Q GDW 11689-2017 《架空线路导、 地线振动疲劳试验方法》.pdf

1、ICS 29.240 Q/GDW 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 Q/GDW 11689 2017 架空线路导、地线振动疲劳试验方法 Conductor and groundwire fatigue test methods for overhead lines 2018 - 02 - 12 发布 2018 - 02 - 12 实施 国家电网公司 发布 Q/GDW 11689 2017 I 目 次 前 言 . II 1 范围 . 1 2 术语 和 定义 . 1 3 符号 和 缩 略 语 . 1 4 试验技术条件 . 2 4.1 试验张力 . 2 4.2 试验档距 . 2 4.3 振动强

2、度 参数要求 . 2 4.3.1 振动强度参数说明 . 2 4.3.2 振动角 . 2 4.3.3 理论弯曲应力 . 2 4.3.4 理论动态应力 . 3 4.4 振动次数 . 3 5 试验设备 . 3 5.1 振动台 . 3 5.2 数据 采集系统 . 3 6 试验步骤 . 3 6.1 试件的制备 . 3 6.2 连接金具的准备 . 3 6.3 试验 . 3 7 试验判定 . 4 附录 A（资料性附录） 示意图 5 编制说明 6 Q/GDW 11689 2017 II 前 言 为规范架空线路导、地线振动疲劳试验方法，制定本标准 。 本标准由 国家电网公司基建部提出并解释 。 本标准由国家电网

3、公司 科技 部归口 。 本标准 起草单位： 中国电力科学研究院 。 本标准主要起草人： 齐翼、 张昭 、 尹泉 、 王景朝、董玉明 本标准 首次发布 。 本标准在执行过程中的意见或建议反馈至国家电网公司科技部。 Q/GDW 11689 2017 1 架空线路导、地线振动疲劳试验方法 1 范围 本标准规定了架空线路导、地线振动疲劳的试验方法。 本标准适用于架空线路用各类裸绞线。 2 术语 和 定义 下列术语 和 定义适用于本 文件 。 2.1 有效 试验 档距 effective test span 悬垂线夹出口到试验台另一端线夹出口之间的 绞线 长度。 2.2 振动角 vibration an

4、gular 试验 绞线 振动到最大位移时，线夹出口处 绞 线 轴线与水平线的夹角 ，用 表示 。 2.3 振动频率 vibration frequency 试验绞线发生稳定谐振时，单位时间内的振动次数，用 f 表示。 2.4 波腹振幅 antinode amplitude 试验 绞线 发生稳定谐振时，两波节点间的峰值 ，用 ymax表示 。 2.5 弯曲振幅 bending amplitude 档 内距离线夹出口 89mm处 ， 绞线 振动的峰峰值 ，用 Yb表示 。 2.6 理论 弯曲应力 idealized bending stress 根据所测弯曲振幅计算的交变应 力。 2.7 理论 动

5、 态 应力 idealized dynamic stress 根据 f 和 ymax测量结果计算得到的交变应力。 3 符号 和 缩 略 语 Q/GDW 11689 2017 2 下列符号和缩略语适用于本文件。 p：峰值，波动 的 波峰值或波谷值的绝对值 。 p-p： 峰峰值，波动的波峰值与波谷值之差 。 LPC： 绞线 与线夹接触 的 末端点 （ Last Point of Contact） 。 4 试验技术条件 4.1 试验张力 试验张力选择该试验绞线额定 拉断力的 25%， 对于大跨越导线或其他特殊地区用导线，可以按其他要求协商选取， 并在结论中注明张力的取值。 4.2 试验档距 试验 绞

6、线 的有效 试验 档距不小于 35m。 4.3 振动强度 参数要求 4.3.1 振动强度参数说明 本标准提供了 4.3.2、 4.3.3和 4.3.4中规定的三种振动强度参数。试验时，选择其中任意一个参数作为控制条件进行试验。 4.3.2 振动角 一般选取 25 35，如委托方有其他要求，可以按其要求协商选取 ，并在结论中注明振动角的取值。 振动角的计算如 式 (1)： max2tan y (1) 式 中： 绞线 振动角 （） ； 振动波长 （ m） ； ymax 波腹振幅（ m） 。 4.3.3 理论 弯曲应力 LPC点所在截面最外层线股所受 理论 弯曲应力 计算如 式 (2)： b-p x

7、 aba Y)pxe( dpE)Y( +14=2- (2) 式 中 ： a 理论 弯曲应力 （ Pa） ； Yb 弯曲振幅（ m） ； Ea 绞线 最外层线股材料 弹性模量 （ Pa） ； d 最外层线股直径（ m） ； p EIH= ； Q/GDW 11689 2017 3 H 试验环境下的 绞线 张力（ N） ； EI 试验 绞线 所有单线抗弯刚度总和（ N m2） ； x 测点与 LPC点距离 ， 一般取 89mm（ mm） 。 4.3.4 理论 动 态 应力 在 某些情况下， 波腹 振幅 ymax和频率 f 的乘积 fymax更为实用。此时，理论 动 态 应力 )( maxfya 的

8、计算如 式 (3)： m a xm a x EI= fymdEfy aa )(3) 式 中 ： aE 绞线 最外层线股材料 弹性模量 （ Pa） ； d 最外层线股直径（ m） ； f 振动频率（ Hz） ； m 单位长度 绞线 的质量（ kg/m） ； EI 试验 绞线 所有单线抗弯刚度总和（ N m2） 。 4.4 振动次数 本标准推荐振动次数为 3107次，如委托方有其他要求或者所试样品并非新品，可以视具体情况确定振动次数。 5 试验设备 5.1 振动台 振动台 应能保证试验绞线在 10 60Hz范围 内正常振动 ，并具有闭环和开环的控制功能。 5.2 数据采集系统 数据采集系统应包括对

9、绞线振动系统的激振速度、绞线波腹振 幅、绞线振动次数等进行 实时采集和处理 等功能 。 6 试验步骤 6.1 试件的制备 选择 在 无松散、无损伤的绞线线段上截取 3根试件， 试件长度 为 有效 试验 档距长度和绞线固定端到支撑部分的长度 之和 。在切线和准备 试验 过程中应注意不损伤试件，防止绞线层间移动。 6.2 连接金具的准备 连接金具的强度应足以承受绞线的载荷，并且应 有一定安全系数， 一般 不小于 2.5。 6.3 试验 Q/GDW 11689 2017 4 连接振动台，激振 绞线 ，调一个合适的谐振频率，找到距端部最近的一个波腹点，停止激振，测取半波长。在距端部最近的 绞线 波腹点

10、安装 加 速度传感器。调试测试通道。 在 数据采集软件输入试验参数，开始试验，绞线振动 疲劳 试验台结构如图 1所示。 1.固定端 2.悬垂线夹 3.加速度传感器 4.激振台 5.张拉端 6.力传感器 7.试验样品 图 1 绞 线疲劳试验档布置示意图 7 试验判定 当试件振动 振动 到 3107次时，打开线夹，观察绞线外观并剥层检查，如果未发现任何单线发生断股情况，则判定试件的疲劳性能合格，否则为不合格。 Q/GDW 11689 2017 5 A A 附 录 A （资料性附录） 示意图 A.1 绞线 /线夹系统 L PC 点 图 A.1 绞线 、线夹连接示意 A.2 弯曲幅 值测量点 Yb/2

11、x = 89m m 图 A.2 绞线 弯曲模型 Q/GDW 11689 2017 6 架空线路导、 地线 振动疲劳试验方法 编 制 说 明 Q/GDW 11689 2017 7 目 次 1 编制背景 8 2 编制主要原则 8 3 与其他标准文件的关系 8 4 主要工作过程 8 5 标准结构和内容 9 6 条文说明 9 Q/GDW 11689 2017 8 1 编制背景 本标准依据关于下达 2016 年度国家电网公司 第一批 技术标准制修订计划的通知 (国家电网科 2015 1240号文 )的要求编写。 在架空线路工程中，绞线的疲劳特性是衡量线路质量的重要指标。目前所有在运行的绞线尺寸和类型中，

12、因疲劳试验数据的获取所需的成本很高，只有一部分绞线进行了疲劳试验。试验中，绞线疲劳不能简单地通过所用材料的 疲劳特性和所受应力计算得到。疲劳是与振动强度相关参数的函数，而与引起绞线断股的应力及应力组合关系则较小，某一尺寸绞线的试验数据并不一定适用于其他型号的绞线。因此绞线的疲劳特性必须由疲劳试验确定。试验必须在尽可能接近实际所受载荷的绞线 /线夹系统中进行 ，目前国家尚无标准和规范。 随着特高压输电线路的发展，以及新型导线的研制，旧标准 Q/ FSDYS 007 2007 架空线路导、地线振动疲劳试验方法已不能满足工程应用的要求 。 标准 IEC 62568-2015/Ed1 Overhead

13、 lines-Method for fatigue testing of conductors发布后，新的振动强度参数 标准可以应用到导线疲劳试验中。 基于以上原因，编写了本标准以规范导、地线的振动疲劳试验。 2 编制主要原则 本标准 主要 根据以下原则 编制 ： a) 遵循全面、准确 、 规范的理念 。 b) 体现创新性和传承性。 c) 具有较强的针对性和可操作性。 d) 明确架空 线路 导、地线疲劳试验设备、试验步骤和试验结果判定方法 。 e) 全面规定 架空 线路 导、地线疲劳试验技术条件，特别是振动强度的评定标准 。 3 与其他标准文件的 关系 本标准与相关技术领域的国家现行法律、法规

14、和政策保持一致。 本标准不涉及专利、软件著作权等知识产权使用问题。 本标准主要 参考 文件 ： GB/T 2900.51 1998 电工术语 架空线路 GB 50545 2010 110kV750kV架空输电线路设计规范 GB 50665 2011 1000kV架空输电线路设计规范 GB 50790 2013 800kV直流架空输电线路设计规范 IEC 62568 2015/Ed1 Overhead lines-Method for fatigue testing of conductors 4 主要工作过程 2016 年 1 月，按照公司技术标准制修订计划要求，组建编写组，编制工作大纲 ，明

15、确 分工。 2016 年 4 月 ，编写组提交编写大纲及工作计划。 2017 年 3 月， 形成 征求意见稿。 2017 年 5 月， 中国电力科学研究院 将 架空线路导、地线振动疲劳试验方法 征求意见稿发给 11家单位广泛征求意见，并根据征求到的意见对征求意见稿进行了修改和完善。 2017 年 6 月，修改形成了标准送审稿。 2017 年 8 月， 公司工程建设技术标准专业工作组组织召开了标准审查会，审查结论为：同意修 改后报批。 Q/GDW 11689 2017 9 2017 年 9 月，修改形成标准报批稿 。 5 标准结构和内容 本标准按照 国家电网公司技术 标准 管理办法 （国家电网企

16、管 2014 455号文） 的要求编写 。 本标准主题章分为 4章，由 试验技术条件 、 试验设备 、 试验步骤和试验判定 组成。首先， 有效 试验档距 、 振动角 、 振动频率、波腹振幅、弯曲振幅、理论弯曲应力 和 理论动态应力等术语的定义 进行了描述；在此基础上，对 架空 线路 导、地线疲劳试验中及试验结果判定中用到的缩写符号及字母 等进行了规定；并着重对 试验技术条件、试验设备和试验步骤 进行了说明；最后提出了 架空 线路 导、地 线疲劳试验结果判定的方法 。 本标准适用于架空线路用各类裸绞线 ， 规范了绞线疲劳试验方法、判定依据， 有利于生产厂家、科研院所参考进行导、地线等的试验。 6

17、 条文说明 本标准第 1章 中，由于导线种类的增加，逐种类列举会造成列举不全或条款过于冗长复杂的问题。本次修订将原条款“ 本标准适用于架空电力线路用钢芯铝绞线、钢绞线及用于架空电力线路的单一绞线或组合绞线。 ”更改为“ 本标准适用于架空线路用各类裸绞线。 ”。 本标准 第 4.1条 中， 为满足新型导线研制的工程需求，该条款由 “ 试验用张力选择绞线计算拉断力的 25%” 变更为 “ 根据 架空输电线路设计规范试验张力选择该试验绞线额定 拉断力的 25%。 对于大跨越导线或其他特殊地区用导线，可以按其他要求协商选取， 并在结论中注明张力的取值 ” 。考虑架线压接损失将 “ 计算拉断力 ” 变更

18、为 “ 额定拉断力 ” ， 约定了绞线试验张力的取值。 考虑到一些特殊地区导线平均运行张力较特殊，本次修订中添加了特殊地区导地线振动疲劳试验时，张力的选取需要特殊考虑的条款。 本标准第 4.3条 中， 提供了三种振动强度 参数 。 第 4.3.1节中通过调节绞线振动波长和振幅控制振动角在 25 35 之间，振幅和频率的取值须保证振动角在允许的范 围内； 第 4.3.2节中通过控制线夹出口弯曲振幅使绞线理论弯曲应力保证疲劳应力即为 a 在绞线疲劳应力范围内； 第 4.3.3节中通过联合控制频率和振幅使得绞线理论动态应力保证疲劳应力即为 a 在绞线疲劳应力范围内。 其中 第 4.3.2和 第 4.

19、3.3节中提到绞线疲劳应力的计算方法见第二版电力工程高压送电线路设计手册中 第三章第六节第（三）部分第 2条“ 影响疲劳极限的因素 ” 中提到的方法。 试验时可根据试验条件及测量条件选择其中一种方法进行试验。 本标准第 7条 中，考虑到试验过程中打开线夹观察导线是否发生断股，会对试验结果造成影响。将原条款“ 当试件振动到 2107次时，打开线夹观察，如果发现绞线表层单线发现有断股，则试验结束，并判定试件疲劳性能不合格；如果没有发现断股则继续进行试验， 当试件振动 振动到 3107次时，观察绞线外观并剥层检查，如果未发现任何单线发生断股情况，则判定试件的疲劳性能合格。 ”更改为“ 当试件振动 振动到 3107次时，打开线夹，观察绞线外观并剥层检查，如果未发现任何单线发生断股情况，则判定试件的疲劳性能合格，否则为不合格。 ” 。 _