Design criteria of overhead transmission lines

Specifies the loading and strength requirements of overhead lines derived from reliability based design principles. The requirements apply to lines of 45 kV and above, but they can also be applied to lines with a lower nominal voltage. The design criteria apply to new lines, however many concepts can be used to address the reliability requirements for refurbishment and uprating of existing lines. Detailed design of line components such as towers, foundations, conductors or insulators are not covered in this document.

Critères de conception des lignes aériennes de transport

Ppécifie les critères de charge et de résistance mécanique des lignes aériennes en s'inspirant de principes de conception fondés sur la fiabilité. Ces critères sont valables pour les lignes présentant une tension nominale supérieure ou égale à 45 kV, mais peuvent aussi s'appliquer aux lignes dont la tension nominale est plus faible. Les critères de calcul énoncés dans la présente norme s'appliquent aux lignes nouvelles, mais un grand nombre des notions abordées peuvent également servir à répondre aux exigences de fiabilité des lignes existantes qui ont besoin d'être rénovées ou dont les performances sont à améliorer. Ne porte pas sur les détails de conception de composants de lignes tels que pylônes, fondations, conducteurs ou isolateurs.

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STANDARD 60826
Third edition
2003-10
Design criteria of overhead
transmission lines
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Third edition
2003-10
Design criteria of overhead
transmission lines
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60826  IEC:2003 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD .11
1 Scope .15
2 Normative references.15
3 Terms, definitions, symbols and abbreviations .17
3.1 Terms and definitions .17
3.2 Symbols and abbreviations .21
4 General .27
4.1 Objective .27
4.2 System design .29
4.3 System reliability .29
5 General design criteria.31
5.1 Methodology.31
5.2 Climatic load-strength requirements.37
6 Loadings.41
6.1 Description .41
6.2 Climatic loads, wind and associated temperatures .43
6.3 Climatic loads, ice without wind .61
6.4 Climatic loads, combined wind and ice loadings.71
6.5 Loads for construction and maintenance (safety loads).79
6.6 Loads for failure containment (security requirements).83
7 Strength of components and limit states .87
7.1 Generalities .87
7.2 General equations for the strength of components .89
7.3 Data related to the calculation of components.93
Annex A (informative) Technical information .103
A.1 Relations between load and strength.103
A.2 Strength of line components.143
A.3 Temperature measurements and their interpretation .145
A.4 Determination of the meteorological reference wind speed.149
A.5 Atmospheric icing.167
A.6 Combined wind and ice loadings .181
Annex B (informative) Application of statistical distribution functions to load and
strength of overhead lines.185
B.1 General.185
B.2 Climatic loads .185
B.3 Strength of components .197
B.4 Effect of span variation on load-strength relationship – Calculation of span use
factor .201

60826  IEC:2003 – 5 –
Annex C (informative) Statistical distribution and their application in probabilistic
design of transmission lines .215
C.1 Classical statistical distributions.215
C.2 Normal distribution (Gaussian distribution).215
C.3 Log-normal distribution.219
C.4 Gumbel distribution .223
C.5 Weibull distribution.227
C.6 Gamma distribution .231
C.7 Beta distribution, first type .237
C.8 Gamma function and its relationships.241
Figure 1 – Diagram of a transmission line .29
Figure 2 – Transmission line design methodology .33
Figure 3 – Combined wind factor G for conductors for various terrain categories and
c
heights above ground.51
Figure 4 – Span factor G .51
L
Figure 5 – combined wind factor G applicable to supports and insulator strings .53
t
Figure 6 – Definition of the angle of incidence of wind.57
Figure 7 – Drag coefficient C for lattice supports made of flat sided members .57
xt
Figure 8 – Drag coefficient C for lattice supports made of rounded members.59
xt
Figure 9 – Drag coefficient C of cylindrical elements having a large diameter .61
xtc
Figure 10 – Factor K related to the conductor diameter .65
d
Figure 11 – Factor K related to the conductor height .67
h
Figure 12 – Typical support types.69
Figure 13 – Equivalent cylindrical shape of ice deposit.77
Figure 14 – Simulated longitudinal conductor load (case of a single circuit support).87
Figure 15 – Diagram of limit states of line components.89
Figure A.1 – Relations between load and strength.105
Figure A.2 – Relations between loads and strengths .119
Figure A.3 – Failure probability P = (1 – P ) for various distributions of Q and R, for T
f s
= 50 years.121
Figure A.4 – Failure probability P = (1 – P ) for various distributions of Q and R, for T
f s
= 150 years.121
Figure A.5 – Failure probability P = (1 – P ) for various distributions of Q and R, for T
f s
= 500 years.123
Figure A.6 – Coordination of strength by using different exclusion limits .133
Figure A.7 – Relationship between meteorological wind velocities at a height of 10 m
depending on terrain category and on averaging period .153
Figure A.8 – Wind action on conductors and resultant wind load on support.161

60826  IEC:2003 – 7 –
Figure A.9 – Type of accreted in-cloud icing as a function of wind speed and
temperature .173
Figure A.10 – Strategy flow chart for utilizing meteorological data, icing models and
field measurements of ice loads .177
Figure B.1 – Fitting of Gumbel distribution with wind data histogram .187
Figure B.2 – Fitting of Gumbel distribution with yearly minimum temperature histogram .193
Figure B.3 – Fitting of Gamma distribution with ice load histogram.195
Figure B.4 – Fitting data from in-cloud icing with Gumbel distribution .197
Figure B.5 – Fitting of Weibull distribution with strength data of lattice supports.199
Figure C.1 – Probability density function of standardized normal distribution.219
Figure C.2 – Probability density function of standardized log-normal distribution.223
Figure C.3 – Probability density function of standardized Gumbel distribution .227
Figure C.4 – Probability density function of standardized Weibull distribution for
parameter p = 0,5; 1,0 and 2,0 .231
Figure C.5 – Probability density function of standardized Gamma distribution
for parameter p = 0,5; 1,0 and 2,0 .235
Figure C.6 – Probability density function of standardized beta distribution for
parameters r = 5,0, t = 5,5; 6,0 and 7,0 .239

Table 1 – Reliability levels for transmission lines.35
Table 2 – Default γ factors for adjustment of climatic loads in relation to return period
T
T vs. 50 years .39
Table 3 – Design requirements for the system.39
Table 4 – Classification of terrain categories.45
Table 5 – Correction factor τ of dynamic reference wind pressure q due to altitude
and temperatures .47
Table 6 – Non-uniform ice loading conditions .
...


NORME CEI
INTERNATIONALE 60826
Troisième édition
2003-10
Critères de conception des lignes
aériennes de transport
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CEI 60826:2003(F)
Numérotation des publications
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amendements sont disponibles. Par exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2
indiquent respectivement la publication de base, la publication de base incorporant
l’amendement 1, et la publication de base incorporant les amendements 1 et 2
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ments et corrigenda. Des informations sur les sujets à l’étude et l’avancement des
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Troisième édition
2003-10
Critères de conception des lignes
aériennes de transport
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– 2 – 60826  CEI:2003
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS .10
1 Domaine d'application.14
2 Références normatives .14
3 Termes, définitions, symboles et termes abrégés.16
3.1 Termes et définitions .16
3.2 Symboles et termes abrégés.20
4 Principes généraux .26
4.1 Objectif.26
4.2 Conception du système .28
4.3 Fiabilité du système.28
5 Critères généraux de conception .30
5.1 Méthodologie .30
5.2 Prescriptions relatives à la relation charge climatique/résistance.36
6 Charges.40
6.1 Description .40
6.2 Charges climatiques, vent et températures associées.42
6.3 Charges climatiques, givre sans vent.60
6.4 Charges climatiques, vent et givre combinés .70
6.5 Charges de construction et d'entretien (sécurité du personnel) .78
6.6 Charges à prendre en compte pour la limitation des défaillances
(sécurité structurale).82
7 Résistance des composants et états limites .86
7.1 Généralités.86
7.2 Equations générales de résistance des composants .88
7.3 Données relatives au calcul des composants.92
Annexe A (informative) Informations techniques.102
A.1 Relations entre charge et résistance .102
A.2 Résistance des composants de ligne .142
A.3 Mesurage des températures et interprétation des mesures.144
A.4 Détermination de la vitesse de référence météorologique du vent .148
A.5 Givrage atmosphérique .166
A.6 Charges de vent et de givre combinées.180
Annexe B (informative) Application des fonctions de distribution statistique au calcul
de la charge et de la résistance des lignes aériennes.184
B.1 Généralités .184
B.2 Charges climatiques.184
B.3 Résistance des composants.196
B.4 Effet de la variation des portées sur la relation charge-résistance – Calcul du
facteur d’utilisation de portée .200

– 4 – 60826  CEI:2003
Annexe C (informative) Distributions statistiques et leur application à la conception
probabiliste des lignes de transport.214
C.1 Distributions statistiques classiques .214
C.2 Distribution normale (distribution de Gauss).214
C.3 Distribution log-normale .218
C.4 Distribution de Gumbel.222
C.5 Distribution de Weibull .226
C.6 Distribution gamma .230
C.7 Distribution bêta, premier type .236
C.8 La fonction gamma et ses relations .240
Figure 1 – Schéma d’une ligne de transport .28
Figure 2 – Méthodologie pour la conception des lignes de transport.32
Figure 3 – Facteur combiné de vent G pour les conducteurs, en fonction de
c
différentes catégories de terrains et hauteurs au-dessus du sol .50
Figure 4 – Facteur de portée G .50
L
Figure 5 – Facteur combiné de vent G applicable aux supports et aux chaînes
t
d'isolateurs .52
Figure 6 – Définition de l’angle d’incidence du vent.56
Figure 7 – Coefficient de traînée C pour les supports réalisés en treillis composés
xt
de barres à bords plats .56
Figure 8 – Coefficient de traînée C pour les supports réalisés en treillis et composés
xt
de barres arrondies.58
Figure 9 – Coefficient de traînée C d’éléments cylindriques de diamètre important .60
xtC
Figure 10 – Facteur K relatif au diamètre du conducteur .64
d
Figure 11 – Facteur K relatif à la hauteur des conducteurs.66
h
Figure 12 – Types de supports .68
Figure 13 – Forme cylindrique équivalente du dépôt de givre .76
Figure 14 – Simulation de la charge longitudinale exercée sur un conducteur (pour un
support à un seul circuit).86
Figure 15 – Schéma des états limites des composants de lignes.88
Figure A.1 – Relations entre charge et résistance .104
Figure A.2 – Relations entre charge et résistance .118
Figure A.3 – Probabilité de défaillance P = (1 – P ) pour différentes distributions de Q
f s
et R, avec T = 50 ans.120
Figure A.4 – Probabilité de défaillance P = (1 – P ) pour différentes distributions de Q
f s
et R, avec T = 150 ans .120
Figure A.5 – Probabilité de défaillance P = (1 – P ) pour différentes distributions de Q
f s
et R, avec T = 500 ans .122
Figure A.6 – Coordination de résistance par le recours à des limites d’exclusion
différentes.132
Figure A.7 – Relation entre les vitesses météorologiques du vent à 10 m de hauteur,
en fonction de la catégorie de terrain et de la période d’intégration.152
Figure A.8 – Action du vent sur les conducteurs et charge de vent résultante sur le
support.160

– 6 – 60826  CEI:2003
Figure A.9 – Types de givre formé par le brouillard givrant, en fonction de la vitesse
du vent et de la température .172
Figure A.10 – Synoptique de la stratégie d’utilisation de données météorologiques,
des modèles de givrage et des mesures sur site des charges de givre.176
Figure B.1 – Ajustement de la distribution de Gumbel avec un histogramme des
données de vent.186
Figure B.2 – Ajustement de la distribution de Gumbel et d’un histogramme des
températures minimales annuelles .192
Figure B.3 – Ajustement de la distribution gamma et d’un histogramme de charge de
givre.194
Figure B.4 – Ajustement de données relatives au brouillard givrant à la distribution de
Gumbel .196
Figure B.5 – Ajustement de la distribution de Weibull aux données sur la résistance
des supports en treillis .198
Figure C.1 – Fonction de densité de probabilité de la distribution normale standardisée .218
Figure C.2 – Fonction de densité de probabilité de la distribution log-normale
standardisée .222
Figure C.3 – Fonction de densité de probabilité de la distribution de Gumbel
standardisée .
...


NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
INTERNATIONAL
Troisième édition
STANDARD
Third edition
2003-10
Critères de conception des lignes
aériennes de transport
Design criteria of overhead
transmission lines
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 60826:2003
Numérotation des publications Publication numbering
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are
sont numérotées à partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 issued with a designation in the 60000 series. For
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Editions consolidées Consolidated editions
Les versions consolidées de certaines publications de la The IEC is now publishing consolidated versions of its
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exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
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base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
Informations supplémentaires Further information on IEC publications
sur les publications de la CEI
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Critères de conception des lignes
aériennes de transport
Design criteria of overhead
transmission lines
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– 2 – 60826  CEI:2003
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS .10
1 Domaine d'application.14
2 Références normatives .14
3 Termes, définitions, symboles et termes abrégés.16
3.1 Termes et définitions .16
3.2 Symboles et termes abrégés.20
4 Principes généraux .26
4.1 Objectif.26
4.2 Conception du système .28
4.3 Fiabilité du système.28
5 Critères généraux de conception .30
5.1 Méthodologie .30
5.2 Prescriptions relatives à la relation charge climatique/résistance.36
6 Charges.40
6.1 Description .40
6.2 Charges climatiques, vent et températures associées.42
6.3 Charges climatiques, givre sans vent.60
6.4 Charges climatiques, vent et givre combinés .70
6.5 Charges de construction et d'entretien (sécurité du personnel) .78
6.6 Charges à prendre en compte pour la limitation des défaillances
(sécurité structurale).82
7 Résistance des composants et états limites .86
7.1 Généralités.86
7.2 Equations générales de résistance des composants .88
7.3 Données relatives au calcul des composants.92
Annexe A (informative) Informations techniques.102
A.1 Relations entre charge et résistance .102
A.2 Résistance des composants de ligne .142
A.3 Mesurage des températures et interprétation des mesures.144
A.4 Détermination de la vitesse de référence météorologique du vent .148
A.5 Givrage atmosphérique .166
A.6 Charges de vent et de givre combinées.180
Annexe B (informative) Application des fonctions de distribution statistique au calcul
de la charge et de la résistance des lignes aériennes.184
B.1 Généralités .184
B.2 Charges climatiques.184
B.3 Résistance des composants.196
B.4 Effet de la variation des portées sur la relation charge-résistance – Calcul du
facteur d’utilisation de portée .200

60826  IEC:2003 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD .11
1 Scope .15
2 Normative references.15
3 Terms, definitions, symbols and abbreviations .17
3.1 Terms and definitions .17
3.2 Symbols and abbreviations .21
4 General .27
4.1 Objective .27
4.2 System design .29
4.3 System reliability .29
5 General design criteria.31
5.1 Methodology.31
5.2 Climatic load-strength requirements.37
6 Loadings.41
6.1 Description .41
6.2 Climatic loads, wind and associated temperatures .43
6.3 Climatic loads, ice without wind .61
6.4 Climatic loads, combined wind and ice loadings.71
6.5 Loads for construction and maintenance (safety loads).79
6.6 Loads for failure containment (security requirements).83
7 Strength of components and limit states .87
7.1 Generalities .87
7.2 General equations for the strength of components .89
7.3 Data related to the calculation of components.93
Annex A (informative) Technical information .103
A.1 Relations between load and strength.103
A.2 Strength of line components.143
A.3 Temperature measurements and their interpretation .145
A.4 Determination of the meteorological reference wind speed.149
A.5 Atmospheric icing.167
A.6 Combined wind and ice loadings .181
Annex B (informative) Application of statistical distribution functions to load and
strength of overhead lines.185
B.1 General.185
B.2 Climatic loads .185
B.3 Strength of components .197
B.4 Effect of span variation on load-strength relationship – Calculation of span use
factor .201

– 4 – 60826  CEI:2003
Annexe C (informative) Distributions statistiques et leur application à la conception
probabiliste des lignes de transport.214
C.1 Distributions statistiques classiques
...

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