强风地区500kV同塔双回输电线路复合材料横担杆塔应用设计研究

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　　摘  要：随着我国国民经济的高速发展，土地需求不断增加，土地资源日益稀缺。受城乡规划及线路走廊制约，目前输电线路走廊选择日益困难，走廊清理难度不断增大。有鉴于此，试验复合横担结构代替传统的钢横担结构，不仅能够减小线路走廊宽度、降低走廊清理难度，同时还能降低塔高、节约塔材，从而取得良好的社会效益和经济效益。文章对复合横担在台风多发地区的应用开展研究，对复合横担杆塔进行技术分析，优化杆塔的塔头尺寸设计。
　　关键词：复合横担;输电线路;塔头间隙
　　中图分类号：TM726         文献标志码：A         文章编号：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 国内外研究和应用现状
　　国外关于复合横担、复合杆塔的研究起步较早。上世纪60年代，日本开展了关于玻璃纤维增强塑料（FRP）材料用于输电线路横担的研究，希望解决风偏所引起的闪络问题，而在实际应用中确实取得了很好的效果。美国的Sharkspeare公司研制开发的复合材料杆塔，主要安装应用在高盐雾腐蚀并经常遭受飓风的夏威夷岛上，至今为止已经服役40多年，目前仍在使用。美国Ebert公司于1996年在加利福尼亚南海岸230kV线路中安装了3基全复合材料双回路试验杆塔，以抵御海岸地区腐蚀自然环境的严酷考验，已运行10多年。加拿大RS公司于20世纪90年代中期开始开发和应用复合材料电杆，应用于欧美地区并制定了复合材料输电杆塔的应用标准。
　　目前复合材料杆塔应用研究成果已在国内多个省市线路中得到试点应用，有浙江舟山、北京西湖、福建平潭高山110千伏送电工程;江苏茅蔷、上海练塘220千伏线路工程;湖北±500千伏荆门换流站接地极工程;新疆至西北联网二通道750千伏线路工程等，可以看出，在近年来复合材料杆塔在国内的研发和应用取得了长足的进步。
　　2 工程设计边界条件
　　本研究主要依托湛江沿海地区在建的500kV同塔双回线路工程，其工程主要设计条件如下：
　　（1）双回路，海拔高度按小于1000m考虑，平地。
　　（2）导线采用4×JL1/LHA1-535/240高導电率铝合金芯铝绞线，地线采用OPGW-120-12-1-4光缆，其参数如表1。
　　（3）设计基本风速为37m/s（50年一遇，10m高）。
　　 （4）污区选择：本工程全线按e级污区配置绝缘。
　　（5）杆塔选择：本工程主要选择南网500kV杆塔标准设计5G2W8模块。
　　3 复合横担杆塔塔头形式选择
　　 根据目前国内复合横担杆塔研究成果，复合横担塔头设计主要有“常规型”和“紧缩型”方案。“常规型”设计方案其复合横担与杆塔主材直接连接，结构形式与5G2W8-ZGV2相似，在结构受力、施工难易和投资上具有一定优势。“紧缩型”设计方案由于在主材上布置纵向支架，复合横担与纵向支架相连，该方式可进一步压缩路径走廊，节约用地。
　　3.1 常规型杆塔塔头布置方案
　　由于复合横担两端均为金属构件，在塔头设计时，复合横担需满足立面间隙圆、复合材料最小绝缘长度B和横担端部金属构件雷电间隙R等要求，具体如图1所示。
　　 图1中，A1为横担端部金属件长度，A2为横担根部金属件长度。
　　由图1可知，复合横担直线塔的塔头尺寸必须同时符合上述三项控制条件（立面间隙圆、复合材料最小绝缘长度B和横担端部金属构件雷电间隙R），方能满足电气使用要求。低海拔无冰区和高海拔轻冰区的R、B值如表2所示。
　　由图1及表2可知，常规型杆塔的横担长度由“复合材料最小绝缘长度B”控制，低海拔无冰区时两边下横担导线水平间距19m，线路走廊较大。
　　3.2 紧缩型杆塔塔头布置方案
　　为最大限度减少线路走廊，本次研究提出采用“紧缩型布置”，即在横担所对应的塔身处、沿线路方向设置纵向支架，以求在满足“复合材料最小绝缘长度B”的前提下、尽可能减小边导线水平间距。紧缩型上字形塔塔头如图2和表3所示。
　　从图2及表3可知，通过设置纵向支架，紧缩型杆塔的横担长度由“横担端部金属构件雷电间隙R”控制，低海拔无冰区时两边下横担导线水平间距为15.6m。
　　通过设置纵向支架，在满足将“复合材料最小绝缘长度B”的前提下，可将复合横担部分向线路中心紧缩1.7m左右，故“紧缩型”塔可减小线路走廊约3.4m。
　　4 结束语
　　本研究主要依托湛江沿海地区在建的500kV同塔双回线路工程，该工程导线采用4×JL1/LHA1-535/240高导电率铝合金芯铝绞线，基本风速为37m/s（10m高，50年一遇），地形以平地为主。通过“常规型复合横担直线塔”与“紧缩型复合横担直线塔”设计与分析，“紧缩型”较“常规型”路径走廊可减小线路走廊3.4m，因此推荐采用“紧缩型复合横担直线塔”。
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