǎn)的可靠指標(biāo)大。其中，弧垂最低點(diǎn)和懸掛點(diǎn)的平均可靠指標(biāo)分別為4.895 8和4.468 8，見(jiàn)表5。

(2)永久荷載、風(fēng)荷載和覆冰荷載組合

永久荷載與風(fēng)荷載和覆冰荷載(G+W+I)組合時(shí)永久荷載的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差按式(37)計(jì)算。該組合時(shí)，風(fēng)荷載和覆冰荷載產(chǎn)生的導(dǎo)、地線拉力的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為

圖3 導(dǎo)、地線抗拉斷可靠指標(biāo)(永久荷載+風(fēng)荷載)

表5 絕緣子、金具和導(dǎo)地線的可靠度校準(zhǔn)結(jié)果

(42)

(43)

根據(jù)式(35)，導(dǎo)地線抗拉斷力的平均值為

(44)

永久荷載與風(fēng)荷載和覆冰荷載組合時(shí)，采用JC法計(jì)算的導(dǎo)地線的抗拉斷可靠指標(biāo)與ρWI和ρI的關(guān)系如圖4所示。由圖4可以看出，在永久荷載、風(fēng)荷載和覆冰荷載組合下，導(dǎo)地線抗拉斷可靠指標(biāo)隨ρWI的增大而增大，隨ρI的增大而減小?；〈棺畹忘c(diǎn)和懸掛點(diǎn)的平均可靠指標(biāo)分別為4.561 5和4.143 9，見(jiàn)表5。

圖4 導(dǎo)地線抗拉斷可靠指標(biāo)(永久荷載+風(fēng)荷載+覆冰荷載)

2.4 可靠度校核結(jié)果匯總

不同荷載效應(yīng)比時(shí)，絕緣子、金具和導(dǎo)地線可靠度校準(zhǔn)得到的平均可靠指標(biāo)如表5所示。

3 結(jié) 論

(1)絕緣子的可靠指標(biāo)與絕緣子的聯(lián)數(shù)及一聯(lián)中絕緣子的數(shù)目有關(guān)。一聯(lián)中絕緣子的數(shù)目按50考慮時(shí)，單聯(lián)的平均可靠指標(biāo)為3.463 4，雙聯(lián)為3.538 2。

(2)金具的平均可靠指標(biāo)為3.556 7。

(3)導(dǎo)地線的可靠指標(biāo)與荷載組合及設(shè)計(jì)中對(duì)弧垂最低點(diǎn)和懸掛點(diǎn)的要求有關(guān)。永久荷載與風(fēng)荷載組合時(shí)，弧垂最低點(diǎn)和懸掛點(diǎn)的平均可靠指標(biāo)分別為4.895 8和4.468 8；永久荷載、風(fēng)荷載與覆冰荷載，弧垂最低點(diǎn)和懸掛點(diǎn)的平均可靠指標(biāo)分別為4.561 5和4.143 9。

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(編輯：張媛媛)

ReliabilityCalibrationofInsulator,FittingandGroundWireinTransmissionLine

FENG Yunfen1, GONG Jinxin1, LI Hongnan1, ZHANG Ziyin2

(1. Faculty of Infrastructure Engineering Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning Province, China;2.State Power Economic Research Institute, Beijing 102209, China)

To set the reliability level of transmission line crossing high speed railway, the statistical parameters of the load and resistance of insulators, fittings and ground wires were analyzed and determined. And the reliabilities of these members designed based on the current code were calibrate by using FOSM (first order second moment) method with considering the probability distribution type of basic variables. It is indicated that the reliability index of insulator string depends on the parallel number of strings and the number of insulator in one string. The reliability indexes of single and double insulator string with 50 insulators in one string are 3.45 and 3.55 respectively. The average reliability index of fittings is 3.55. The reliability index of ground wire at the sag’s lowest point or suspension point are 4.90 and 4.45respectively, in the combination of permanent load and wind load; and 4.45 and 4.15 respectively, in the combination of permanent load, wind load and ice load. The reliability indexes of insulators, fittings and ground wires are larger than that of transmission tower.

transmission line; insulator; fitting; ground wire; reliability; calibration

國(guó)家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體基金項(xiàng)目(51121005)；國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(B3440912K006)；高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃資助項(xiàng)目(B08014)。

TM 732

： A

： 1000-7229(2014)05-0021-07

10.3969/j.issn.1000-7229.2014.05.004

2013-11-07

：2014-02-18

馮云芬(1982)，女，博士，主要從事工程結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)耐久性方面的研究工作，E-mail：fengyunfen@126.com；

貢金鑫(1964)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事工程結(jié)構(gòu)可靠度、數(shù)值分析及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性方面的研究工作，E-mail：gong_jx.vip@eyou.com；

李宏男(1958)，男，博士，長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，博士生導(dǎo)師，主要從事大跨越輸電塔體系的抗震計(jì)算理論、結(jié)構(gòu)減震控制、重大工程健康監(jiān)測(cè)與損傷評(píng)估等方面的研究工作，E-mail：hnli@dlut.edu.cn；

張子引(1971)，男，本科，高級(jí)工程師，主要從事輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)研究及電網(wǎng)工程評(píng)審和咨詢工作，E-mail：zhangziyin@chinasperi.sgcc.com.cn。