专利名称：一种输电线路复合材料绝缘杆塔接地方法及其杆塔的制作方法
技术领域：
本发明属于输电线路领域，具体涉及一种输电线路复合材料绝缘杆塔接地方法
及其杆塔。
背景技术：
杆塔是输电线路的重要设备，我国目前110kV及以上电压等级的输电线路多采 用铁塔，其缺点是易腐蚀、质量重、容易被偷盗，且在恶劣自然环境下容易发生风偏、 污闪、冰闪、雷击等，导致线路出现跳闸甚至发生停运事故。 复合材料具有重量轻、强度大、绝缘性好、抗气候老化、耐腐蚀能力强等特 点，将复合材料应用于输电线路杆塔能够大幅度提高线路的绝缘性，大幅提高线路耐污 闪、冰闪、防风偏、耐雷水平，同时还可压縮塔头尺寸，减少线路走廊宽度。同时，还 具有重量轻、耐腐蚀、被偷盗可能性小的特点。 我国目前铁塔的避雷线的接地方式是利用杆塔金属塔材的导电性接地。当采用 复合材料作为线路杆塔后，由于复合材料的绝缘性，使避雷线无有效的直接接地路径。 由于110kV电压等级以上的输电线路的避雷线必须逐级接地，才能有效降低线路的雷击 跳闸率，因此，需要适用于复合材料杆的接地方式，在保证有效利用复合材料杆绝缘性 的基础上，使线路的避雷线有效接地。
发明内容
本发明的目的是提出一种输电线路复合材料绝缘杆塔接地方法及其杆塔，该发 明使输电线路采用复合材料绝缘杆塔后，能充分利用复合材料的绝缘性，保护了复合材 料杆壁不易发生层向击穿，提高了线路耐污闪、冰闪、防风偏、耐雷水平，还可以进一 步压縮塔头尺寸，减少线路走廊宽度，并使线路杆具有重量轻、耐腐蚀、被偷盗可能性 小的特点。 本发明的技术方案是 一种输电线路复合材料绝缘杆塔接地方法，杆塔主体 采用绝缘复合材料管材，导线横担采用复合绝缘子，其特征在于地线横担采用金属 导体，接地引下线采用金属线材或管材或棒材，接地引下线一端固定在地线横担上，从 复合材料绝缘杆塔中间悬空引下后另一端接地，地线横担与导线横担上分别装有金属电 极，同时选择在复合材料绝缘杆塔的适当部位打孔加装接地引下线引出电极，可根据防 雷要求，确定地线侧电极与导线侧电极之间的空气间隙距离，以及接地引下线引出电极 与导线之间的空气间隙距离。 —种输电线路复合材料绝缘杆塔，杆塔主体采用绝缘复合材料管材，导线横担 采用复合绝缘子，其特征在于地线横担采用金属导体，接地引下线采用金属线材或管 材或棒材，接地引下线一端固定在地线横担上，从复合材料绝缘杆塔中间悬空引下后另 一端接地，地线横担与导线横担上分别装有金属电极，同时选择在复合材料绝缘杆塔的 适当部位打孔加装接地引下线引出电极。
本发明的有益效果是 l.复合材料杆塔由于塔身沿面以及塔壁的绝缘性，与常规110kV铁塔相比，塔 头相地、相间的空气间隙、绝缘爬距大大增加，同时由于固体绝缘材料绝缘强度远大于 空气间隙，相地之间的绝缘强度也大幅提高，可提高线路耐污闪、冰闪、防风偏、耐雷 水平。 2.采用复合材料杆塔，还可以进一步压縮导线与塔身之间的距离，在线路耐污 闪、冰闪、防风偏、耐雷水平不低于铁塔的基础上，压縮塔头尺寸，以达到节省线路走 廊宽度，降低杆塔本体造价的效果。 3.当雷击产生较大的雷电过电压时，地线侧电极和导线侧电极之间的空气间 隙，或者接地引下线引出电极和导线之间的空气间隙首先发生击穿，相地雷电过电压得 到抑制，避免复合材料绝缘杆壁发生击穿，同时也避免导线相间之间直接发生击穿。
4.由于复合材料还具有重量轻、抗气候老化、耐腐蚀能力强等特点，是线路杆 塔具有重量轻、耐腐蚀、被偷盗可能性小的特点。
图1是本发明复合材料杆塔接地方式示意图。
图2是本发明复合材料杆塔主要技术参数示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 图l中标记的说明l-地线横担，2-地线，3-地线侧电极，4-导线侧电极，5-导 线横担，6-导线(线夹)，7-导线横担与杆塔连接部分，8-复合材料杆塔，9-杆塔与杆塔 连接部分，10-接地引下线，11-接地引下线引出电极。 图2中标记的说明Dl-地线侧电极与导线侧电极间的空气间隙距离，D2-接地 引下线引出电极与导线(线夹)间的空气间隙距离，D3-地线与导线间的空气间隙距离， r-地线与复合材料杆塔之间空气间隙距离，d-复合材料杆壁厚，B-导线(线夹)与复合材 料杆塔空气间隙距离，Cl-相间垂直空气间隙距离，C2-相间水平空气间隙距离。
杆塔主体采用绝缘复合材料管材，导线横担5采用复合绝缘子，地线横担l采用 金属导体，接地引下线IO采用金属线材或管(棒)材，接地引下线10—端固定在地线横 担1上，从复合材料绝缘杆中间悬空引下后另一端接地，地线横担1与导线横担5上分别 装有金属电极，同时选择在复合材料绝缘杆塔的适当部位打孔加装接地引下线引出电极 11，可根据防雷要求，确定地线侧电极3与导线侧电极4之间的空气间隙距离，以及接地 引下线引出电极11与导线(线夹)6之间的空气间隙距离。 复合材料管材的管壁，除了在加装接地引下线引出电极ll的部位开孔，其他部 分应无裂纹、无缝隙，以保持管壁内外绝缘；导线横担5与管材的连接，管材与管材之 间应密封，以保持管壁内外的绝缘性。 对于采用普通铁塔输电线路的耐雷水平主要由相地之间空气间隙的绝缘水平控 制。当采用复合材料杆塔后，接地引下线沿管材内部中间接地，相和地之间的绝缘增加 了管材的壁厚的绝缘性，由于固体绝缘材料的绝缘性能远大于空气间隙。因此线路采用复合材料杆塔后，复合材料杆的壁厚以及相地之间的空气间隙两种组合绝缘的绝缘性， 比普通铁塔相地空气间隙的绝缘性能要大。因此，复合材料杆塔的耐雷水平也比普通铁 塔要大。 由于输电线路在遭受雷击时，将不可避免的发生相地闪络，对于相地之间为空 气间隙绝缘的铁塔，空气的绝缘发生击穿后，其绝缘性将自行恢复；但对于复合材料管 壁的层向绝缘， 一旦击穿将不可恢复，将会使杆塔的绝缘性能大幅降低，并影响到杆塔 的机械性能。 因此，在接地引下线从复合材料杆塔中间引下时，在地线横担1和导线横担5之 间安装金属电极，并使两电极之间保持合适的空气间隙距离；还可以选择在杆塔的适当 部位打孔加装接地引下线引出电极ll，使接地引下线引出电极11与相邻导线(线夹)6保 持合适的空气间隙距离。当雷击产生较大的雷电过电压时，地线侧电极3和导线侧电极 4之间的空气间隙，或者接地引下线引出电极11和导线(线夹)6之间的空气间隙首先发 生击穿，相地雷电过电压得到抑制，避免复合材料绝缘杆壁发生击穿，同时也避免导线 相间之间直接发生击穿。
实施例1 : 110kV输电线路复合材料杆塔，可采用以上接地方式。如图2所示，杆塔主要 技术参数可以取以下值Cl = 3.5m， C2 = 3.0m， r《0.2m， B《1.5m， d = 10mm， Dl =1.5m， D3 = 3.0m，取消D2，即不在杆身打孔加装引下线电极。采用这种方案，首 先，杆塔各间隙距离满足110kV线路设计要求，可以在电气性能上满足110kV线路运行 要求；其次，还具有以下优点 (l)采用这种接地方式，有效的利用了杆身的绝缘性，并提供了雷电过电压闪络 间隙； 110kV相地绝缘距离主要受雷电过电压控制，且以反击雷为主。复合材料杆的 相地绝缘主要有距离为Dl(1.5m)的空气间隙绝缘，以及距离为(r+BX1.8m)空气间隙和 厚度为d(10mm)的绝缘复合材料组合绝缘。 由于(r+B+d)组合绝缘的绝缘强度大于(Dl)空气间隙，因此当线路产生较大的雷 电过电压，(Dl)空气间隙先行击穿，可以抑制雷电过电压，使组合绝缘不发生击穿，避 免了复合材料杆壁层向发生不可恢复性的击穿。 (2)复合材料杆相地之间的绝缘强度要大于110kV铁杆塔，增加了杆塔的耐雷、 耐风偏水平； 110kV铁杆塔相地之间绝缘，主要为导线至横担之间约l.Om长的绝缘子串。而 上述110kV复合材料杆，相地之间的绝缘强度，主要为Dl(1.5m)的空气间隙控制。复合 材料杆的相地绝缘强度要大于普通铁塔。 (3)增加了相地、相间绝缘爬距，复合材料杆的耐污水平要优于110kV铁杆塔；
杆塔相地绝缘爬电距离增加了为普通110kV的绝缘爬电距离加上部分绝缘塔身 的长度；水平相间绝缘爬电距离按照为两倍的相地绝缘爬电距离；垂直相间绝缘爬电距 离为两倍的相地爬电距离加上部分绝缘塔身的长度。使杆塔得耐污闪水平大幅提升。
(4)可进一步压縮塔头尺寸，减少线路走廊宽度 由于本方案中复合材料杆塔，与常规110kV铁塔相比，塔头相地、相间的空气间隙、绝缘爬距大大增加，大幅提高线路耐污闪、冰闪、防风偏、耐雷水平等电气性 能； 因此，可以进一步压縮塔头尺寸，减少相地、相间的绝缘距离和绝缘爬距，使 复合材料杆的电气性能不低于常规铁塔的基础上，节省了线路走廊宽度，降低杆塔本体 造价； (5)复合材料杆还具有复合材料的其它优点； 由于复合材料的密度约为铁塔的1/4 1/3，使复合材料杆塔的重量要小于铁塔， 降低了杆塔的运输和安装费用；复合材料具有良好的耐腐蚀性，被偷盗的可能性小，降 低了杆塔的维护费用。
实施例2 : 220kV输电线路复合材料杆塔，可采用以上接地方式。如图2所示，杆塔主要 技术参数可以取以下值Cl = 5.5m， C2 = 5.0m， r《0.3m， B《2.4m， d = 15mm， Dl = 2.5m， D3 = 5.0m， D2 = 2.7m。 首先，杆塔各间隙距离满足110kV线路设计要求，可 以在电气性能上满足220kV线路运行要求；其次，还具有以下优点 (l)采用这种接地方式，有效的利用了杆身的绝缘性，并提供了雷电过电压闪络 间隙； 220kV相地绝缘距离主要受雷电过电压控制。复合材料杆的相地绝缘主要有 距离为Dl(2.5m)的空气间隙绝缘，距离为D2(2.7m)的空气间隙绝缘，以及距离为(r+B) (2.7m)空气间隙和厚度为d(15mm)的绝缘复合材料组合绝缘。 由于(r+B+d)组合绝缘的绝缘强度大于(Dl)、 (D2)空气间隙，因此当线路产生较 大的雷电过电压，(D1)或(D2)空气间隙先行击穿，可以抑制雷电过电压，使组合绝缘不 发生击穿，避免了复合材料杆壁层向发生不可恢复性的击穿。 (2)复合材料杆相地之间的绝缘强度要大于220kV铁杆塔，增加了杆塔的耐雷水 平； 220kV铁杆塔相地之间绝缘，主要为导线至横担之间约l.Om长的绝缘子串。而 上述220kV复合材料杆，相地之间的绝缘强度，主要为Dl(2.5m)、 D2(2.7)的空气间隙控 制。复合材料杆的相地绝缘强度要大于普通铁塔。 (3)增加了相地、相间绝缘爬距，复合材料杆的耐污水平要优于220kV铁杆塔；
杆塔相地绝缘爬电距离增加了为普通220kV的绝缘爬电距离加上部分绝缘塔身 的长度；水平相间绝缘爬电距离按照为两倍的相地绝缘爬电距离；垂直相间绝缘爬电距 离为两倍的相地爬电距离加上部分绝缘塔身的长度。使杆塔得耐污闪水平大幅提升。
(4)可进一步压縮塔头尺寸，减少线路走廊宽度 由于本方案中复合材料杆塔，与常规220kV铁塔相比，塔头相地、相间的空 气间隙、绝缘爬距大大增加，大幅提高线路耐污闪、冰闪、防风偏、耐雷水平等电气性 能； 因此，可以进一步压縮塔头尺寸，减少相地、相间的绝缘距离和绝缘爬距，使 复合材料杆的电气性能不低于常规铁塔的基础上，节省了线路走廊宽度，降低杆塔本体 造价。
(5)复合材料杆还具有复合材料的其它优点；
由于复合材料的密度约为铁塔的l/4 l/3，使复合材料杆塔的重量要小于铁塔， 降低了杆塔的运输和安装费用；复合材料具有良好的耐腐蚀性，被偷盗的可能性小，降 低了杆塔的维护费用。
权利要求
一种输电线路复合材料绝缘杆塔接地方法，杆塔主体采用绝缘复合材料管材，导线横担采用复合绝缘子，其特征在于地线横担采用金属导体，接地引下线采用金属线材或管材或棒材，接地引下线一端固定在地线横担上，从复合材料绝缘杆塔中间悬空引下后另一端接地，地线横担与导线横担上分别装有金属电极，同时选择在复合材料绝缘杆塔的适当部位打孔加装接地引下线引出电极，可根据防雷要求，确定地线侧电极与导线侧电极之间的空气间隙距离，以及接地引下线引出电极与导线之间的空气间隙距离。
2. —种输电线路复合材料绝缘杆塔，杆塔主体采用绝缘复合材料管材，导线横担采 用复合绝缘子，其特征在于地线横担采用金属导体，接地引下线采用金属线材或管材 或棒材，接地引下线一端固定在地线横担上，从复合材料绝缘杆塔中间悬空引下后另一 端接地，地线横担与导线横担上分别装有金属电极，同时选择在复合材料绝缘杆塔的适 当部位打孔加装接地引下线引出电极。
全文摘要
一种输电线路复合材料绝缘杆塔接地方法及其杆塔，杆塔主体采用绝缘复合材料管材，导线横担采用复合绝缘子，地线横担采用金属导体，接地引下线采用金属线材或管材或棒材，接地引下线从管材中间悬空引下接地，地线横担与导线横担上装有金属电极，在杆塔的适当部位打孔加装接地引下线引出电极，可根据防雷要求，确定地线侧电极与导线侧电极之间的空气间隙距离，以及接地引下线引出电极与导线之间的空气间隙距离。本发明中的复合材料杆塔接地方式，有效的利用了复合材料杆的绝缘性，可以提高线路耐污闪、冰闪、防风偏、耐雷水平，还可以压缩塔头尺寸，具有降低杆塔本体造价及运输、安装、维护费用，同时减少线路走廊宽度的优点。
文档编号H02G7/22GK101692572SQ20091027223
公开日2010年4月7日 申请日期2009年9月27日 优先权日2009年9月27日
发明者刘凯, 刘庭, 王力农, 肖宾, 胡建勋, 胡毅 申请人:国网电力科学研究院