本发明属于输电杆塔领域，具体涉及一种500kv/220kv混压四回路复合杆塔。
背景技术
随着电网建设的发展，坚强智能送端电网建设进入全面快速发展阶段，输电能力大幅提升。由于目前现有的杆塔大多采用全钢制结构，但钢材存在质量重、易锈蚀或开裂、低温性能差等力学缺陷，在特殊环境下还存在线路走廊宽、施工运输和运行维护困难等问题；铁塔对钢材的需求量很大，不仅消耗了大量的矿产资源，并且在钢材的生产和加工过程中造成生态环境的严重污染。从电气性能方面来看，全钢结构的输电线路易发生污秽闪络、风偏放电等故障和事故。因此，无论是从安全可靠性还是经济社会效益角度出发都要求在输电塔上能够创新性地导入新材料和新技术以解决上述问题。
技术实现要素：
本发明提供了一种500kv/220kv混压四回路复合杆塔，达到了缩减走廊宽度、降低杆塔呼高、安全性能高且适用范围广的有益效果。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种500kv/220kv混压四回路复合杆塔，其特征在于：包括塔身，塔身上从上至下依次设有500kv上横担、500kv中横担、500kv下横担、220kv上横担和220kv下横担，所述横担均为复合绝缘横担；所述500kv上横担、500kv中横担、500kv下横担的输送电压均为两回500kv，220kv上横担和220kv下横担的输送电压均为两回220kv。
优化地，所述复合绝缘横担为采用硼硅酸盐玻璃纤维增强树脂基复合材料制成的复合绝缘横担，起到了耐腐蚀、抗疲劳，可在风沙、盐碱、酸雨等特殊地域的试用的作用。
优化地，所述复合绝缘横担包括分别与塔身两侧连接的拉杆、分别与塔身两侧连接的压杆，塔身同侧的压杆与拉杆连接，起到了提高杆塔的耐雷、防雷水平、提高绝缘横担的耐污自洁能力的作用。
优化地，所述拉杆截面为实心圆形，所述压杆截面为空心圆形。
优化地，所述拉杆和压杆均采用钢节点与塔身连接。
优化地，所述500kv上横担、500kv中横担、500kv下横担之间垂直排列；所述220kv上横担和220kv下横担采用倒三角形布置。
优化地，所述500kv上横担、500kv中横担、500kv下横担和220kv下横担的下平面采用上扬式；所述220kv上横担的下平面采用水平式。
优化地，所述塔身为钢结构塔身，塔身主材及辅材均为钢管。
本发明所达到的有益效果：复合绝缘横担的绝缘特性，取消了悬垂绝缘子串，在相同的使用情况下，复合绝缘横担杆塔的呼高比传统铁塔显著降低，走廊宽度也得到了最大幅度的缩减；复合绝缘横担可以减少输电杆塔覆冰程度，降低倒塔事故风险，提高了安全性能；混压四回路输送容量大且节省占地，可适用范围广。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明复合绝缘横担的结构图；
图中：1-塔身；2-500kv上横担；3-500kv中横担；4-500kv下横担；5-220kv上横担；6-220kv下横担；7-复合绝缘横担；8-拉杆；9-压杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种500kv/220kv混压四回路复合杆塔，包括钢结构塔身，塔身主材及辅材均为钢管。塔身上从上至下依次设有垂直排列的500kv上横担2、500kv中横担3、500kv下横担4和倒三角形布置的220kv上横担5、220kv下横担6，倒三角形的布置可以降低塔头高度。500kv上横担2、500kv中横担3、500kv下横担4和220kv下横担6的下平面采用上扬式，220kv上横担5的下平面采用水平式。杆塔输送电压为两回500kv和两回220kv，500kv上横担2、500kv中横担3、500kv下横担4的输送电压均为两回500kv，220kv上横担5和220kv下横担6的输送电压均为两回220kv。500kv/220kv混压四回路复合横担塔输送容量大，节省占地，可在走廊通道紧张的地区大面积推广。
所有横担均为采用硼硅酸盐玻璃纤维增强树脂基复合材料制成的复合绝缘横担7。复合绝缘横担7绝缘特性的充分利用，取消了悬垂绝缘子串，在相同的使用情况下，复合绝缘横担杆塔的呼高比传统铁塔显著降低，走廊宽度也得到了最大幅度的缩减。如图2所示，复合绝缘横担7包括一对拉杆8和一对压杆9，一对拉杆8分别采用钢节点与塔身1两侧连接，一对压杆9也分别采用钢节点与塔身1两侧连接，塔身1同侧的压杆9与拉杆8连接。复合绝缘横担7的倾斜布置形式不仅提高杆塔的耐雷、防雷水平，还提高绝缘横担的耐污自洁能力。拉杆8的截面为实心圆形，压杆9的截面为空心圆形。
具体实施例：
(1)设计方法
1)绝缘配置
根据污秽等级，按照《高海拔外绝缘配置技术规范》，确定复合横担绝缘件最小长度。
2)金具串长
根据断线不平衡张力和不均匀冰不平衡张力，确定金具最短串长。
3)间隙圆绘制
计算上、中、下相悬垂串在最大风速、操作过电压、雷电过电压、带电作业等工况下的风偏角，绘制间隙圆图。
4)塔头布置
根据间隙圆，同时考虑水平线间距离和同回路垂直相间距离，确定塔头尺寸。同时考虑悬垂串的风偏后，挂线板不能与横担下主材相碰，确定横担下平面仰角。
5)杆塔结构计算
根据塔头尺寸及杆塔设计条件，对杆塔进行结构分析，并绘制杆塔施工图。
(2)设计算例
参照江苏地区的典型设计，500kv/220kv混压四回路复合横担悬垂塔500kv导线采用4×jl/g1a-630/45钢芯铝绞，220kv导线采用2×jl/g1a-630/45钢芯铝绞线，地线采用铝包钢绞线jlb20a-150。按3.2cm/kv(按额定电压等级计算)进行绝缘配合设计。水平档距500m，垂直档距650m，kv值取0.75，计算呼高36m。设计风速29m/s，设计覆冰5mm。
1)绝缘配置
对于江苏污秽等级，根据《高海拔外绝缘配置技术规范》按照污秽等级为d2级考虑，确定500kv复合横担公称爬电距离不小于16500mm，最小电弧距离不小于4250mm，考虑适当的裕度，横担绝缘件最小长度为4400mm。确定220kv复合横担公称爬电距离不小于7560mm，最小电弧距离不小于2100mm，考虑适当的裕度，横担绝缘件最小长度为2300mm。
2)金具串长
根据《110～750kv架空输电线路设计规范》规定，10mm及以下冰区4分裂500kv悬垂塔导线的最小断线张力(含纵向不平衡张力)的取值为平丘地形不大于导线最大使用张力的20％，10mm及以下冰区不均匀覆冰情况4分裂500kv悬垂塔导线的不平衡张力的取值为不大于导线最大使用张力的10％。根据该纵向不平衡张力确定500kv金具串最短串长为0.8m，考虑适当的裕度，本塔推荐500kv悬垂串长取1.2m。
10mm及以下冰区双分裂220kv悬垂塔导线的最小断线张力(含纵向不平衡张力)的取值为平丘地形不大于导线最大使用张力的25％。10mm及以下冰区不均匀覆冰情况双分裂220kv悬垂塔导线的不平衡张力的取值为不大于导线最大使用张力的10％。根据该纵向不平衡张力确定220kv金具串最短串长为0.5m，综合考虑适当的裕度，本塔推荐220kv悬垂串长取1m。
3)间隙圆绘制
表1空气间隙数值表
根据表1中不同工况下的空气间隙，确定上、中、下相悬垂串在最大风速、操作过电压、雷电过电压、带电作业等工况下的风偏角，绘制间隙圆图。
4)塔头布置
复合横担直线塔的塔头布置，须满足空气间隙、复合材料最小绝缘长度、挂线板不能与支柱绝缘子串相碰等要求。
500kv上横担的横担长度受到绝缘距离的控制，绝缘件长度为4400mm，连塔金具长度为1200mm，端部金具为900mm。考虑适当的裕度，500kv上横担为7400mm。
500kv下横担的横担长度受到绝缘距离的控制，绝缘件长度为4400mm，连塔金具长度为1200mm，端部金具为900mm。考虑适当的裕度，500kv上横担长度为7800mm。
500kv中横担的横担长度受到绝缘距离的控制，且根据《110～750kv架空输电线路设计规范》规定，500kv上下层相邻导线或导地线之间的位移不能小于1750mm，绝缘件长度为6370mm，连塔金具长度为1200mm，端部金具为900mm。考虑适当的裕度，500kv中横担长度为9550mm。
220kv上横担的横担长度受到绝缘距离的控制，第一段绝缘件长度为2300mm，第二段绝缘件长度为4280mm，连塔金具长度为800mm，两段绝缘件之间的连接金具长度为600mm，端部金具为600mm。考虑适当的裕度，220kv上横担长度为10600mm。
220kv下横担的横担长度受到绝缘距离的控制，且根据《110～750kv架空输电线路设计规范》规定，220kv上下层相邻导线或导地线之间的位移不能小于1000mm，绝缘件长度为3400mm，连塔金具长度为800mm，端部金具为600mm。考虑适当的裕度，220kv下横担长度为6600mm。
根据《110～750kv架空输电线路设计规范》规定，500kv垂直线间距离不小于10m，220kv垂直线间距离不小于5.5m。500kv和220kv不同相导线间的垂直距离不小于10.5m。本塔均按最小尺寸设计。
5)杆塔结构计算
采用结构设计软件对杆塔进行力学计算，推荐500kv横担拉杆规格为φ45，压杆规格为φ320×10；220kv横担拉杆规格为φ35，压杆规格为φ280×8。
6)经济分析
表2复合杆塔和铁塔济性对比表
从表2可以看出，复合横担混压四回路直线塔与传统角钢塔有一定的经济优势，且复合横担混压四回路直线塔可压缩走廊宽度，减少占地，具有良好的社会效应，适合在城区进行大面积推广。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。