轉(zhuǎn)角桿

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土地資源日益緊張，制約線路走徑的因素日益增加，線路走廊越來越難以獲得，路徑更加曲折，轉(zhuǎn)角塔用量和比例也逐漸上升。統(tǒng)計(jì)資料表明：近年新建線路平均耐張段長(zhǎng)度不足3km。而常規(guī)轉(zhuǎn)角塔幾乎全部按耐張方案設(shè)計(jì)，耐張塔因承受導(dǎo)地線張力和角度荷載，其塔材、基礎(chǔ)及附屬的絕緣子、金具、跳線等材料的數(shù)量和規(guī)格都遠(yuǎn)高于同樣的直線塔，這就直接增加了工程本體費(fèi)用，對(duì)工程造價(jià)的影響越來越顯著。線路設(shè)計(jì)中若能有效降低耐張塔的用量，將能顯著降低線路的造價(jià)水平。

為此，根據(jù)線路轉(zhuǎn)角度數(shù)的差異，規(guī)劃設(shè)計(jì)兩種直線轉(zhuǎn)角塔，以替代常規(guī)耐張轉(zhuǎn)角塔。

直線轉(zhuǎn)角桿塔設(shè)計(jì)理念

在國(guó)內(nèi)外超高壓線路和特高壓線路中，為節(jié)約投資，降低工程造價(jià)，當(dāng)線路轉(zhuǎn)角度數(shù)較小時(shí)，常使用直線轉(zhuǎn)角塔代替耐張塔。文章規(guī)劃設(shè)計(jì)采用懸垂串代替耐張串，這樣在轉(zhuǎn)角度數(shù)較大時(shí)，鐵塔前后兩側(cè)導(dǎo)線張力沿轉(zhuǎn)角內(nèi)角方向的合力可將導(dǎo)線絕緣子串拉到足夠大的偏角，使其滿足電氣間隙要求。據(jù)此設(shè)計(jì)思路，根據(jù)轉(zhuǎn)角度數(shù)的差異，文章設(shè)計(jì)出了兩種不同形式的直線轉(zhuǎn)角塔。

當(dāng)線路轉(zhuǎn)角度數(shù)小于20°時(shí)，擬采用常規(guī)的直線轉(zhuǎn)角塔設(shè)計(jì)方案，但為充分優(yōu)化絕緣子串受力條件，設(shè)計(jì)出了L型絕緣子串；當(dāng)線路轉(zhuǎn)角度數(shù)大于20°時(shí)，絕緣子串采用雙聯(lián)I型串，轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)直接將導(dǎo)線絕緣子串掛在塔身上，轉(zhuǎn)角外側(cè)采用在橫擔(dān)下方加裝掛線架以懸掛導(dǎo)線絕緣子串，構(gòu)思方案圖如圖1所示：

與常規(guī)直線轉(zhuǎn)角塔和耐張塔對(duì)比，上述構(gòu)思方案具有如下優(yōu)勢(shì)：（1）L型布置的絕緣子串，可優(yōu)化鐵塔和絕緣子受力，限制導(dǎo)線搖擺角，縮小塔頭尺寸。（2）大轉(zhuǎn)角布置方案，轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)利用導(dǎo)線張力拉起導(dǎo)線絕緣子串，取消了導(dǎo)線橫擔(dān)，改善了鐵塔受力，減小了導(dǎo)、地線縱向荷載對(duì)塔身的扭矩；轉(zhuǎn)角外側(cè)采用在橫擔(dān)下方加裝掛線架手段，解決了帶電體對(duì)橫擔(dān)下平面的電氣間隙問題。（3）與常規(guī)耐張塔相比，直線轉(zhuǎn)角塔使用懸垂串代替耐張串，取消了跳線串，減少了絕緣子數(shù)量，簡(jiǎn)化了塔頭間隙設(shè)計(jì)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

與常規(guī)直線轉(zhuǎn)角塔和耐張塔對(duì)比，上述構(gòu)思方案具有如下優(yōu)勢(shì)：（1）L型布置的絕緣子串，可優(yōu)化鐵塔和絕緣子受力，限制導(dǎo)線搖擺角，縮小塔頭尺寸。（2）大轉(zhuǎn)角布置方案，轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)利用導(dǎo)線張力拉起導(dǎo)線絕緣子串，取消了導(dǎo)線橫擔(dān)，改善了鐵塔受力，減小了導(dǎo)、地線縱向荷載對(duì)塔身的扭矩；轉(zhuǎn)角外側(cè)采用在橫擔(dān)下方加裝掛線架手段，解決了帶電體對(duì)橫擔(dān)下平面的電氣間隙問題。（3）與常規(guī)耐張塔相比，直線轉(zhuǎn)角塔使用懸垂串代替耐張串，取消了跳線串，減少了絕緣子數(shù)量，簡(jiǎn)化了塔頭間隙設(shè)計(jì)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

直線轉(zhuǎn)角桿塔塔頭規(guī)劃設(shè)計(jì)

直線轉(zhuǎn)角塔塔頭間隙規(guī)劃與直線轉(zhuǎn)角塔塔頭間隙規(guī)劃方法一致，即在考慮導(dǎo)線張力的影響下計(jì)算出導(dǎo)線絕緣子串在各種工況下的風(fēng)偏角，并計(jì)及鐵塔出口處導(dǎo)線弧垂和跳線小弧垂的影響，確定出滿足電氣間隙的最小塔頭尺寸（以220kV電壓等級(jí)計(jì)算分析）。

根據(jù)式（1）計(jì)算出不同工況下導(dǎo)線絕緣子串風(fēng)偏角，如表1所示：

根據(jù)表1的計(jì)算結(jié)果，規(guī)劃設(shè)計(jì)出適用于不同轉(zhuǎn)角度數(shù)的直線轉(zhuǎn)角塔間隙園和單線圖。

直線轉(zhuǎn)角桿塔直線轉(zhuǎn)角塔的絕緣子串、金具規(guī)劃設(shè)計(jì)

1.小轉(zhuǎn)角時(shí)絕緣子串規(guī)劃設(shè)計(jì)

L型懸垂串由V型懸垂串演變而來。V型懸垂串適用于不兼角或兼角度數(shù)較小的直線塔。正常運(yùn)行時(shí)其兩肢荷載基本一致，受力處于平衡狀態(tài)，當(dāng)線路兼角時(shí)，其兩肢受力不再平衡，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)一肢受拉而另一肢受壓的情況，極端情況時(shí)可能因受力不均勻而導(dǎo)致碗頭脫落而調(diào)串。L型懸垂串正是基于這種情況而提出的。

與V型串夾角取值原理一致，L型串單肢夾角過大，會(huì)造成絕緣子串負(fù)荷及塔窗相應(yīng)增大，夾角過小，單支絕緣子串受壓嚴(yán)重，會(huì)造成絕緣子串?dāng)嗦?lián)。L型串夾角應(yīng)根據(jù)鐵塔兼角大小，并計(jì)算I型懸垂串搖擺角波動(dòng)范圍而確定。

綜上分析，推薦本工程L型串卸載角按10°控制，兩肢夾角取100°，規(guī)劃設(shè)計(jì)的串型結(jié)構(gòu)如圖2所示：

2.大轉(zhuǎn)角時(shí)絕緣子串規(guī)劃設(shè)計(jì)

直線轉(zhuǎn)角塔同時(shí)具有直線塔和轉(zhuǎn)角塔的特點(diǎn)，導(dǎo)線絕緣子串與鐵塔的連接方式與直線轉(zhuǎn)角塔相似，塔頭尺寸由絕緣子串搖擺角決定，導(dǎo)線和絕緣子串的連接方式可根據(jù)導(dǎo)線開斷與否分為懸垂和耐張兩種導(dǎo)線鏈接方式，其分別采用懸垂線夾和耐張線夾。

直線轉(zhuǎn)角塔采用懸垂連接方式時(shí)，絕緣子串連接順直，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力清晰，安裝施工便捷；采用耐張連接方式時(shí)，線路前后側(cè)導(dǎo)線均通過液壓方式與金具相連，絕緣子串可以承受導(dǎo)線全張力，但絕緣子串結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，安裝施工難度較高，造價(jià)也比懸垂連接方式高，故推薦直線轉(zhuǎn)角塔大轉(zhuǎn)角時(shí)絕緣子串采用懸垂連接方式。

直線轉(zhuǎn)角桿塔直線轉(zhuǎn)角塔隔離事故功能分析

直線轉(zhuǎn)角塔前后兩個(gè)耐張段的張力是聯(lián)動(dòng)的，在放線施工過程中，前后兩個(gè)耐張段代表檔距應(yīng)取同一數(shù)值。線路運(yùn)行過程中，當(dāng)電線斷線或氣象條件發(fā)生改變時(shí)，由于檔距、高差和荷載的不同，會(huì)產(chǎn)生不平衡張力。尤其當(dāng)線路一側(cè)斷線時(shí)，絕緣子串將完全偏向未斷線的一側(cè)，使相鄰直線塔兩側(cè)出現(xiàn)較大的張力差。直線轉(zhuǎn)角塔能否起到隔離事故的作用，關(guān)鍵在于一側(cè)斷線后，能否保證另一側(cè)（未斷線側(cè)）直線塔不發(fā)生傾覆線路導(dǎo)線斷線情況。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可知：當(dāng)線路相導(dǎo)線斷一根時(shí)，直線塔兩側(cè)張力差很小，遠(yuǎn)小于其設(shè)計(jì)允許的不平衡張力，不會(huì)造成直線塔因斷線而倒塔的情況。我國(guó)220kV以上線路相導(dǎo)線大都采用分裂導(dǎo)線。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：一相導(dǎo)線全斷的可能性非常小，即使在2008年因百年不遇的雪災(zāi)導(dǎo)致全國(guó)范圍內(nèi)大面積倒塔的情況下，也沒有發(fā)生一相導(dǎo)線全斷的情況?？紤]到規(guī)程規(guī)定耐張塔斷線工況時(shí)張力差取一相導(dǎo)線最大使用張力的70%，而非100%，故當(dāng)發(fā)生一相導(dǎo)線全斷故障時(shí)，常規(guī)耐張塔也不能起到隔離事故的作用。綜上可知，直線轉(zhuǎn)角塔在隔離事故的性能上，與常規(guī)耐張塔是一致的。

（1）直線轉(zhuǎn)角塔技術(shù)上安全可靠，可有效代替常規(guī)耐張塔。（2）轉(zhuǎn)角度數(shù)小于20°時(shí)，推薦直線轉(zhuǎn)角塔采用L型絕緣子串；轉(zhuǎn)角度數(shù)大于20°時(shí)，推薦直線轉(zhuǎn)角塔采用雙聯(lián)I型絕緣子串，懸垂聯(lián)接方式。（3）直線轉(zhuǎn)角塔在隔離事故的性能上，與常規(guī)耐張塔是一致的。（4）與鼓型轉(zhuǎn)角塔相比，同呼稱高下的直線轉(zhuǎn)角塔單基塔重降低約25%左右，造價(jià)降低約27%～30%，走廊寬度縮小約4～5m，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。（5）考慮到直線轉(zhuǎn)角塔不能完全取代耐張塔的功能，建議實(shí)際工程中直線轉(zhuǎn)角塔與常規(guī)耐張塔交叉使用，以達(dá)到延長(zhǎng)耐張段長(zhǎng)度、降低工程造價(jià)的目的，并為未來推廣應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。

（1）直線轉(zhuǎn)角塔技術(shù)上安全可靠，可有效代替常規(guī)耐張塔。（2）轉(zhuǎn)角度數(shù)小于20°時(shí)，推薦直線轉(zhuǎn)角塔采用L型絕緣子串；轉(zhuǎn)角度數(shù)大于20°時(shí)，推薦直線轉(zhuǎn)角塔采用雙聯(lián)I型絕緣子串，懸垂聯(lián)接方式。（3）直線轉(zhuǎn)角塔在隔離事故的性能上，與常規(guī)耐張塔是一致的。（4）與鼓型轉(zhuǎn)角塔相比，同呼稱高下的直線轉(zhuǎn)角塔單基塔重降低約25%左右，造價(jià)降低約27%～30%，走廊寬度縮小約4～5m，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。（5）考慮到直線轉(zhuǎn)角塔不能完全取代耐張塔的功能，建議實(shí)際工程中直線轉(zhuǎn)角塔與常規(guī)耐張塔交叉使用，以達(dá)到延長(zhǎng)耐張段長(zhǎng)度、降低工程造價(jià)的目的，并為未來推廣應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。