该项目属于电气工程、工程结构多学科交叉研究范畴。

构架避雷针是新建变电站主要防雷形式。2008年，柔性节点避雷针作为典型设计在电网大面积推广应用，累计应用千余座变电站。2008年-2015年，宁夏银川750千伏变电站、河南湛河500千伏变电站、甘肃敦煌750千伏变电站、新疆750千伏烟屯变电站相继发生构架避雷针发生折断事故，砸坏大片变压器、开关、母线等电气设备，导致大面积停电，严重威胁国民经济安全。

构架避雷针折断主要发生在构架柔性节点和法兰变截面母材或焊缝处和紧固件连接处，主要是风偏以及风振导致，涉及设计、制造、安装等环节。该项目通过理论计算、风洞试验和真型试验等手段，从故障原因分析入手，研究了避雷针设计规范的适应性和柔性节点安全性，提出了解决方法，消除了设备隐患。取得成果及应用成效如下：

（1）提出新的单杆式避雷针动静载荷安全系数比值关系，提出了单杆避雷针抗风振设计原则。总结得出单管避雷针风载荷考虑动力效应时动静安全系数之比为0.52-0.80，按照标准折算动载荷安全系数为0.41-0.64。修正了行标《变电站建筑结构设计规范》中动载荷安全系数（0.7），并针对典型设计风致振动规律，提出了区段性减小长径比，增大相邻区段直径差等设计优化方法。

（2）提出了针对构架避雷针柔性节点带负荷加固方案，将避雷针柔性节点的安全系数提高8倍。经安全评定，典型设计方案在1/4-1/2载荷下即发生屈服和开裂的问题，存在严重安全隐患。通过研究和真型验证提出了构架避雷针现场焊接加固方法，消除了安全隐患。一个站的避雷针不停电加固施工费用0.5万元，直接费用需要700余万元，可提升效益1400倍。

（3）提出了螺栓紧固力矩的上限范围，弥补了安装标准没有力矩上限的空白，避免紧固件安装及运行中的过载问题，减少了紧固件断裂导致的避雷针折断问题。

加固技术已经在河南省18个地市公司和省电力检修公司开展应用和验证，成功消除了46座超高压变电站216支避雷针重大安全隐患，平均每个变电站可避免经济损失705.6万元，累计可以减少损失3.24亿元。加固技术可以推广应用到国网公司千余座变电站相同结构，应用前景巨大。

成果已经应用于2018版国网公司“十八项反事故措施”中，在全国网范围内推广，弥补了了典型设计缺陷，提升了电网安全性和可靠性。

通过项目研究，发表EI论文1篇，中文核心期刊论文7篇，发明专利3项、实用新型专利1项。

成果说明

该项目在河南省电力公司范围内500千伏、220千伏和110千伏变电站均有应用，累计在46个变电站消除了216支避雷针安全隐患。 其中，许昌供电公司利用国网河南省电力公司电力科学研究院科研项目“避雷针柔性节点安全评定研究与应用”提供的处理方案，完成了220千伏兴国寺变电站、220千伏汉魏变电站、110千伏横山变电站、110千伏杜村变电站、110千伏青汇变电站、110千伏田庄变电站、110千伏建安变电站、220千伏彭庄变电站等8座变电站构架避雷针加固工作，消除了安全隐患。避雷针倾倒导致的设备停运故障，平均处

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