張林楓，魯 俊，劉培杰，姜玉挺

（國(guó)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司，北京）

引言

耐張塔跳線方式有軟跳線和硬跳線（剛性跳線）2種[1-2]。根據(jù)目前我國(guó)輸電鐵塔設(shè)計(jì)的專業(yè)劃分，送電電氣專業(yè)負(fù)責(zé)鐵塔荷載和導(dǎo)線間隙圓圖的繪制，再將這些資料提供給線路結(jié)構(gòu)專業(yè)，由結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行塔頭布置[3-4]。本文提出了一種計(jì)算三維跳線的方法，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二維的間隙圓來描述三維的跳線布置。

1 耐張串受力分析

圖1 耐張串受力分析

LT- 力T 對(duì)鐵塔掛點(diǎn)的力矩，Nm。

2 軟跳線受力分析

假設(shè)風(fēng)荷載垂直作用于跳線，坐標(biāo)原點(diǎn)位于跳線線最低點(diǎn)，跳線的懸鏈線方程[6]為：

式中：T0s- 跳線最低點(diǎn)軸向張力，N；

P- 跳線荷載，N/m。

則掛點(diǎn)處跳線作用力為：

式中：La- 跳線最低點(diǎn)至懸掛點(diǎn)的跳線線長(zhǎng)[8]，m。

已知兩側(cè)懸掛點(diǎn)和跳線荷載及跳線線長(zhǎng)的情況下，可以求出跳線曲線方程及最低點(diǎn)軸向張力。

已知兩側(cè)懸掛點(diǎn)和跳線荷載及最低點(diǎn)軸向張力的情況下，可以求出跳線曲線方程及跳線線長(zhǎng)。

3 三維坐標(biāo)變換

圖2 跳線的全局坐標(biāo)系及局部坐標(biāo)系

繞x 軸三維旋轉(zhuǎn)矩陣為：

繞y 軸三維旋轉(zhuǎn)矩陣為：

繞z 軸三維旋轉(zhuǎn)矩陣為：

跳線中的任一點(diǎn)在局部坐標(biāo)系C（x、y、z）坐標(biāo)和全局坐標(biāo)系C（x、y、z）中坐標(biāo)變換為[9-10]：

式中：θx—繞x 軸旋轉(zhuǎn)角，θx=θ 風(fēng)偏角；

θy—繞y 軸旋轉(zhuǎn)角，旋轉(zhuǎn)之后局部坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系平行；

θz—繞z 軸旋轉(zhuǎn)角，旋轉(zhuǎn)之后局部坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系平行；

跳線最低點(diǎn)張力和掛點(diǎn)處跳線作用力的坐標(biāo)變換為：

4 耐張串懸掛點(diǎn)位置求解

4.1 軟跳線耐張串懸掛點(diǎn)位置求解

對(duì)于具有跳線絕緣子串的跳線方式，其各絕緣子掛點(diǎn)位置的迭代方式基本相同。

4.2 硬跳線耐張串懸掛點(diǎn)位置求解

圖3 迭代求解軟跳線耐張串掛點(diǎn)位置

圖4 迭代求解硬跳線耐張串掛點(diǎn)位置

5 耐張塔三維跳線設(shè)計(jì)實(shí)例

圖5 為某500 kV 的緊湊型線路耐張塔，坐標(biāo)系采用送電結(jié)構(gòu)鐵塔通用坐標(biāo)（z 垂直向下、x 垂直橫擔(dān)方向），表1 為其中一相跳線在大風(fēng)工況下的計(jì)算結(jié)果。

表1 500 kV 鐵塔大風(fēng)工況下跳線計(jì)算結(jié)果

表2 ±800 kV 大風(fēng)工況下跳線計(jì)算結(jié)果

圖5 軟跳線耐張塔設(shè)計(jì)實(shí)例

圖6 硬跳線耐張塔設(shè)計(jì)實(shí)例

6 結(jié)論

應(yīng)用本文提出的三維跳線計(jì)算方法可以方便的得出跳線、絕緣子串的絕對(duì)位置。

（1） 對(duì)跳線進(jìn)行精確設(shè)計(jì)，優(yōu)化塔頭布置，節(jié)約桿塔造價(jià)。

（2） 可將鐵塔頭部結(jié)構(gòu)布置與電氣間隙設(shè)計(jì)融為一體，實(shí)現(xiàn)電氣與結(jié)構(gòu)專業(yè)在鐵塔設(shè)計(jì)上的無縫銜接。

（3） 實(shí)現(xiàn)二維粗略設(shè)計(jì)向三維精確設(shè)計(jì)的升級(jí)。