強(qiáng)風(fēng)地區(qū)500kV同塔雙回輸電線路復(fù)合材料橫擔(dān)桿塔應(yīng)用設(shè)計(jì)研究

杜穎

摘? 要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，土地需求不斷增加，土地資源日益稀缺。受城鄉(xiāng)規(guī)劃及線路走廊制約，目前輸電線路走廊選擇日益困難，走廊清理難度不斷增大。有鑒于此，試驗(yàn)復(fù)合橫擔(dān)結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼橫擔(dān)結(jié)構(gòu)，不僅能夠減小線路走廊寬度、降低走廊清理難度，同時(shí)還能降低塔高、節(jié)約塔材，從而取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。文章對(duì)復(fù)合橫擔(dān)在臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)的應(yīng)用開展研究，對(duì)復(fù)合橫擔(dān)桿塔進(jìn)行技術(shù)分析，優(yōu)化桿塔的塔頭尺寸設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：復(fù)合橫擔(dān);輸電線路;塔頭間隙

中圖分類號(hào)：TM726? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）05-0085-02

Abstract： With the rapid development of our national economy， the demand for land is increasing， and land resources are increasingly scarce. Restricted by urban and rural planning and line corridors， the selection of transmission line corridors is becoming more and more difficult， and corridor cleaning is becoming more and more difficult. In view of this， testing the composite cross-pole structure instead of the traditional steel cross-pole structure can not only reduce the width of the line corridor， reduce the difficulty of corridor cleaning， but also reduce the tower height and save tower materials， thus achieving good social and economic benefits. In this paper， the application of composite cross-load in typhoon-prone areas is studied， the technical analysis of the composite cross-load tower is carried out， and the head size design of the tower is optimized.

Keywords： composite cross pole; transmission line; tower head air gap

1 國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)外關(guān)于復(fù)合橫擔(dān)、復(fù)合桿塔的研究起步較早。上世紀(jì)60年代，日本開展了關(guān)于玻璃纖維增強(qiáng)塑料（FRP）材料用于輸電線路橫擔(dān)的研究，希望解決風(fēng)偏所引起的閃絡(luò)問題，而在實(shí)際應(yīng)用中確實(shí)取得了很好的效果。美國(guó)的Sharkspeare公司研制開發(fā)的復(fù)合材料桿塔，主要安裝應(yīng)用在高鹽霧腐蝕并經(jīng)常遭受颶風(fēng)的夏威夷島上，至今為止已經(jīng)服役40多年，目前仍在使用。美國(guó)Ebert公司于1996年在加利福尼亞南海岸230kV線路中安裝了3基全復(fù)合材料雙回路試驗(yàn)桿塔，以抵御海岸地區(qū)腐蝕自然環(huán)境的嚴(yán)酷考驗(yàn)，已運(yùn)行10多年。加拿大RS公司于20世紀(jì)90年代中期開始開發(fā)和應(yīng)用復(fù)合材料電桿，應(yīng)用于歐美地區(qū)并制定了復(fù)合材料輸電桿塔的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

目前復(fù)合材料桿塔應(yīng)用研究成果已在國(guó)內(nèi)多個(gè)省市線路中得到試點(diǎn)應(yīng)用，有浙江舟山、北京西湖、福建平潭高山110千伏送電工程;江蘇茅薔、上海練塘220千伏線路工程;湖北±500千伏荊門換流站接地極工程;新疆至西北聯(lián)網(wǎng)二通道750千伏線路工程等，可以看出，在近年來復(fù)合材料桿塔在國(guó)內(nèi)的研發(fā)和應(yīng)用取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

2 工程設(shè)計(jì)邊界條件

本研究主要依托湛江沿海地區(qū)在建的500kV同塔雙回線路工程，其工程主要設(shè)計(jì)條件如下：

（1）雙回路，海拔高度按小于1000m考慮，平地。

（2）導(dǎo)線采用4×JL1/LHA1-535/240高導(dǎo)電率鋁合金芯鋁絞線，地線采用OPGW-120-12-1-4光纜，其參數(shù)如表1。

（3）設(shè)計(jì)基本風(fēng)速為37m/s（50年一遇，10m高）。

（4）污區(qū)選擇：本工程全線按e級(jí)污區(qū)配置絕緣。

（5）桿塔選擇：本工程主要選擇南網(wǎng)500kV桿塔標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)5G2W8模塊。

3 復(fù)合橫擔(dān)桿塔塔頭形式選擇

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)復(fù)合橫擔(dān)桿塔研究成果，復(fù)合橫擔(dān)塔頭設(shè)計(jì)主要有“常規(guī)型”和“緊縮型”方案。“常規(guī)型”設(shè)計(jì)方案其復(fù)合橫擔(dān)與桿塔主材直接連接，結(jié)構(gòu)形式與5G2W8-ZGV2相似，在結(jié)構(gòu)受力、施工難易和投資上具有一定優(yōu)勢(shì)?！熬o縮型”設(shè)計(jì)方案由于在主材上布置縱向支架，復(fù)合橫擔(dān)與縱向支架相連，該方式可進(jìn)一步壓縮路徑走廊，節(jié)約用地。

3.1 常規(guī)型桿塔塔頭布置方案

由于復(fù)合橫擔(dān)兩端均為金屬構(gòu)件，在塔頭設(shè)計(jì)時(shí)，復(fù)合橫擔(dān)需滿足立面間隙圓、復(fù)合材料最小絕緣長(zhǎng)度B和橫擔(dān)端部金屬構(gòu)件雷電間隙R等要求，具體如圖1所示。

圖1中，A1為橫擔(dān)端部金屬件長(zhǎng)度，A2為橫擔(dān)根部金屬件長(zhǎng)度。

由圖1可知，復(fù)合橫擔(dān)直線塔的塔頭尺寸必須同時(shí)符合上述三項(xiàng)控制條件（立面間隙圓、復(fù)合材料最小絕緣長(zhǎng)度B和橫擔(dān)端部金屬構(gòu)件雷電間隙R），方能滿足電氣使用要求。低海拔無冰區(qū)和高海拔輕冰區(qū)的R、B值如表2所示。

由圖1及表2可知，常規(guī)型桿塔的橫擔(dān)長(zhǎng)度由“復(fù)合材料最小絕緣長(zhǎng)度B”控制，低海拔無冰區(qū)時(shí)兩邊下橫擔(dān)導(dǎo)線水平間距19m，線路走廊較大。

3.2 緊縮型桿塔塔頭布置方案

為最大限度減少線路走廊，本次研究提出采用“緊縮型布置”，即在橫擔(dān)所對(duì)應(yīng)的塔身處、沿線路方向設(shè)置縱向支架，以求在滿足“復(fù)合材料最小絕緣長(zhǎng)度B”的前提下、盡可能減小邊導(dǎo)線水平間距。緊縮型上字形塔塔頭如圖2和表3所示。

從圖2及表3可知，通過設(shè)置縱向支架，緊縮型桿塔的橫擔(dān)長(zhǎng)度由“橫擔(dān)端部金屬構(gòu)件雷電間隙R”控制，低海拔無冰區(qū)時(shí)兩邊下橫擔(dān)導(dǎo)線水平間距為15.6m。

通過設(shè)置縱向支架，在滿足將“復(fù)合材料最小絕緣長(zhǎng)度B”的前提下，可將復(fù)合橫擔(dān)部分向線路中心緊縮1.7m左右，故“緊縮型”塔可減小線路走廊約3.4m。

4 結(jié)束語

本研究主要依托湛江沿海地區(qū)在建的500kV同塔雙回線路工程，該工程導(dǎo)線采用4×JL1/LHA1-535/240高導(dǎo)電率鋁合金芯鋁絞線，基本風(fēng)速為37m/s（10m高，50年一遇），地形以平地為主。通過“常規(guī)型復(fù)合橫擔(dān)直線塔”與“緊縮型復(fù)合橫擔(dān)直線塔”設(shè)計(jì)與分析，“緊縮型”較“常規(guī)型”路徑走廊可減小線路走廊3.4m，因此推薦采用“緊縮型復(fù)合橫擔(dān)直線塔”。

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