復(fù)合材料耐張塔研究

武洋

摘 要：輸電線路耐張塔在運(yùn)行過程中，受到導(dǎo)線不平衡張力、風(fēng)荷載、覆冰等作用，使得鐵塔受力較大且傳入基礎(chǔ)導(dǎo)致基礎(chǔ)工程量增大，為了有效降低工程造價，復(fù)合材料耐張塔可以大幅改善工程受力情況，滿足工程安全需要，故本文從適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性對復(fù)合材料耐張塔進(jìn)行分析研究。復(fù)合材料耐張塔不但有效發(fā)揮了一般干子型耐張塔的優(yōu)點(diǎn)，滿足電氣安全間隙和電磁安全要求，對經(jīng)濟(jì)和社會效益都有重要意義。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；耐張塔；可靠性；電磁環(huán)境

1 復(fù)合材料耐張塔應(yīng)用研究概述

輸電線路的耐張塔承擔(dān)著轉(zhuǎn)角、定線、承受導(dǎo)地線張力、防串倒、隔離事故、調(diào)整塔高等重要功能，與工程安全、可靠性關(guān)系重大[1]。復(fù)合材料耐張塔通過去除懸掛導(dǎo)線的橫擔(dān)、縮小導(dǎo)線之間距離、導(dǎo)線和地線之間的距離來節(jié)約工程本體投資，其中取消橫擔(dān)使用支柱絕緣子進(jìn)行代替，支柱絕緣子可以減小力與塔身間距從而減小產(chǎn)生的彎矩，做到進(jìn)一步節(jié)省材料。由于復(fù)合材料耐張塔采用支柱性絕緣子，導(dǎo)線布置方式采用水平布置，使得塔頭布置更加簡潔明了，有利于后期運(yùn)行和檢修，電網(wǎng)運(yùn)行的后期效益顯著。

2塔頭間隙規(guī)劃

2.1 常規(guī)耐張塔塔頭間隙

干字型耐張塔是220kV單回路常用的耐張塔型式，在多年的工程實(shí)踐中已積累了一套行之有效的塔頭規(guī)劃方案，這里不在贅述。一般設(shè)計(jì)的耐張塔如圖2-1所示

2.2 復(fù)合材料耐張塔塔頭間隙

（1）對于復(fù)合材料耐張塔，耐張塔轉(zhuǎn)角向內(nèi)還是外側(cè)使用支柱絕緣子支撐轉(zhuǎn)向均滿足電氣安全間隙要求，如圖2-2所示。為了在復(fù)合材料耐張塔末端可以順利跳過，可以復(fù)合材料絕緣子尺寸為2.5m。

（2）本工程復(fù)合材料耐張塔的跳線支柱性合成絕緣子絕緣長度定做為2.5米長，如圖2-2所示，在設(shè)計(jì)的條件下均滿足電氣間隙和電磁環(huán)境要求。

3 脫冰跳躍和舞動對層間距離的影響

在理想狀態(tài)下，上下導(dǎo)線之間豎直距離越小，則輸電塔的質(zhì)量越小，工程造價也就越低，但是導(dǎo)線之間的豎直距離超過指定值時，導(dǎo)線之間發(fā)生脫冰跳躍和舞動現(xiàn)象會導(dǎo)致導(dǎo)線之間相間閃絡(luò)。

4 復(fù)合材料耐張塔的絕緣子串型式

金具和絕緣子組合形成的絕緣子串在送電線路中起著連接鐵塔和導(dǎo)線的重要作用[2]。

4.1 復(fù)合材料耐張塔耐張絕緣子串

常規(guī)耐張塔絕緣子串設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富，所以本次復(fù)合材料絕緣子串采用傳統(tǒng)的串型，選用2×120kN 耐張串，如下圖所示。

4.2 復(fù)合材料耐張塔跳線絕緣子串

（1）跳線串的設(shè)計(jì)時應(yīng)主要考慮跳線掛點(diǎn)處場強(qiáng)畸變、電暈、跳線彎曲半徑、經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行檢修等因素。根據(jù)跳線連接方式，跳線串掛點(diǎn)位置，可以考慮使用單懸垂串、雙懸垂串、 “V”型串等.

（2）使用的復(fù)合材料耐張塔無橫擔(dān)，普通的懸垂跳線串已不能使用，故考慮橫向掛置塔身的方式，橫向掛置塔身時，應(yīng)滿足前文所述的塔頭間隙規(guī)劃，故本次為保證跳線串末端帶電體對鐵塔的安全距離，要求廠家將跳線支柱型合成絕緣子絕緣長度定做為2.5米長。跳線支柱性合成絕緣子串如圖4-3所示。

5 計(jì)算模型

復(fù)合材料耐張塔的立體圖見圖5-1，由于耐張塔附近電磁環(huán)境受桿塔的影響較大，所用的復(fù)合材料耐張塔導(dǎo)地線布置見圖6-1。

5.1 鐵塔占地對比

計(jì)算復(fù)合材料耐張塔，兩塔塔腳間距9.96m，根開10.26m，主柱1m，外延2m，則聯(lián)合占地面積為（9.96+1+2）×（9.96×2+7.74+1+2）= 167.96m2。

將干字型耐張塔和復(fù)合材料耐張塔計(jì)算列入下表5-1。

以上數(shù)據(jù)可以得知，復(fù)合材料耐張塔更加節(jié)約土地，減少走廊面積。

7 結(jié)論與建議

（1）復(fù)合材料耐張塔由于取消橫擔(dān)使用支柱絕緣子，降低了導(dǎo)線至塔身距離，減小了彎矩，從而節(jié)省工程造價；

（2）復(fù)合材料耐張塔通過對塔頭的進(jìn)一步優(yōu)化，優(yōu)化塔頭布置，滿足電氣間隙，降低本體投資，節(jié)省走廊面積，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著；

（3）通過實(shí)例驗(yàn)算得到復(fù)合材料耐張塔節(jié)約土地，減少走廊，復(fù)合國家電網(wǎng)兩型三新的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]周文池， 姜自理. 輕冰區(qū)貓頭型跳線上繞式耐張塔應(yīng)用研究[J]. 城市建設(shè)理論研究：電子版， 2016（11）.

[2] 周文池， 姜自理. 輕冰區(qū)貓頭型跳線上繞式耐張塔應(yīng)用研究[J]. 城市建設(shè)理論研究：電子版， 2016（11）.