強風地區500kV同塔雙回輸電線路復合材料橫擔桿塔應用設計研究

杜穎

摘? 要：隨著我國國民經濟的高速發展，土地需求不斷增加，土地資源日益稀缺。受城鄉規劃及線路走廊制約，目前輸電線路走廊選擇日益困難，走廊清理難度不斷增大。有鑒于此，試驗復合橫擔結構代替傳統的鋼橫擔結構，不僅能夠減小線路走廊寬度、降低走廊清理難度，同時還能降低塔高、節約塔材，從而取得良好的社會效益和經濟效益。文章對復合橫擔在臺風多發地區的應用開展研究，對復合橫擔桿塔進行技術分析，優化桿塔的塔頭尺寸設計。

關鍵詞：復合橫擔;輸電線路;塔頭間隙

中圖分類號：TM726? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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 國內外研究和應用現狀

國外關于復合橫擔、復合桿塔的研究起步較早。上世紀60年代，日本開展了關于玻璃纖維增強塑料（FRP）材料用于輸電線路橫擔的研究，希望解決風偏所引起的閃絡問題，而在實際應用中確實取得了很好的效果。美國的Sharkspeare公司研制開發的復合材料桿塔，主要安裝應用在高鹽霧腐蝕并經常遭受颶風的夏威夷島上，至今為止已經服役40多年，目前仍在使用。美國Ebert公司于1996年在加利福尼亞南海岸230kV線路中安裝了3基全復合材料雙回路試驗桿塔，以抵御海岸地區腐蝕自然環境的嚴酷考驗，已運行10多年。加拿大RS公司于20世紀90年代中期開始開發和應用復合材料電桿，應用于歐美地區并制定了復合材料輸電桿塔的應用標準。

目前復合材料桿塔應用研究成果已在國內多個省市線路中得到試點應用，有浙江舟山、北京西湖、福建平潭高山110千伏送電工程;江蘇茅薔、上海練塘220千伏線路工程;湖北±500千伏荊門換流站接地極工程;新疆至西北聯網二通道750千伏線路工程等，可以看出，在近年來復合材料桿塔在國內的研發和應用取得了長足的進步。

2 工程設計邊界條件

本研究主要依托湛江沿海地區在建的500kV同塔雙回線路工程，其工程主要設計條件如下：

（1）雙回路，海拔高度按小于1000m考慮，平地。

（2）導線采用4×JL1/LHA1-535/240高導電率鋁合金芯鋁絞線，地線采用OPGW-120-12-1-4光纜，其參數如表1。

（3）設計基本風速為37m/s（50年一遇，10m高）。

（4）污區選擇：本工程全線按e級污區配置絕緣。

（5）桿塔選擇：本工程主要選擇南網500kV桿塔標準設計5G2W8模塊。

3 復合橫擔桿塔塔頭形式選擇

根據目前國內復合橫擔桿塔研究成果，復合橫擔塔頭設計主要有“常規型”和“緊縮型”方案。“常規型”設計方案其復合橫擔與桿塔主材直接連接，結構形式與5G2W8-ZGV2相似，在結構受力、施工難易和投資上具有一定優勢。“緊縮型”設計方案由于在主材上布置縱向支架，復合橫擔與縱向支架相連，該方式可進一步壓縮路徑走廊，節約用地。

3.1 常規型桿塔塔頭布置方案

由于復合橫擔兩端均為金屬構件，在塔頭設計時，復合橫擔需滿足立面間隙圓、復合材料最小絕緣長度B和橫擔端部金屬構件雷電間隙R等要求，具體如圖1所示。

圖1中，A1為橫擔端部金屬件長度，A2為橫擔根部金屬件長度。

由圖1可知，復合橫擔直線塔的塔頭尺寸必須同時符合上述三項控制條件（立面間隙圓、復合材料最小絕緣長度B和橫擔端部金屬構件雷電間隙R），方能滿足電氣使用要求。低海拔無冰區和高海拔輕冰區的R、B值如表2所示。

由圖1及表2可知，常規型桿塔的橫擔長度由“復合材料最小絕緣長度B”控制，低海拔無冰區時兩邊下橫擔導線水平間距19m，線路走廊較大。

3.2 緊縮型桿塔塔頭布置方案

為最大限度減少線路走廊，本次研究提出采用“緊縮型布置”，即在橫擔所對應的塔身處、沿線路方向設置縱向支架，以求在滿足“復合材料最小絕緣長度B”的前提下、盡可能減小邊導線水平間距。緊縮型上字形塔塔頭如圖2和表3所示。

從圖2及表3可知，通過設置縱向支架，緊縮型桿塔的橫擔長度由“橫擔端部金屬構件雷電間隙R”控制，低海拔無冰區時兩邊下橫擔導線水平間距為15.6m。

通過設置縱向支架，在滿足將“復合材料最小絕緣長度B”的前提下，可將復合橫擔部分向線路中心緊縮1.7m左右，故“緊縮型”塔可減小線路走廊約3.4m。

4 結束語

本研究主要依托湛江沿海地區在建的500kV同塔雙回線路工程，該工程導線采用4×JL1/LHA1-535/240高導電率鋁合金芯鋁絞線，基本風速為37m/s（10m高，50年一遇），地形以平地為主。通過“常規型復合橫擔直線塔”與“緊縮型復合橫擔直線塔”設計與分析，“緊縮型”較“常規型”路徑走廊可減小線路走廊3.4m，因此推薦采用“緊縮型復合橫擔直線塔”。

參考文獻：

[1]施榮，郁杰，朱勇，等.750kV輸電塔復合橫擔選型及承載力研究[J].電網與清潔能源，2013（09）：23-26.

[2]孫強，朱勇，施榮，等.750kV復合橫擔連接節點受力計算[J].電網與清潔能源，2014（02）：38-43.

[3]張新房，王成立，閆軍，等.輸電桿塔真型試驗位移測量系統的研究[J].華東電力，2010（07）：1033-1037.

[4]左玉璽，薛更新，孫強，等.750kV輸電線路復合橫擔設計研究[J].電網與清潔能源，2013（01）：1-8.

[5]中華人民共和國國家標準.GB 50545-2010.110kV～750kV架空輸電線路設計規范[S].