专利名称：特高压直流输电线路干字型转角塔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及输电线路转角塔，尤其涉及特高压直流输电线路转角塔。
背景技术：
随着我国经济的持续快速增长，对电力的需求越来越旺盛，要求进一步加快西部地区电源开发、加大西电东送的力度，来实现东西部地区优势互补，优化电源和电网结构。 同时也迫切需要逐步提高输电线路容量和电压等级，发展建设特高压输电线路工程。士SOOkV特高压直流输电线路干字型转角塔设计方案，不仅直接影响输电线路工程的安全可靠运行，同时对工程造价影响巨大。对士SOOkV特高压直流输电线路转角塔设计技术方案进行专题研究，在保证输电线路工程安全运行的前提下，经济合理的解决转角塔塔设计难题，也为今后我国特高压直流线路设计开拓新的思路，提供设计依据及运行验证。特高压直流线路的特点，主要表现在负荷和间距比常规士500kV线路大得多。国内已建士500kV及以下直流线路工程的转角塔通常采用导线呈水平排列的“干字型”塔。该塔型是直流线路国内外最常用的塔型，属于成熟塔型，具有型式简洁、传力清楚、塔重较轻、基础费用省、占用线路走廊较窄，运行维护方便等特点。但是对特高压直流线路而言，现有技术无法满足现有士SOOkV特高压直流线路转角塔的电气及负荷要求，也难以保证导线跳线对塔身的电气间隙要求，没有成熟的塔型设计和运行经验可供借鉴，需要在工程设计中有针对性的研究分析，并通过工程运行的实践验证。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种特高压直流输电线路干字型转角塔。本实用新型的技术方案如下特高压直流输电线路干字型转角塔，整体呈干字形，包括导线横担、地线横担、跳线横担以及塔身；所述地线横担设置在所述塔身的塔头顶部，用于悬挂地线，所述导线横担、跳线横位于所述塔身的塔头下部，用于悬挂两极输电导线，跳线横担用于悬挂跳线，其特点是，转角塔跳线串在跳线横担上的挂线方式采用垂直线路的“双V串”挂线结构，跳线为铝管式刚性跳线。所述的特高压直流输电线路干字型转角塔，其进一步的特点是，转角度数按0° 20°、20° 40°、40° 60°、60° 90° 分级。所述的特高压直流输电线路干字型转角塔，其进一步的特点是，塔身断面型式一般为正方形。所述的特高压直流输电线路干字型转角塔，其进一步的特点是，塔身斜材布置方式为五分式或六分式，斜材与水平面的夹角在35° 45°之间。所述的特高压直流输电线路干字型转角塔，其进一步的特点是，塔身接头的腿型为非公用腿型。[0013]由于采用前述技术方案，本实用新型根据士SOOkV特高压直流线路的荷载和受力特点及导线排列方式，进行士SOOkV特高压直流转角塔的塔型选择及优化，在保证特高压直流输电线路工程安全运行的前提下，经济合理的解决线路设计难题，也为今后我国特高压直流线路设计开拓新的思路，提供设计依据及运行验证。士SOOkV特高压直流线路转角塔采用导线水平排列的干字型铁塔，且在国内工程中首次采用双V串的跳线悬挂方式，结合铝管式刚性跳线，可有效保证跳线对塔身的电气间隙要求，降低跳线风偏闪络事故的发生，有效缩短耐张塔横担和地线支架长度，具有较好的经济性。
图1是特高压直流输电线路干字型转角塔的主视图。图2是特高压直流输电线路干字型转角塔的跳线横担的俯视图。图3至图6分别是500kV高压直流输电线路干字型转角塔的塔身斜材布置方式的示意图。图7至图8分别是特高压直流输电线路干字型转角塔的塔身斜材布置方式的示意图。图9、图10分别是铁塔接腿的腿型的示意图。图11是特高压直流输电线路干字型转角塔的铁塔接腿的腿型的示意图。
具体实施方式
如图1所示，特高压直流输电线路干字型转角塔包括塔身20、地线横担11、跳线横担12、导线横担13、铁搭接腿14，整体塔型为干字型。下述实施例是在国内已建士500kV及以下直流线路工程的转角塔的基础上进行改进的，与士500kV及以下直流线路工程的转角塔相同之处，在此就不赘述了，主要说明改进之处。(1)转角塔的导线排列方式及跳线串型的选择由于士SOOkV直流耐张塔绝缘子片数多，串长长，跳线长达40m以上，常用的跳线方式(软跳线)因其跳线弧垂和风偏，势必造成铁塔加高、横担加长，很明显是不经济的。因此，轻、重冰区转角塔跳线均采用铝管式刚性跳线。而硬跳线的固定方式有悬垂的“I串”方式和“V串”方式，常用的“I串”方式由于风偏、摇摆、及不均勻覆冰脱冰等问题，容易发生闪络。且，当转角度数过大时，内角侧跳线处在地线保护范围外，容易发生跳线雷击闪络事故，要避免此种事故的发生，势必加长地线横担的长度，对铁塔受力而言，无形中增长了扭力臂，加大了扭距。为此，如图1所示，在本实用新型的一实施例中，转角塔跳线串的挂线方式采用垂直线路的“双V串”挂线结构10，则可有效的解决前述问题。“双V串”挂线结构 10的跳线挂点101分别设置在塔身20左、右侧的跳线横担12的两端以及跳线横担中部下方。(2)转角塔的优化1)角度分级优化特高压直流输电线路干字型转角塔为耐张转角塔，耐张转角塔的荷载与直线塔有着本质上的不同，①是耐张转角塔的纵向荷载远大于直线塔，纵向荷载的大小主要取决于导地线的最大使用张力和代表档距。②是耐张转角塔所承受的横向荷载远大于直线塔，除了横向风荷载外，最主要的是角度力的影响，而角度力的大小主要取决于耐张转角塔的转角度数。③是耐张转角塔需承受极大的扭转荷载，主要是断线荷载(耐张塔的导线断线荷载是最大使用张力的70%，而直线塔仅为15 25% )和不均勻脱冰荷载而引起的扭转荷载。在这三种荷载中，纵向荷载及扭转荷载是不可避免的，而横向荷载主要取决于转角度数的大小，因此，耐张塔的转角度数规划直接影响到塔重。在以往500kV耐张塔规划普遍采用30度分级，即I型转角塔采用0 30度的转角度数设计、II型转角塔采用30° 60°的转角度数设计。当转角度数在0° 25°时，塔重变化很小，0°到20°转角，塔重增幅仅为 4. 5%;当转角度数在20° 40°时，塔重增幅为5%;当转角度数在40° 60°时，塔重增幅为12.6%。而按30度分级，塔重增幅为7. 76%和14. 5%。很明显，采用30°分级不如 20°分级经济。因此本实用新型的特高压直流耐张转角塔转角度数按0° 20°、20° 40°、40° 60°、60° 90° 分级。2)塔身断面型式选择输电塔塔身断面型式一般有矩形(扁塔)、正方形(方塔)两种。就这两种塔身断面来看，扁塔的塔重较轻，但抗纵向荷载能力较差且长短腿使用不灵活，而方塔抗纵向荷载能力强且长短腿使用灵活，但塔重较重。结合转角塔承受较大扭力的受力特点考虑，特高压直流转角塔必须具有足够的抗纵向刚度的能力，因此采用方型塔身断面。3)塔身斜材的布置优化塔身斜材常用的布置型式有交叉式、“正K型”、“倒K型”等布置，以往单一的交叉布置型式容易使斜材产生同时受压，几种方式组合布置可以避免同时受压的发生，使斜材受力成为拉压系统，充分利用拉压系统的受力特性(拉杆对压杆的稳定计算起支撑作用)， 可减小斜材规格，降低塔重。根据以往500kV工程的经验，常用的塔身斜材布置方式有单分式(如图3所示) 和再分式(如图4至图6所示)，由于士SOOkV塔高较500kV高得多，铁塔普遍高度在70m 左右，为了满足其刚度要求，其根开往往在15m以上，加之高强钢的使用，主材承载力大幅提高，由此形成了宽体塔身，为了充分利用主材的计算长度，同时尽可能利用塔身斜材的承载力(避免出现过大的长细比)，在同一交叉斜材内，主材的计算长度分段往往会出现五分式或六分式，因此其交叉斜材的布置方式推荐采用如图7、图8所示的五分式或六分式。无论采取哪种斜材布置方式，最主要的问题就是斜材与水平面的夹角α的大小， α的大小直接决定了斜材的受力大小，α越大，斜材抗外荷载的力距越小，斜材受力就越大，斜材规格也越大；反之，α越小，斜材抗外荷载的力距则越大，斜材受力就越小，斜材规格也越小，但斜材数量就越多。根据士SOOkV直流线路荷载及计算情况，并结合500kV线路铁塔斜材布置的经验，通过计算，当斜材与水平面的夹角α控制在35° 45°之间时，塔重最轻。4)铁塔接腿(身)型式500kV线路的传统接腿模式为“过渡段”方式的公用腿，如图9所示为一种公用腿型，优点是当主材规格一致时，在不同呼称高上塔腿均可使用。缺点①传力路线较为复杂，塔重较重；②受地形坡度限制，未能有效利用高低腿在地形坡度较大时不降基面的高低腿优势；③接身刚度较差。图10所示为另一种公用腿型，优点与图9所示的腿型相同，塔腿设计成公用腿， 方便加工和安装，且塔腿刚度较好。缺点①传力路线复杂，隔面31、32过多，塔重最重；② 受地形坡度限制，未能有效利用高低腿在地形坡度较大时不降基面的高低腿优势。图11示出一种非公用腿型，接身型式简单，传力路线清晰明了，其优点①传力路线简单直接，隔面少，塔重轻；②最大接腿长度较传统方式长，对于地形坡度较陡的塔位能充分利用高低腿优势，减少基面开方。③接腿刚度好。其缺点塔腿无法在不同呼称高上互换。对于受力相对较大的转角塔，推荐采用如图11所示的非公用腿型式。
权利要求1.特高压直流输电线路干字型转角塔，整体呈干字形，包括导线横担、地线横担、跳线横担以及塔身；所述地线横担设置在所述塔身的塔头顶部，用于悬挂地线，所述导线横担、 跳线横位于所述塔身的塔头下部，用于悬挂两极输电导线，跳线横担用于悬挂跳线，其特征在于，转角塔跳线串在跳线横担上的挂线方式采用垂直线路的“双V串”挂线结构，跳线为铝管式刚性跳线。
2.如权利要求1所述的特高压直流输电线路干字型转角塔，其特征在于，转角度数按 0° 20°、20° 40°、40° 60°、60° 90° 分级。
3.如权利要求1所述的特高压直流输电线路干字型转角塔，其特征在于，塔身断面型式一般为正方形。
4.如权利要求1所述的特高压直流输电线路干字型转角塔，其特征在于，塔身斜材布置方式为五分式或六分式，斜材与水平面的夹角在35° 45°之间。
5.如权利要求1所述的特高压直流输电线路干字型转角塔，其特征在于塔身接头的腿型为非公用腿型。
专利摘要特高压直流输电线路干字型转角塔，整体呈干字形，包括导线横担、地线横担、跳线横担以及塔身；所述地线横担设置在所述塔身的塔头顶部，用于悬挂地线，所述导线横担、跳线横位于所述塔身的塔头下部，用于悬挂两极输电导线，跳线横担用于悬挂跳线，其特点是，转角塔跳线串在跳线横担上的挂线方式采用垂直线路的“双V串”挂线结构，跳线为铝管式刚性跳线。
文档编号E04H12/24GK202249073SQ20112039254
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者何建, 何江, 刘丽敏, 刘洪义, 包永忠, 周刚, 姜毅, 张国华, 徐力, 李喜来, 李敏生, 李鑫, 杜国良, 杨景胜, 杨洋, 杨磊, 梁政平, 梁明, 汪雄, 王学明, 胡红春, 董建尧, 薛春林, 郝阳, 钱广忠, 韩大刚 申请人:中国电力工程顾问集团东北电力设计院, 中国电力工程顾问集团中南电力设计院, 中国电力工程顾问集团公司, 中国电力工程顾问集团华东电力设计院, 中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司, 中国电力工程顾问集团西北电力设计院, 中国电力工程顾问集团西南电力设计院, 广东省电力设计研究院