高壓輸電桿塔塔身掛線點研究及其工程應用*

張文杰，薛 濱，潘少良

（國網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司，浙江 湖州 313000）

1 問題提出

從理論上說，輸電線路路徑為一條直線，其工程造價最為節(jié)省.但實際工程中幾乎沒有兩個變電所之間使用一條直線路徑建設(shè)的輸電線路，輸電線路上往往存在大量轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角的存在往往是為了避開不可跨越的障礙物等.把轉(zhuǎn)角塔下橫擔導線掛點移動到桿塔塔身上，這樣做對于單回路轉(zhuǎn)角塔可以減少轉(zhuǎn)角塔附近的路徑寬度，對于多回路轉(zhuǎn)角塔可以增加導線對被交跨物的電氣安全距離.同時，對于變電所門口的進線終端塔來說，由于桿塔已經(jīng)立好，需要變更進線間隔，有時電氣距離不滿足安全要求，采用塔身掛線點可以解決此類問題.

2 高壓輸電桿塔塔身掛線點理論分析

2.1 桿塔電氣分析

轉(zhuǎn)角塔塔頭尺寸取決于下列因素：導線與塔身的電氣距離、跳線電氣距離、轉(zhuǎn)角角度及導線間距等，如圖1所示.

2.1.1 導線與塔身的電氣距離

導線耐張掛點由橫擔頭掛點1移動到塔身掛點2，桿塔本身的轉(zhuǎn)角度數(shù)不變，帶電部分與塔身的距離比掛點1距離塔身的距離更大，故滿足導線對塔身的電氣距離.

2.1.2 跳線電氣距離

根據(jù)桿塔帶電部分與桿塔構(gòu)件距離要求及考慮人的活動范圍，掛線點1與塔身間距離為2 968 mm，大于1 500 mm電氣安全距離要求，掛點1作為跳線掛點滿足電氣安全距離要求.

2.1.3 轉(zhuǎn)角角度及導線間距

根據(jù)GB50545－2010《110kV～750 k V架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》8.0.1.3導線三角排列的等效水平線間距離［1］：

式中：DX為導線三角排列的等效水平線間距離，m；DP為導線間水平投影距離，m；DZ為導線間垂直投影距離，m.

圖1 10JG3-7734干字型轉(zhuǎn)角塔塔頭單線圖

再根據(jù)GB50545－2010《110kV～750 k V架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》8.0.1導線的線間距離應結(jié)合運行經(jīng)驗確定，并符合下列規(guī)定：1對1 000 m以下檔距，水平線間距離應按下式計算：

式中：Ki懸垂絕緣子串，符合8.0.1－1規(guī)定的數(shù)值；D為導線水平線間距離，m；LK懸垂絕緣子串長度，m；U為系統(tǒng)標稱電壓，k V；fC為導線最大弧垂，m.反推出fC導線最大弧垂

fC＝63.36 m.

此弧垂對應的檔距大于原先桿塔給定的允許檔距，故電氣距離滿足規(guī)范要求.

2.2 桿塔結(jié)構(gòu)受力分析

圖2 干字型轉(zhuǎn)角塔頭單線作用-示意圖

2.2.1 主材強度分析

如圖2所示，導線耐張掛點由橫擔頭掛點1移動到塔身掛點2，導線及絕緣子串通過掛點對塔身作用力大小方向不變，力的作用點由掛點1移動到掛點2，風荷載W產(chǎn)生的彎矩減小，重量G產(chǎn)生的彎矩減小，導線張力P產(chǎn)生的彎矩減小，所以桿塔主材所承受的上拔和下壓力減小，桿塔主材強度是安全的.

2.2.2 局部集中荷載滿應力計算

由于導線及絕緣子串產(chǎn)生的荷載通過掛點2傳遞給塔身，在掛點2產(chǎn)生的局部作用力大于掛點1對塔身產(chǎn)生的局部作用力.掛點2所在的橫隔面結(jié)構(gòu)形式與掛點1橫擔所在的橫隔面結(jié)構(gòu)相似，主材及斜材尺寸不小于掛點1所在的橫隔面主材及斜材的尺寸.經(jīng)過對桿塔結(jié)構(gòu)滿應力計算，導線耐張掛點由橫擔頭掛點1移動到塔身掛點2，桿塔結(jié)構(gòu)是安全的.

此外，單回路角鋼塔采用塔身掛點方式掛線在轉(zhuǎn)角塔附近最多可以節(jié)約40%的路徑寬度，對于路徑寬度受限的地區(qū)有一定的應用前景.

3 工程實際應用

3.1 工程概況

湖州地區(qū)220 k V莫梁變110kV出線門架北側(cè)已立110kV莫干線單回路終端與110kV莫林線雙回路終端塔，兩塔的下橫擔高度相等，距離變電所門架均約62 m，導線最大弧垂2.2 m.根據(jù)GB50545－2010《110kV～750 k V架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》8.01及8.02計算出導線水平間距為：

目前，兩回線路進莫梁變，雙回路塔與單回路塔相臨橫擔側(cè)線路不進變電所，則相臨兩相導線水平距離9.1 m，大于2.5 m的安全臨界點，兩回進線滿足電氣安全距離要求.

3.2 工程遇到問題

莫林線雙回路及莫干線共三回進莫梁變，即雙回路塔與單回路塔相臨橫擔側(cè)線路進變電所相臨門架，莫干線單回路終端塔橫擔與莫林線雙回路終端塔橫擔之間距離實際測量為1.7 m，即此檔導線線間最近距離約1.7 m，小于2.5 m的安全臨界點，則不滿足電氣安全距離要求.

3.3 解決方案

3.3.1 常規(guī)解決方案

在莫干線終端塔西側(cè)重新再立一基單回路終端塔或在莫林線東側(cè)重新立一基雙回路終端塔，需要占用土地立塔、增加數(shù)十萬元的工程投資、增加停電時間.但是經(jīng)過現(xiàn)場踏勘，已經(jīng)沒有可以立塔的位置.

3.3.2 應用多回路桿塔塔身掛點方案線路進變電所

將導線耐張串掛在塔身上，增加導線間距離，以滿足線間電氣距離要求.導線耐張掛點由橫擔頭掛點1移到塔身掛點2，如圖3所示.

圖3 110DSn-7738傘型終端塔下橫擔局部單-圖

（1）導線與塔身的電氣距離：導線耐張掛點由橫擔頭掛點1移動到塔身掛點2，桿塔本身的轉(zhuǎn)角度數(shù)不變，帶電部分與塔身的距離比掛點1距離塔身的距離更大，故滿足導線對塔身的電氣距離.

（2）跳線電氣距離：根據(jù)桿塔帶電部分與桿塔構(gòu)建最小間隙要求及考慮人的活動范圍，掛線點1與塔身間距離為3 394 mm，大于1 500 mm電氣安全距離要求，掛點1作為跳線掛點滿足電氣安全距離要求.

（3）轉(zhuǎn)角角度及導線間距：根據(jù)GB50545－2010《110kV～750 k V架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》8.0.1.3算得導線三角排列的等效水平線間距離.

大于2.5 m的最低線間距離的要求，故滿足電氣安全距離.

（4）桿塔結(jié)構(gòu)受力分析：由于此塔為終端塔，從塔的使用條件及設(shè)計條件分析可知，在進線檔，導線松弛架設(shè)情況下，桿塔所受的張力遠遠小于導線正常架線張力，導線架線張力僅約300多公斤力.經(jīng)過對塔身掛點2的滿應力桿塔計算知道，將導線耐張掛點由橫擔頭掛點1移動到塔身掛點2，結(jié)構(gòu)上是安全的.

（5）工程實施前后照片（見圖4）.

圖4 工程實施前后照片

4 結(jié)語

高壓輸電桿塔塔身掛線點經(jīng)過對其進行桿塔結(jié)構(gòu)及電氣理論分析證明是存在的，工程上應用是可行的，取得了明顯的經(jīng)濟效益（減少工程投資）和社會效益（減少停電時間）.

［1］GB50545－2010.110kV～750 k V架空輸電線路設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］鞍山鐵塔開發(fā)研制中心.鐵塔通用設(shè)計型錄 ［S］.2000.