高新技術在輸電線路鐵塔中的集成與應用

摘要：現代化的電力水平影響著國民經濟的發展，在很大程度上決定了國民經濟的增長速度。而輸電線路鐵塔則是電力傳輸設備的重要部件之一，因而眾多高新技術被研發并推廣應用于輸電線路鐵塔中。“一種全鋼結構防屈曲耗能支撐”技術為重大自然災害下的輸電線路鐵塔設計制造提供了有利條件。此外，在江蘇翔宇工作人員的精心制造研究的情況下，自主研發的“特高壓輸電鐵塔主焊件焊接方法”使得組焊件焊縫合格率達到95%以上。同時我國高強鋼的出現并推廣使用給輸電線路鐵塔實現現代化水平提供了良好的基礎減少了工程投資。這些技術促進了輸電線路鐵塔的快速發展。

關鍵詞：全鋼結構防屈曲耗能支撐 高強鋼 焊接 輸電線路鐵塔

1 “一種全鋼結構防屈曲耗能支撐”技術在鐵塔中應用的重要性

輸變電鐵塔是我國清潔能源發展的重要載體。我國的水能、風能、太陽能等可再生能源資源具有規模大、分布集中的特點，而所在地區大多負荷需求水平較低，需要走集中開發、規模外送、大范圍消納的發展道路。大規模核電的接入和疏散，也需要堅強電網的支撐。特高壓輸電具有容量大、距離遠、能耗低、占地省、經濟性好等優勢，建設特高壓電網能夠實現各種清潔能源的大規模、遠距離輸送，促進清潔能源的高效、安全利用。

“一種全鋼結構防屈曲耗能支撐”（專利 技術）。它能夠為高層鋼結構、空間結構以及輸電線路鐵塔結構提供良好的抗側鋼度。該技術主要應用于具有抗冰雪抗風力抗地震等高性能特高壓鐵塔。在國內首次采用此技術研制開發了750kV特高壓輸電鐵塔，防屈曲耗能支撐技術主要應用在750kV特高壓架空輸電線電路上，用來連接和組合該類架空線路上的有關裝置起著承受或傳遞機械載荷（如拉住架空電纜）、傳遞電力負荷及防護某些電力設施安全的作用。防屈曲耗能支撐技術為全裝配式構件，易于加工安裝，能夠有效降低結構造價。750kV特高壓輸電鐵塔的研發與批量投產將對我國迅速發展的特高壓電力線網提供優質、價廉、抗冰雪大風地震多種自然災害的產品，也實現了大電源輸出和大容量輸電。加快了我國電力傳輸業的發展。

2 特高壓輸電鐵塔主焊接焊接方法的關鍵及其意義

原始的焊接工藝：主材和對接聯接板之間必須留有1-3mm的縫隙，便于熔融，融透。雙面焊接，焊好一面后，用碳弧氣刨清根，再用磨光機清除焊根中的積碳，焊接另一面，按照此工藝進行。現由江蘇翔宇電力裝備制造有限公司研發的新型焊接工藝“特高壓輸電鐵塔主焊接焊接方法”焊接另一面則不需要用碳弧氣刨清楚焊根，只需要用專用工具清楚焊根，如有焊溜則用磨光機清除干凈便可直接施焊。此技術的實施更加方便簡單。焊接成功率由原來的30%提高到現在的95%以上是此技術研發的關鍵所在。

特高壓電力鐵塔在加工過程中的關鍵技術就是焊接，因此該技術為750kV特高壓電力鐵塔的制造提供了良好條件。特高壓電力鐵塔組焊件掛點關鍵處為一級焊縫，此技術的研發提高了一級焊縫的“T”型焊接達標率，達標率達到90%，對接焊縫焊接一次達標率達到95%；特高壓電力鐵塔組焊件二級焊縫的“T”型焊接一次焊接達標率達到98%，對接焊縫焊接一次達標率100%。大大降低了材料的報廢率，提高了經濟效益。提高了特高壓輸電鐵塔的投產批量，促進了國家電網發展。

3 輸電線路鐵塔選用高強鋼的現狀及意義

3.1 高強鋼的應用現狀

高強鋼具有強度高、承載力強的特點，在輸電線路鐵塔中采用高強鋼能夠優化以往的設計方案，減少加大材料規格或組合斷面的方法來提高鐵塔的承載力，必然減少了鐵塔耗鋼量減少了工程投資和資源消耗。隨著特高壓鐵塔的出現以及我國電網的分布越來越密集，目前高強鋼在輸電線路鐵塔中的應用前景廣闊，給輸電線路鐵塔技術的提高提供了良好的基礎。

3.2 輸電線路鐵塔選用高強鋼的意義

在輸電線路鐵塔中使用高強鋼，可以優化結構、節約塔重、減少構件元素數量。同時高強鋼的使用可有效避免組合斷面的出現，提高了技術水平，使我國的輸電鐵塔設計技術接近國外先進水平，增強了我國輸電鐵塔在國際上的競爭力。另一方面使用高強鋼具有良好的經濟性。

3.2.1 不同強度等級鋼材的承載力比值

以長1500mm、L180x16角鋼、中心受壓主材為例，不同強度等級鋼材的承載力對比見表1

數據顯示，Q420強度要比Q235、Q345分別提高77%、22%，承載力分別提高63.8%、18.8%。使用Q420高強鋼強度和承載力都得到了提高且優勢明顯。材料得到節省自然降低了工程造價和資金投入。因此推廣高強鋼在輸電線路鐵塔中的應用對技術和經濟都有明顯優勢。

3.2.2 Q420角鋼塔與Q345角鋼塔的塔重比較

以1000kv雙回路交流線路直線塔為例，通過桿塔主材的選用Q345強度的角鋼的計算發現，同塔雙回直線塔的塔身主材規格使用較大，因此可以使用高強鋼來解決此問題。針對橫擔及塔身主材的選用Q420強度的角鋼構件進行的結構計算并與主材選用Q345角鋼的計算結果對比，見表2所示。

根據上表數據顯示，1000KV雙回交流線路直線桿塔的橫擔及塔身主材選用Q420高強鋼比主材選用Q345角鋼時的塔重可減輕7%左右。若按高強鋼在桿塔中平均約占1/3重量計算，在扣除高強鋼原材料價格的差價約15%-20%后，保守估計使用Q420鋼后整體上可節省造價約0.8%-2.4%。

4 總結

“一種全鋼結構防屈曲耗能支撐”（專利 技術）、“特高壓輸電鐵塔主焊件焊接方法”、高強鋼在輸電線路鐵塔中的應用均提高我國輸電線路建設水平的一大突破。“一種全鋼結構防屈曲耗能支撐”技術為重大自然災害下的輸電線路鐵塔設計制造提供了有利條件，“特高壓輸電鐵塔主焊件焊接方法”使得組焊件焊縫合格率大大提高推動了我國輸電線路鐵塔技術的發展。輸電線路鐵塔采用高強鋼有效的節省鋼材的耗量，降低了工程造價。這些技術的出現提高了我國輸電線路鐵塔技術，使我國輸電線路鐵塔技術向發達國家先進技術水平靠近。推動了我國電力業的發展。

參考文獻：

[1]架空輸電線路桿塔結構優化設計要點及桿塔加工.

[2]GB/T1591-1994，低合金高強度結構鋼[S].

[3]GB50017-2003.鋼結構設計規范.