本發(fā)明涉及一種輸電線路防風(fēng)偏桿塔的結(jié)構(gòu)，具體的說是一種基于柔性復(fù)合材料的輸電線路防風(fēng)偏桿塔。本發(fā)明還涉及這種基于柔性復(fù)合材料的輸電線路防風(fēng)偏桿塔的施工方法。
背景技術(shù)：
：我國特/超高壓架空輸電線路單回直線桿塔多采用酒杯型或貓頭型結(jié)構(gòu)，邊導(dǎo)線多采用I型絕緣子串。在極端大風(fēng)條件下，上述現(xiàn)有的I型絕緣子串易發(fā)生偏移，進(jìn)而使現(xiàn)有的特/超高壓架空輸電線路直線桿塔易受極端天氣影響，從而使特/超高壓架空輸電線路的邊相導(dǎo)線風(fēng)偏閃絡(luò)事故呈高發(fā)趨勢。在電力網(wǎng)中,懸垂絕緣子串使用量很大，其在風(fēng)載作下的風(fēng)偏大小對輸電線路的安全運(yùn)行影響極大。架空輸電線路是組成電網(wǎng)的重要部分，它量多面廣,分布在空曠田野、山谷丘陵、河網(wǎng)地帶。架空輸電線路主要由桿塔(電桿和鐵塔)、導(dǎo)線、地線、絕緣子和金具等組成。當(dāng)有橫向水平風(fēng)荷載或電線橫向水平分力作用于懸垂絕緣子串上時(shí)，懸垂絕緣子串將產(chǎn)生橫向偏斜。這種偏斜可能使懸垂絕緣子串下端的帶電部分接近桿塔構(gòu)件，當(dāng)帶電體離桿塔的距離小于要求的空氣間隙時(shí)，則會(huì)發(fā)生風(fēng)偏放電現(xiàn)象，從而導(dǎo)致能量損失和停電等故障。由于架空輸電線路一年四季暴露于大氣之中，直接受強(qiáng)風(fēng)、覆冰、驟冷驟熱等氣候變化及強(qiáng)電磁場、強(qiáng)機(jī)械力、外界侵蝕嚴(yán)重等環(huán)境條件的影響，易導(dǎo)致線路中導(dǎo)線的損傷和斷股；因氧化、腐蝕等原因而產(chǎn)生接觸不良而造成的接頭發(fā)熱；一相斷線；風(fēng)偏掉閘；絕緣子的污閃、雨閃等安全隱患，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來影響。其中懸垂絕緣子串的風(fēng)偏閃絡(luò)是近年來電網(wǎng)故障中較為突出的一類。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)說明，2004年以來，500kV線路風(fēng)偏放電明顯增多，1～7月就有21起,其中19起為直線塔風(fēng)偏閃絡(luò)。由于線路因風(fēng)偏放電后重合閘不易成功，嚴(yán)重影響和威脅電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，同時(shí)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于超/特高壓輸電線路的重要性，為保證高壓輸電線路的安全運(yùn)行，深入研究超/特高壓輸電線路防風(fēng)偏措施，提高輸電線路的可靠性和經(jīng)濟(jì)性是十分必要的。隨著超/特高壓線路電壓等級(jí)的提高，絕緣子串長隨之增大，采用V型絕緣子串，對直線塔橫擔(dān)及耐張塔跳線支架長度提出了很高的要求，引起桿塔塔重增加；而采用常規(guī)I型絕緣子串時(shí)，桿塔橫擔(dān)長度主要受風(fēng)偏間隙控制，造成線路水平間距增大，走廊寬度增加，采用常規(guī)I型絕緣子串時(shí)橫擔(dān)長度未能較V型串有大幅縮減，優(yōu)勢不明顯，同時(shí)增加了風(fēng)偏閃絡(luò)的風(fēng)偏。近幾年，由于風(fēng)偏閃絡(luò)頻繁發(fā)生，呈居高不下態(tài)勢。為建設(shè)更加堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)，輸電線路桿塔防風(fēng)偏優(yōu)化研究迫在眉睫。因此，有必要對超/特高壓輸電線路防風(fēng)偏技術(shù)進(jìn)行了分析研究，提出了高壓線路防風(fēng)偏設(shè)計(jì)的技術(shù)思路，減少電網(wǎng)故障率，提高線路防風(fēng)偏可靠性和安全性，為社會(huì)生產(chǎn)生活平穩(wěn)順利開展提供有力保障。目前，現(xiàn)有技術(shù)通常采用如下兩種方式中的一種來解決上述邊相導(dǎo)線風(fēng)偏閃絡(luò)問題：第一種是采用增加導(dǎo)線橫擔(dān)長度或采用V型絕緣子串，第二種是采用加裝防風(fēng)拉線或加裝支撐絕緣子的措施。但是，上述第一種技術(shù)方案存在會(huì)大幅增加輸電線路造價(jià)和走廊寬度的問題。上述第二種方式存在會(huì)使導(dǎo)線及金具活動(dòng)受限，在長期風(fēng)振影響下，導(dǎo)線及金具活動(dòng)易受疲勞破壞，因此，采用上述第二種方式對線路運(yùn)行存在工程允許范圍安全隱患。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的第一目的是為了提供一種基于柔性復(fù)合材料的輸電線路防風(fēng)偏桿塔，解決目前的現(xiàn)有的特/超高壓架空輸電線路單回直線桿塔易受極端天氣影響，減少特/超高壓架空輸電線路單回直線塔的邊相導(dǎo)線風(fēng)偏閃絡(luò)事故。本發(fā)明的第二目的是為了提供一種基于柔性復(fù)合材料的輸電線路防風(fēng)偏桿塔的施工方法，解決目前的現(xiàn)有的特/超高壓架空輸電線路直線桿塔易受極端天氣影響，減少特/超高壓架空輸電線路直線塔的導(dǎo)線風(fēng)偏閃絡(luò)事故。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：基于柔性復(fù)合材料的輸電線路防風(fēng)偏桿塔，包括塔身，塔身的頂部兩端均連接有導(dǎo)線橫擔(dān)，其特征在于：還包括柔性阻攔索，所述柔性阻攔索由自上而下依次連接的聯(lián)塔延長金具、第一帶傘裙的柔性復(fù)合絕緣子、無傘裙的柔性復(fù)合絕緣子、第二帶傘裙的柔性復(fù)合絕緣子、第一連接金具、拉索、第二連接金具、彈簧和第三連接金具，每個(gè)導(dǎo)線橫擔(dān)的空余端端部與塔身的中部之間均連接所述柔性阻攔索，所述聯(lián)塔延長金具與導(dǎo)線橫擔(dān)的空余端端部連接，第三連接金具與塔身的中部連接。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：基于柔性復(fù)合材料的輸電線路防風(fēng)偏桿塔的施工方法，其特征在于：它包括如下步驟，步驟一：根據(jù)實(shí)際工程條件，確定桿塔規(guī)劃和桿塔使用條件，所述實(shí)際工程條件包括允許水平檔距、垂直檔距、垂直系數(shù)、轉(zhuǎn)角度數(shù)、海拔、氣象條件、地形、導(dǎo)地線參數(shù)和實(shí)際排位情況；步驟二：通過絕緣配合要求，確定導(dǎo)線懸垂串長，所述絕緣配合要求包括選擇適當(dāng)?shù)慕^緣子型式、確定絕緣子串的片數(shù)和塔頭空氣間隙，并同時(shí)滿足工作電壓，操作過電壓和雷電過電壓的要求；步驟三：根據(jù)導(dǎo)線的相間距、電磁環(huán)境和線路走廊的要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定塔頭型式；所述導(dǎo)線的相間距包括水平線間、雙回路不同回路的不同相導(dǎo)線間的水平距離或垂直距離、上下層導(dǎo)線間垂直距離，以及上下層相鄰導(dǎo)線間的最小水平偏移，其中，導(dǎo)線的水平線間距離按照第一計(jì)算式計(jì)算，雙回路不同回路的不同相導(dǎo)線間的水平距離或垂直距離按第一計(jì)算式中各參數(shù)增加0.5m進(jìn)行計(jì)算，上下層導(dǎo)線間垂直距離應(yīng)不小于水平距離的75％，上下層相鄰導(dǎo)線間的最小水平偏移不應(yīng)小于1.75m；其中，所述第一計(jì)算式為：Ki為懸垂絕緣子串系數(shù)，D為導(dǎo)線水平線間距離，Lk為懸垂絕緣子串長度，U為系統(tǒng)標(biāo)稱電壓，fc為導(dǎo)線最大弧垂；所述電磁環(huán)境包括可聽噪聲校核和無線電干擾校核，其中，可聽噪聲校核的要求如下：在海拔不超過1000m時(shí)，距輸電線路邊導(dǎo)線投影外20m處，濕導(dǎo)線條件下的可聽噪聲限值滿足不大于55dB的限值要求；無線電干擾校核的要求如下：當(dāng)標(biāo)稱電壓為750kV時(shí)，無線電干擾不大于58dB；當(dāng)標(biāo)稱電壓為500kV時(shí)，無線電干擾不大于55dB；當(dāng)標(biāo)稱電壓為220～330kV時(shí)，無線電干擾不大于53dB；當(dāng)標(biāo)稱電壓為110kV時(shí)，無線電干擾不大于46dB；所述線路走廊應(yīng)滿足如下要求：a)導(dǎo)線投影至房屋的水平距離應(yīng)不小于6m，即距邊導(dǎo)線6m以內(nèi)的所有房屋須拆遷；b)距邊導(dǎo)線6m以外的房屋，在無風(fēng)時(shí)對房屋所在地面1.5m高處最大未畸變電場強(qiáng)度應(yīng)不得大于4kV/m，最大風(fēng)偏時(shí)保證凈空距離11.0m，否則均應(yīng)拆遷。c)根據(jù)電氣間隙要求、風(fēng)偏攔阻角度需求等確定塔窗尺寸、導(dǎo)線橫擔(dān)長度和攔阻索布置角度；通過設(shè)計(jì)限動(dòng)彈簧相關(guān)參數(shù)，保證導(dǎo)線在極端風(fēng)速時(shí)，攔阻裝置通過限動(dòng)彈簧動(dòng)作和柔性攔阻索彎曲，釋放絕緣子串風(fēng)偏荷載，并將絕緣子串的最大風(fēng)偏角限制在θ1以內(nèi)；步驟四：根據(jù)電氣間隙要求、風(fēng)偏攔阻角度需求等確定塔窗尺寸、導(dǎo)線橫擔(dān)長度和攔阻索布置角度；步驟五：根據(jù)防雷、導(dǎo)地線水平偏移等要求，確定地線支架長度和高度；步驟六：根據(jù)塔頭尺寸、絕緣配合要求、懸垂串長等參數(shù)，計(jì)算確定攔阻索機(jī)械強(qiáng)度和各組成部件長度和參數(shù)；步驟七：計(jì)算桿塔負(fù)荷情況，完成桿塔結(jié)構(gòu)施工。本發(fā)明主要用于在超/特高壓輸電線路中直線桿塔，基于塔身上的柔性復(fù)合材料攔阻索攔阻輸電線路絕緣子串風(fēng)偏，避免了以往工程中出現(xiàn)的導(dǎo)線對桿塔的風(fēng)偏閃絡(luò)問題，提高了輸電線路安全可靠性，同時(shí)可減小大風(fēng)地區(qū)輸電線路走廊寬度，具有良好的實(shí)用價(jià)值。同時(shí)，本發(fā)明的柔性阻攔索的復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)加工技術(shù)水平已能滿足工程應(yīng)用要求，基于剛性支撐及柔性攔阻復(fù)合材料的新型防風(fēng)偏設(shè)計(jì)方案具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和安全可靠性。本發(fā)明以國產(chǎn)復(fù)合材料為基礎(chǔ)，研制開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并可應(yīng)用于超/特高壓輸電線路工程的新型防風(fēng)偏設(shè)計(jì)方案，對材料特性，結(jié)構(gòu)型式、連接方式、電氣性能和力學(xué)性能等進(jìn)行研究并試驗(yàn)驗(yàn)證，最終應(yīng)用于實(shí)際工程。附圖說明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為柔性阻攔索的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的受力分析示意圖。圖4為本發(fā)明的受力分析示意圖。圖中1-塔身，2-導(dǎo)線橫擔(dān)，3-柔性阻攔索，31-聯(lián)塔延長金具，32-帶傘裙的柔性復(fù)合絕緣子，33-無傘裙的柔性復(fù)合絕緣子，34-第二帶傘裙的柔性復(fù)合絕緣子，35-第一連接金具，36-拉索，37-第二連接金具，38-彈簧，39-第三連接金具。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定，僅作舉例而已。同時(shí)通過說明使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)更加清楚和容易理解。參閱附圖可知：基于柔性復(fù)合材料的輸電線路防風(fēng)偏桿塔，包括塔身1，塔身1的頂部兩端均連接有導(dǎo)線橫擔(dān)2，其特征在于：還包括柔性阻攔索3，所述柔性阻攔索3由自上而下依次連接的聯(lián)塔延長金具31、第一帶傘裙的柔性復(fù)合絕緣子32、無傘裙的柔性復(fù)合絕緣子33、第二帶傘裙的柔性復(fù)合絕緣子34、第一連接金具35、拉索36、第二連接金具37、彈簧38和第三連接金具39，每個(gè)導(dǎo)線橫擔(dān)2的空余端端部與塔身1的中部之間均連接所述柔性阻攔索3，所述聯(lián)塔延長金具31與導(dǎo)線橫擔(dān)2的空余端端部連接，第三連接金具39與塔身1的中部連接。實(shí)際工作時(shí)，本發(fā)明的施工步驟如下：1、根據(jù)實(shí)際工程條件，確定桿塔規(guī)劃和桿塔使用條件，所述實(shí)際工程條件包括允許水平檔距、垂直檔距、垂直系數(shù)、轉(zhuǎn)角度數(shù)、海拔、氣象條件、地形、導(dǎo)地線參數(shù)和實(shí)際排位情況；進(jìn)一步的，根據(jù)工程的海拔、氣象條件、地形、導(dǎo)地線參數(shù)、實(shí)際排位情況等確定桿塔規(guī)劃和桿塔使用條件。例如，海拔1500m以內(nèi)，設(shè)計(jì)風(fēng)速31m/s，導(dǎo)線采用6分裂LGJ-400/50的單回路線路，平地地形，根據(jù)排位成果的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較、工程經(jīng)驗(yàn)和典型設(shè)計(jì)，規(guī)劃4型直線塔和4型耐張塔，其中1型直線塔的使用條件為水平檔距450m，垂直檔距600m，轉(zhuǎn)角度數(shù)0°，計(jì)算呼高48m等。2、通過絕緣配合要求，確定導(dǎo)線懸垂串長，所述絕緣配合要求包括選擇滿足電氣絕緣要求的絕緣子和塔頭空氣間隙。實(shí)際工作時(shí)，具體為：(1)絕緣配置原則(選擇適當(dāng)?shù)慕^緣子型式)在選擇適當(dāng)?shù)慕^緣子型式的過程中應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)方面：1)注重絕緣配置原則的前瞻性，絕緣配置不僅要考慮當(dāng)前的污穢情況，還要結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、環(huán)境發(fā)展?fàn)顩r，合理確定絕緣配置原則。2)在目前條件下，對于新建500kV(含330kV)及以上輸變電工程原則上0級(jí)、Ⅰ級(jí)污穢地區(qū)提高一級(jí)絕緣配置，Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)污穢地區(qū)按照上限進(jìn)行配置。(2)污穢等級(jí)劃分a污區(qū)劃分原則按照GB/T16434－1996《高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級(jí)及外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》及Q/GDW152-2006《電力系統(tǒng)污區(qū)分級(jí)與外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定執(zhí)行。b污區(qū)劃分根據(jù)污區(qū)分布圖及現(xiàn)場污源調(diào)查，確定線路沿線污穢區(qū)等級(jí)為表1中a,b,c,d,e中的哪一類。表1各污穢等級(jí)的爬電比距工程絕緣配置時(shí)各級(jí)污區(qū)爬電比距取上限值，如：d級(jí)污區(qū)統(tǒng)一爬電比距確定為50.4mm/kV，e級(jí)污區(qū)統(tǒng)一爬電比距確定為59.8mm/kV。(3)絕緣子選擇根據(jù)輸電線路外絕緣設(shè)計(jì)原則，絕緣子片數(shù)的選擇應(yīng)同時(shí)滿足工頻電壓，操作過電壓和雷電過電壓三方面要求。由于750kV線路絕緣子片數(shù)選擇主要取決于工頻電壓下的污耐壓特性，因此，一般是按污穢性能選定絕緣子片數(shù)，再校核操作及雷電沖擊性能。對于復(fù)合絕緣子選擇而言，一般按照瓷絕緣子選擇片數(shù)后，再按照規(guī)程要求，確定復(fù)合絕緣子的爬電距離和結(jié)構(gòu)高度。按《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50545-2010)推薦的按泄漏比距法計(jì)算絕緣子片數(shù)，并進(jìn)行海拔修正。(1)由工頻電壓爬電距離所確定的線路每串絕緣子片數(shù)應(yīng)符合下式要求：式中：m—每串絕緣子片數(shù)；Um—系統(tǒng)額定電壓，kV；λ—爬電比距，cm/kV；L0—每片懸式絕緣子的幾何爬電距離，cm；Ke—絕緣子爬電距離的有效系數(shù)，主要由各種絕緣子爬電距離在試驗(yàn)和運(yùn)行中提高污穢耐壓的有效性確定。(2)高海拔地區(qū)，隨著海拔升高或氣壓降低，污穢絕緣子的閃絡(luò)電壓隨之降低。高海拔地區(qū)懸垂絕緣子串的片數(shù)，宜按下式計(jì)算：式中：nH——高海拔地區(qū)每串絕緣子所需片數(shù)；H——海拔高度(km)；m1——特征指數(shù)，它反映氣壓對于污閃電壓的影響程度，由試驗(yàn)確定。按照d，e級(jí)污區(qū)考慮，相應(yīng)的750kV輸電線路絕緣子片數(shù)如表2所示：表2海拔修正后盤式絕緣子片數(shù)配置b按操作過電壓校核絕緣子片數(shù)如：750kV邊相導(dǎo)線(采用I串)風(fēng)偏后線路導(dǎo)線對桿塔空氣間隙的正極性操作沖擊電壓波50％放電電壓U50％應(yīng)符合下式要求：計(jì)算中取絕緣配合系數(shù)—k3＝1.27，Us——操作過電壓(kV)；經(jīng)計(jì)算，正極性操作沖擊電壓波50％放電電壓U50為1493kV。對高海拔正極性操作沖擊電壓波50％放電電壓U50進(jìn)行修正，如表3所示。表3高海拔正極性操作沖擊電壓波50％放電電壓U50海拔1000m2000m50％放電電壓15871688根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)研究單位的結(jié)論，1000～2000m海拔操作沖擊電壓波50％放電電壓對應(yīng)的絕緣子串長在4-5m之間，對應(yīng)的結(jié)構(gòu)高度，按照工頻爬電比距確定的絕緣子片數(shù)滿足操作過電壓情況下的要求。c按雷電過電壓校核絕緣子片上述所配置的最短絕緣子串絕緣長度考慮，雷電放電電壓為3600～3800kV。當(dāng)線路檔距為450m、桿塔呼稱高度為48m、避雷線保護(hù)角為10°、沖擊接地電阻為7～15Ω及年平均雷暴日為40天時(shí)，雷擊塔頂時(shí)的耐雷水平約為178～222kA，雷擊跳閘率約為0.101～0.168次/100km·y，能滿足雷電過電壓的要求。d推薦采用的絕緣子片數(shù)污區(qū)按照d、e級(jí)污穢區(qū)，依據(jù)盤式絕緣子片數(shù)選擇結(jié)果，按照《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》，重污區(qū)合成絕緣子爬電距離不應(yīng)小于盤型絕緣子最小要求值的3/4且不小于2.8cm/kV，結(jié)構(gòu)高度不低于80％。e級(jí)污區(qū)合成絕緣子參照d級(jí)污區(qū)合成絕緣子參數(shù)調(diào)爬，不增加結(jié)構(gòu)高度。按照配置原則，懸垂絕緣子串合成絕緣子參數(shù)可選擇如4所示：表4型懸垂絕緣子(合成)參數(shù)表(海拔1000m)通過上述分析，以750kV線路為例，帶傘裙的柔性復(fù)合絕緣子與表4參數(shù)保持一致，結(jié)構(gòu)高度為7150mm，各工況下的空氣間隙與表5保持一致。(4)塔頭空氣間隙的確定根據(jù)《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》，并結(jié)合其他750kV線路的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，750kV單回線路空氣間隙如表5所示。表5推薦空氣間隙(m)根據(jù)絕緣子強(qiáng)度、聯(lián)數(shù)、金具安全系數(shù)要求、桿塔掛點(diǎn)型式、金具連接等因素，懸垂絕緣子串配套金具長度，從而綜合確定懸垂絕緣子長度。3、根據(jù)相間距、電磁環(huán)境和線路走廊的要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定塔頭型式；a)相間距要求：導(dǎo)線的水平線間距離宜按照下式計(jì)算：式中：ki：懸垂絕緣子串系數(shù)，宜符合表6的規(guī)定D：導(dǎo)線水平線間距離(m)Lk：懸垂絕緣子串長度(m)U：系統(tǒng)標(biāo)稱電壓(kV)fc：導(dǎo)線最大弧垂(m)表6ki系數(shù)懸垂絕緣子串型式I-I串I-V串V-V串ki0.40.40雙回路不同回路的不同相導(dǎo)線間的水平或垂直距離應(yīng)按上式的規(guī)定增加0.5m。上下層導(dǎo)線間垂直距離應(yīng)不小于水平距離的75％。上下層相鄰導(dǎo)線間的最小水平偏移不應(yīng)小于1.75m。b)電磁環(huán)境要求：(1)可聽噪聲校核在海拔不超過1000m時(shí)，距輸電線路邊導(dǎo)線投影外20m處，濕導(dǎo)線條件下的可聽噪聲限值滿足不大于55dB的限值要求。對于高海拔地區(qū)的可聽噪聲，按海拔每升高300m，可聽噪聲水平增加值為1dB進(jìn)行修正。(2)無線電干擾校核在海拔不超過1000m時(shí)，距輸電線路邊導(dǎo)線投影外20m處且離地2m高且頻率為0.5MHz時(shí)的無線電干擾限制應(yīng)符合下表：c)線路走廊：對輸電線路的走廊寬度的確定，主要考慮以下因素：1)導(dǎo)線最大風(fēng)偏時(shí)保證電氣間隙要求；2)保證無線電干擾、可聽噪音水平不超過規(guī)定值；線路走廊的控制主要是對無線電干擾、可聽噪音水平和電場的控制。通過對導(dǎo)線選型和桿塔尺寸的優(yōu)化，無線電干擾、可聽噪音水平已經(jīng)可以滿足《110-750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50545-2010)的要求。我國目前高壓電力線路電場對線路周圍的環(huán)境影響的限制為邊相導(dǎo)線外離地1.5米高處最大未畸變場強(qiáng)不超過4kV/m。根據(jù)以上分析，本工程在確定走廊寬度方面做具體設(shè)想如下：1)導(dǎo)線投影至房屋的水平距離工程允許范圍(如：500kV邊導(dǎo)線5m，750kV邊導(dǎo)線6m,1000kV邊導(dǎo)線7m)以內(nèi)，所有房屋須拆遷；2)距邊導(dǎo)線工程允許范圍(如：500kV邊導(dǎo)線5m，750kV邊導(dǎo)線6m,1000kV邊導(dǎo)線7m)以外的房屋，在無風(fēng)時(shí)對房屋所在地面1.5m高處最大未畸變電場強(qiáng)度應(yīng)不得大于4kV/m，否則均應(yīng)拆遷；一般按照邊導(dǎo)線+安全距離(如：500kV邊導(dǎo)線5m，750kV邊導(dǎo)線6m,1000kV邊導(dǎo)線7m)作為線路走廊寬度的邊界范圍。4、根據(jù)電氣間隙要求、風(fēng)偏攔阻角度需求等確定塔窗尺寸、導(dǎo)線橫擔(dān)長度和攔阻索布置角度；設(shè)置最大風(fēng)偏角限制(θ1),根據(jù)柔性攔阻絕緣子電氣絕緣長度要求，結(jié)合桿塔布置，確定攔阻索整體長度，進(jìn)而確定塔頭尺寸。通過設(shè)計(jì)限動(dòng)彈簧相關(guān)參數(shù)，保證導(dǎo)線在極端風(fēng)速時(shí)，攔阻裝置通過限動(dòng)彈簧動(dòng)作和柔性攔阻索彎曲，釋放絕緣子串風(fēng)偏荷載，并將絕緣子串的最大風(fēng)偏角限制在θ1以內(nèi)。由于防風(fēng)偏裝置將絕緣子串的最大風(fēng)偏角控制在了θ1，導(dǎo)線間隙受以下條件控制：1、雷電過電壓間隙；2、操作過電壓間隙；3、帶電作業(yè)間隙；4、θ1風(fēng)偏情況下的工頻電壓間隙(本申請?zhí)厥庖?。如圖2、圖3、圖4中攔阻索極限受力分析所述，按照平行四邊形法則，攔阻索靜態(tài)受力有：F5＝F3/sin(θ3-θ4)θ3為攔阻索攔阻極限角度，具體數(shù)值根據(jù)需要設(shè)定，如35°；θ4為攔阻索下部與垂線的極限角度。其中，θ4＝θ1-θ5θ5＝arccos((x2+c2-L2)/2/x/c)c＝(x2+L2-2*x*L*cos(θ3-θ1))0.5x為攔阻裝置初始總長度；L為絕緣子串長。F4＝F5*sin(θ5+θ3-θ1)5、根據(jù)防雷、導(dǎo)地線水平偏移等要求，確定地線支架長度和高度；6、根據(jù)塔頭尺寸、絕緣配合要求、懸垂串長等參數(shù)，計(jì)算確定攔阻索機(jī)械強(qiáng)度和各組成部件長度和參數(shù)。柔性復(fù)合攔阻索的關(guān)鍵為柔性攔阻復(fù)合材料。輸電線路用柔性相間間隔棒復(fù)合絕緣子具有較好的受彎性能和電氣性能，柔性攔阻復(fù)合材料可以以柔性相間間隔棒復(fù)合絕緣子為基礎(chǔ)研制。為保證線路運(yùn)行安全和攔阻索使用壽命，導(dǎo)線在常見風(fēng)速情況下應(yīng)不碰撞攔阻索，可設(shè)定導(dǎo)線碰撞攔阻索的概率小于20％。經(jīng)計(jì)算，以烏魯木齊附近大風(fēng)分布特性為例，21.3m/s以上風(fēng)速發(fā)生的概率小于20％，計(jì)算得到的絕緣子串搖擺角為39.6度。根據(jù)7A5-ZB1桿塔的結(jié)構(gòu)和風(fēng)速控制值，攔阻索與垂直方向的夾角定為40.4度，攔阻索總長度初步確定為25.6m。攔阻裝置選定采用2根攔阻索，攔阻索間距根據(jù)桿塔結(jié)構(gòu)確定為1600mm。一端掛點(diǎn)懸掛在絕緣子串掛點(diǎn)附近，另一端掛點(diǎn)懸掛在塔身處。為保證柔性復(fù)合材料的強(qiáng)度和絕緣性能，柔性絕緣子芯棒整體成型。外層結(jié)構(gòu)采用三段式結(jié)構(gòu)，兩端采用帶傘裙柔性復(fù)合絕緣子以增加爬電距離，保證絕緣配合要求。中間與導(dǎo)線碰撞位置采用無傘裙結(jié)構(gòu)。根據(jù)絕緣配置要求，從復(fù)合材料與導(dǎo)線碰撞點(diǎn)看起，柔性復(fù)合絕緣子與橫擔(dān)接觸點(diǎn)和柔性絕緣子與塔身方向拉索均需要考慮帶傘裙復(fù)合絕緣子，干弧距離按6600mm考慮。兩端帶傘裙絕緣子的干弧距離為6600mm，結(jié)構(gòu)高度均為7150mm?？紤]防護(hù)金具半徑為500mm，攔阻索彎曲后接觸長度小于785mm，同時(shí)考慮攔阻索安裝位置導(dǎo)線下傾100-300mm的富裕長度，為保證導(dǎo)線碰撞未安裝傘裙的柔性復(fù)合材料，不帶傘裙柔性復(fù)合絕緣子長度確定為大于1500mm。綜合以上，柔性復(fù)合材料長度可按15800mm考慮。I型懸垂絕緣子串按8603mm考慮，掛點(diǎn)至分裂導(dǎo)線中心的長度8257mm，相對攔阻索安裝位置(即距懸垂串中心線約800mm)導(dǎo)線下傾按100-300mm考慮。為保證導(dǎo)線碰撞無傘裙柔性復(fù)合材料中部，與橫擔(dān)連接部分的金具長度為450mm。拉索額定負(fù)荷應(yīng)至少大于等于柔性絕緣子額定機(jī)械負(fù)荷。連接金具中增加DB掛板和PT掛板等可調(diào)金具，以局部靈活調(diào)整柔性攔阻索長度。根據(jù)7A5-ZB1桿塔的結(jié)構(gòu)和風(fēng)速控制值，攔阻索與垂直方向的夾角初定為40.4度，總長度初步確定為25.6m。7、計(jì)算桿塔負(fù)荷情況，完成桿塔結(jié)構(gòu)施工。作用在桿塔上的荷載按其性質(zhì)可分為永久荷載、可以變荷載和特殊荷載。一、永久荷載：包括桿塔自重力，電線、絕緣子、金具的重力及其它固定設(shè)備的重力。二、可變荷載：包括風(fēng)荷載、電線和絕緣子上的覆冰荷載，電線和拉線的張力及施工檢修時(shí)的臨時(shí)荷載，結(jié)構(gòu)變形引起的次生荷載以及各種振動(dòng)動(dòng)力荷載。三、特殊荷載：包括由于電線斷線所引起的荷載和由地震引起的荷載，以及在山區(qū)或特殊地形地段，由于不均勻結(jié)冰所引起的不平衡張力等荷載。上訴各項(xiàng)荷載都可以根據(jù)計(jì)算需要，將它們分解成作用在桿塔上的橫向荷載、縱向荷載和垂直荷載。計(jì)算桿塔負(fù)荷是指計(jì)算不同氣象條件和外部條件下作用在桿塔上的荷載，用于確定桿塔部件的材料選型、組成、規(guī)格、連接方式等。實(shí)際工作時(shí)，本新型桿塔由柔性攔阻索和鐵塔兩部分組成。柔性攔阻索由聯(lián)塔及延長金具、柔性復(fù)合絕緣子、彈簧、拉索及連接金具等部件組成。鐵塔塔頭型式可根據(jù)導(dǎo)線相間距、電磁環(huán)境、線路走廊等要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。攔阻索通過聯(lián)塔金具分別于橫擔(dān)導(dǎo)線掛點(diǎn)附近和塔身相連。在大風(fēng)極端氣象條件下，由于攔阻索在物理上將線路風(fēng)偏角度限制在極限允許角度以內(nèi)，避免帶電部分因大風(fēng)造成的對塔身閃絡(luò)放電事故，具有提高線路安全可靠性，縮減線路走廊的有益作用。導(dǎo)線橫擔(dān)長度和攔阻索布置角度需根據(jù)實(shí)際工程大風(fēng)分布規(guī)律、電氣間隙要求、擬定的攔阻風(fēng)速等要求配合設(shè)計(jì)。根據(jù)塔頭尺寸、絕緣配合要求、懸垂串長等參數(shù)，計(jì)算確定攔阻索機(jī)械強(qiáng)度和各組成部件長度和參數(shù)。根據(jù)桿塔負(fù)荷和攔阻索負(fù)荷，完成桿塔結(jié)構(gòu)施工。其它未說明的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。當(dāng)前第1頁1 2 3