±500kV雙回路直流線路懸垂轉角塔試驗方案

李元生

（1.吉林大學建設工程學院，吉林 長春 130026；2.中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司，吉林 長春 130021）

±500kV雙回路直流線路懸垂轉角塔試驗方案

李元生1，2

（1.吉林大學建設工程學院，吉林 長春 130026；2.中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司，吉林 長春 130021）

試驗方案的確定，直接影響試驗的可操作性，數據準確性以及結果的可采用性，所以說試驗方案的確定對試驗十分重要。這里針對某±500kV直流輸電雙回路懸垂轉角塔的試驗方案進行論述。根據設計使用條件，試驗預期目標，主要在控制工況選取、荷載加荷方式、風荷載加荷點、導地線荷載加荷點、變形控制點、應變測點布置、加荷要求等幾方面討論本試驗塔的試驗方案。

試驗方案；懸垂轉角塔；試驗工況；加荷方式；應變

“溪洛渡右岸電站送電廣東±500kV同塔雙回直流輸電工程”是“十二五”云電送粵的重要輸變電工程項目，是落實國家西部大開發戰略，實施西電東送，擴大區域資源優化配置，實現南方電網西電東送總體規劃目標的又一重要舉措。該線路工程電壓等級為±500kV，輸送容量6400MW，線路路徑亙長約為1250km。該工程的建設，能夠有效緩解廣東省用電緊張形勢，有效促進社會和經濟的和諧可持續發展。

作為國內首次長距離設計的±500kV雙回路直流輸電線路，該工程采用4分裂大截面導線，荷載較大，氣象條件復雜、海拔差異大、地形種類繁多。通過鐵塔真型試驗，實測并采集主要桿件在控制工況下的強度、變形和穩定等方面的技術數據，檢驗鐵塔可靠性，確保鐵塔剛度、強度、穩定性滿足工程要求。

懸垂轉角塔相比較直線塔與轉角塔具有明顯的不同受力方式，其采用與直線塔一樣的掛線方式同時承受張力，可以滿足線路帶一定的小角度。具有結構形式復雜、節點多、桿件的傳力過程曲折等特點，本試驗塔在結構設計時，主材采用Q420大肢寬角鋼，對Q420大肢寬角鋼的受力特性與計算模型的吻合性是我們需要關注的；故我們需要對鐵塔進行真型試驗研究，這里針對懸垂轉角塔試驗方案進行論述。

1 試驗塔基本概況

1.1 主要設計條件

電壓等級：±500kV；導線：4x LGJ-900/75； 地線：1X LBGJ-100-20AC ；最大設計風速：27m/s； 最大覆冰：10mm；轉角度數3～ 15°，水平檔距900～450m，垂直檔距1000m。

1.2 試驗塔概況

本試驗對SZJ101-42雙回路懸垂轉角塔進行真型鐵塔試驗，其呼稱標高42m（兩個0.0m腿，兩個-6.0m腿），全高63.7m，重量為63.97t。主材最大規格Q420L220X22（Q420大肢寬角鋼）。根據計算結果，按具體桿件控制情況分大小角度的不同工況進行試驗。

1.3 試驗塔基礎連接

基礎作用力如表1所示。

試驗站根據基礎作用力考慮試驗塔的地腳連接。

2 試驗工況

SZJ101-42雙回路懸垂轉角塔設計時分大小角度共考慮64種工況組合，其包括正常運行（大風、覆冰、不均勻覆冰），安裝（起吊、錨線），事故工況（斷線）。

2.1 試驗工況選取原則：

①能體現出整塔受力特性，體現出傳力特點；②對主要節點、復雜節點重點關注；③考慮不同工況控制桿件的不同；④設計情況應考慮全，每類選擇有代表性工況；⑤盡量減少試驗工況數量，保證試驗簡單，進展順暢；⑥考慮試驗站的設備、加載方式、確保可行性。

2.2 綜合考慮上述因素，試驗工況根據運行（大風、覆冰）、安裝及事故等情況選取以下10種工況：

①正常運行60°大風，大角度；②正常運行45°大風，大角度；③正常運行覆冰驗算，90°風，大角度；④不均勻覆冰驗算，90°風，大角度；⑤斷外側地線，同時斷外側上導，小角度；⑥斷內側地線，同時斷內側上導，小角度；⑦斷外側上導，同時斷外側下導，小角度；⑧斷內側上導，同時斷內側下導，小角度；⑨外側地線起吊完畢，起吊內側地線，小角度；⑩地、上導及外側下導畢，1.5倍起吊內側下導，小角度。

3 試驗荷載

3.1 荷載方向坐標

荷載方向坐標如圖1所示：

圖1 荷載方向坐標

表1 基礎作用力圖

3.2 荷載加荷方式

（1）導地線荷載加荷方式。本次試驗是帶絕緣子串（或模擬）的真型塔試驗，導地線各個方向的荷載均直接加在其實際位置處。

（2）塔身風荷載加荷方式。在實際風荷載作用下，鐵塔自身受力為均布荷載，為簡化計算，將其換算成集中荷載。本次試驗在保證原設計計算模型不變的前提下，為試驗加荷方便，塔身風加荷點更趨于集中。考慮到不同高度風荷載對結構影響程度不一樣，鐵塔上部等效風荷載點布置多些，下部布置少些，塔頭（包含橫擔及地線支架）共設16組加荷點，每組由前后互為對稱的2點組成；塔身共設3組塔身風加荷點，每組由前后左右互為對稱的4點組成。

3.3 加荷點布置圖

加荷點布置圖如圖2所示。

圖2 42.0m呼高加荷點布置圖

4 變形觀測點布置

變形觀測點布置原則：①能體現出試驗工況下整塔變形情況；②導地線掛點，橫擔端部應有觀測點；③未設置為觀測點的節點變形，可利用觀測點變形有效推測；④應考慮觀測點的可觀簡單、有效；⑤不易布置過多，太多觀測時間過長，影響試驗的整體進行。

每個觀測點正面觀測X坐標方向和Z坐標方向的位移，側面觀測Y坐標方向的位移。觀測點布置詳見圖3：

圖3 42.0m呼高變形觀測點布置圖

5 應變測點布置

應變測點布置原則：①對各試驗工況控制的主要桿件應布置；②對主材，特別是Q420大肢寬角鋼，雙肢（里外）布置四處；③對導地線掛點附近主要受力桿件布置；④對截面形式變化，復雜節點，桿件布置；⑤對一些輔助材，桿件受力不明確的桿件布置。

應變測點布置見圖4。（注：鐵塔上每處測點按角鋼兩肢同一斷面的重心線處兩點布置，對于腿部主材還需在角鋼的肢和背同一斷面處再布置）

圖4 42.0m呼高應變測點布置圖

6 加荷要求

加荷繩索上的測力計或力傳感器應盡可能靠近荷載作用點。同時，應盡量減小繩索布置而造成的荷載偏心，應盡量減小繩索與試驗塔接觸所造成的影響，加載方式應避免任何沖擊荷載。加荷應盡可能平穩、均勻。

①加荷級別：參照《架空線路桿塔結構荷載試驗》，所有試驗工況的荷載從50%～100%；②在試驗“1.5倍起吊下導線”工況時，所有安裝荷載均由施工掛點承受。③試驗工況順序由試驗方自行安排；④各拉力繩的連接應牢固可靠，連接處應盡量靠近節點；⑤在下一工況開始加荷以前應將荷載全部卸掉，結構彈性變形應恢復，以保證試驗的準確性；⑥選擇“60度大風工況”做超載試驗。在加荷到100%后按5%的級差加荷到120%。

［1］架空線路桿塔結構荷載試驗［S］.DL/T 899-2004.

［2］ 110～750kV架空輸電線路設計規范［S］.GB 50545-2010.

［3］架空送電線路桿塔結構設計技術規定［S］.DL/T 5154.

［4］ 建筑結構荷載規范［S］.GB 50009-2012.

［5］ ±800kV直流架空輸電線路設計規范［S］.GB 50790-2013.

［6］ 聶國一.自力式鐵塔受力計算的準確性統計分析［J］.電力建設，15（13）：42-46.

［7］張相庭.結構風工程理論［M］.北京：中國建筑工業出版社，2006.

［8］高聳結構設計規范［S］.GB 50135-2006.

［9］程志軍，等.高聳格構式塔架風荷載試驗研究［J］實驗力學，2000，15（1）：51-55.

TM7

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1671-3818（2016）10-0001-02

李元生（1979-），男，漢族，吉林長春人，畢業于哈爾濱工業大學，本科，高級工程師，研究方向：輸電線路結構設計研究。