一种新型直线转角杆塔的设计

1 设计理念

在国内外超高压线路和特高压线路中,为节约投资,降低工程造价,当线路转角度数较小时,常使用直线转角塔代替耐张塔。文章规划设计采用悬垂串代替耐张串,这样在转角度数较大时,铁塔前后两侧导线张力沿转角内角方向的合力可将导线绝缘子串拉到足够大的偏角,使其满足电气间隙要求。据此设计思路,根据转角度数的差异,文章设计出了两种不同形式的直线转角塔。

当线路转角度数小于20°时,拟采用常规的直线转角塔设计方案,但为充分优化绝缘子串受力条件,设计出了L型绝缘子串;当线路转角度数大于20°时,绝缘子串采用双联I型串,转角内侧直接将导线绝缘子串挂在塔身上,转角外侧采用在横担下方加装挂线架以悬挂导线绝缘子串,构思方案图如图1所示:

与常规直线转角塔和耐张塔对比,上述构思方案具有如下优势:(1)L型布置的绝缘子串,可优化铁塔和绝缘子受力,限制导线摇摆角,缩小塔头尺寸。(2)大转角布置方案,转角内侧利用导线张力拉起导线绝缘子串,取消了导线横担,改善了铁塔受力,减小了导、地线纵向荷载对塔身的扭矩;转角外侧采用在横担下方加装挂线架手段,解决了带电体对横担下平面的电气间隙问题。(3)与常规耐张塔相比,直线转角塔使用悬垂串代替耐张串,取消了跳线串,减少了绝缘子数量,简化了塔头间隙设计,具有显著的经济效益。

2 塔头规划设计

直线转角塔塔头间隙规划与直线转角塔塔头间隙规划方法一致,即在考虑导线张力的影响下计算出导线绝缘子串在各种工况下的风偏角,并计及铁塔出口处导线弧垂和跳线小弧垂的影响,确定出满足电气间隙的最小塔头尺寸(文章以220kV电压等级计算分析)。

设为导线绝缘子串风偏角,PI为导线绝缘子串风荷载,GI为导线绝缘子串垂直荷载,P为相应工况下的导线风荷载,Wl为导线自荷载,lh和lv分别为水平档距和垂直档距,T为相应工况下导线张力,则有:

根据式(1)计算出不同工况下导线绝缘子串风偏角,如表1所示:

根据表1的计算结果,规划设计出适用于不同转角度数的直线转角塔间隙园和单线图。

3 直线转角塔的绝缘子串、金具规划设计

3.1 小转角时绝缘子串规划设计

L型悬垂串由V型悬垂串演变而来。V型悬垂串适用于不兼角或兼角度数较小的直线塔。正常运行时其两肢荷载基本一致,受力处于平衡状态,当线路兼角时,其两肢受力不再平衡,严重时可能出现一肢受拉而另一肢受压的情况,极端情况时可能因受力不均匀而导致碗头脱落而调串。L型悬垂串正是基于这种情况而提出的。

与V型串夹角取值原理一致,L型串单肢夹角过大,会造成绝缘子串负荷及塔窗相应增大,夹角过小,单支绝缘子串受压严重,会造成绝缘子串断联。L型串夹角应根据铁塔兼角大小,并计算I型悬垂串摇摆角波动范围而确定。

综上分析,推荐本工程L型串卸载角

3.2 大转角时绝缘子串规划设计

直线转角塔同时具有直线塔和转角塔的特点,导线绝缘子串与铁塔的连接方式与直线转角塔相似,塔头尺寸由绝缘子串摇摆角决定,导线和绝缘子串的连接方式可根据导线开断与否分为悬垂和耐张两种导线链接方式,其分别采用悬垂线夹和耐张线夹。

直线转角塔采用悬垂连接方式时,绝缘子串连接顺直,结构简单,受力清晰,安装施工便捷;采用耐张连接方式时,线路前后侧导线均通过液压方式与金具相连,绝缘子串可以承受导线全张力,但绝缘子串结构相对复杂,安装施工难度较高,造价也比悬垂连接方式高,故推荐直线转角塔大转角时绝缘子串采用悬垂连接方式。

4 直线转角塔隔离事故功能分析

直线转角塔前后两个耐张段的张力是联动的,在放线施工过程中,前后两个耐张段代表档距应取同一数值。线路运行过程中,当电线断线或气象条件发生改变时,由于档距、高差和荷载的不同,会产生不平衡张力。尤其当线路一侧断线时,绝缘子串将完全偏向未断线的一侧,使相邻直线塔两侧出现较大的张力差。直线转角塔能否起到隔离事故的作用,关键在于一侧断线后,能否保证另一侧(未断线侧)直线塔不发生倾覆线路导线断线情况。

设导线截面为A,弹性模量为E,每相分裂导线为n根,前后两个耐张段内共有m档,第k基塔为直线转角塔,各档档距相等且悬挂点同高,断线前分裂导线每根水平张力为,断线后第i档每根导线张力为,断线后断线档档距增量与每根导线水平张力关系如式

根据相关数据可知:当线路相导线断一根时,直线塔两侧张力差很小,远小于其设计允许的不平衡张力,不会造成直线塔因断线而倒塔的情况。目前,我国220kV以上线路相导线大都采用分裂导线。运行经验表明:一相导线全断的可能性非常小,即使在2008年因百年不遇的雪灾导致全国范围内大面积倒塔的情况下,也没有发生一相导线全断的情况。考虑到规程规定耐张塔断线工况时张力差取一相导线最大使用张力的70%,而非100%,故当发生一相导线全断故障时,常规耐张塔也不能起到隔离事故的作用。综上可知,直线转角塔在隔离事故的性能上,与常规耐张塔是一致的。

5 结语

(1)直线转角塔技术上安全可靠,可有效代替常规耐张塔。(2)转角度数小于20°时,推荐直线转角塔采用L型绝缘子串;转角度数大于20°时,推荐直线转角塔采用双联I型绝缘子串,悬垂联接方式。(3)直线转角塔在隔离事故的性能上,与常规耐张塔是一致的。(4)与鼓型转角塔相比,同呼称高下的直线转角塔单基塔重降低约25%左右,造价降低约27%~30%,走廊宽度缩小约4~5m,具有良好的经济和社会效益。(5)考虑到直线转角塔不能完全取代耐张塔的功能,建议实际工程中直线转角塔与常规耐张塔交叉使用,以达到延长耐张段长度、降低工程造价的目的,并为未来推广应用积累经验。

(作者刘宗濮系武汉中联投电力工程设计咨询有限公司工程师)

浏览次数:  更新时间:2017-10-09 08:25:23
上一篇:一种高清背投影膜及其制备
下一篇:车身结构优化
网友评论《一种新型直线转角杆塔的设计》
相关论文
Top