复合材料杆塔的设计研究

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1、复合材料杆塔的设计研究摘要：近年來，输电线路的不断建设，为国民经济的发展做出了重要贡献，但同时矛盾也不断显现。传统的钢制铁塔，其高度、宽度随电压等级的提高而不断增加，耗费大量土地资源、提高拆迁费用、增加电能损耗；口在应对灾害性天气时，钢制铁塔笨重不利于事故抢修。在国家电网公司对电网项口的“两型三新"要求下，该文通过工程实践对复合材料杆塔的设计进行了一定的研究和探讨，为今后线路杆塔从横担至塔身逐步复合化起到了“抛砖引玉"的作用。关键词：输电线路杆塔复合材料0引言目前，作为我国电力大动脉的输电线路基木上都是沿用传统铁塔配合钢制横担悬挂绝缘

2、子串的方式运行。随着屯力工业的发展，输电线路的电压等级不断提高，为满足绝缘需求，传统横担必须配置很长的绝缘子串。在恶劣天气下，经常出线风偏闪络、雷电闪络、覆冰闪络、污秽闪络等事故，严重威胁电网的安全运行。同时由于串长增加、横担加长，导致杆塔高度、宽度也增加，不断提高拆迁费用，且耗费大量土地资源。此外，传统杆塔均为导电材料，由高压产生的电感应及对地短路等问题，使大量电能消耗损失。为降低输电线路工程投资成本、节约土地资源，以及为消除多种闪络对电网安全运行造成的影响、最大程度减少电能损耗，国家电网公司高瞻远瞩，适时提出了研究复合材料杆塔的科

3、学方案，以使其能尽早进入实际应用阶段。为确保复合材料杆塔应用研究工作的顺利开展，根据国家电网公司关于开展复合材料杆塔应用研究工作的相关要求和江苏省电力公司“复合材料杆塔应用研究工作启动会议”精神，拟定选取连云港“220kV茅蔷线(7#-17#)改造”工程作为木次复合材料杆塔试点工程。该项目设计由江苏省电力设计院和连云港屯力设计院共同研究完成，复合杆塔的生产市常熟铁塔厂和南通神马电力两公司分别完成。通过该试点工程的实施，近期实现导线横担采用复合材料的目标，远期通过进一步研究，以实现完全采用复合材料制造杆塔的目标。1工程概况本次选取的工程

4、为220kV茅蔷2W15线(7#-17#)改造工程。原线路建设于1985年，釆用混凝土电杆，导线为双分裂2XLGJQ-300/25型轻型钢芯铝绞线，地线为两根GJ・50型镀锌钢绞线，单回架设。该线路至今已运行20余年,混凝土电杆横向裂纹严重。根据任务书及初步设计审查意见，本次改造仍采用原导线，更换原地线，且对改造范围内的杆塔（含基础）和绝缘子、金具等进行更换，改造部分全部采用双回自立塔（单侧挂线）。本次对220kV茅蔷2W15线7#-17#段沿原路径通道进行改造，本工程采用传统角钢塔共8基，采用复合材料杆塔2基（直线），线路路径长约3

5、.08km；将原7#-17#段的网根GJ-50地线分别更换为24芯OPGW145光纤复合架空地线和JLB40-150分流地线。木线路改造段均位于沿海城市连云港市西郊，沿线地区为平原，地势较平坦，地而高程一般在2.7・3.8米（1985国家高程基准），全线水、旱两用III约占85%,河网约占5%,其余占10%,沿线地区地表以下约lm范围内为耕植土，耕植土以下为约8米深的海淤泥，淤泥以下为可塑粘土，地下水埋深约ln）。沿线设计基本地震动加速度值为0.10g,抗震设防烈度为7度。2复合杆塔设计情况2.1杆塔规划参照常熟铁塔厂和南通神马电力两

6、公司的绝缘横担制造工艺，本次规划设计2种杆型,设计条件如下:表1塔型规划条件一览表该杆塔主杆及地线横担均采用传统钢制型式，导线横担采用新型复合材料（玻璃纤维增强树脂和硅橡胶等复合材料）制造。2.2气象条件气象条件根据江苏省电力公司标准化设计及本线路所在地区的设计情况综合后选取，如下：表2输屯线路设计气象条件注：基木风速对地高度10m。冰密度0.9g/cm3.2.3导、地线条件导线采用2XLGJ-400/35双分裂钢芯铝绞线，地线采用两根JLB40-150铝包钢绞线，杆塔荷载计算吋导、地线的设计安全系数分别取6和6.8。表3导、地线型号

7、及张力表4使用条件表5导、地线主要技术参数表2.4荷载情况断线张力或双分裂导线的纵向不平衡张力（最大使用张力的百分数）：直线塔双分裂导线为25%,地线为100%o除一般正常运行、断线、覆冰和安装工况外，明确以下组合：直线塔可作锚线塔；地线按两倍起吊荷载计算，导线按1.5倍起吊荷载计算;双回路塔导线考虑一侧架线，另一侧不架线的工况，故双回路塔地线需一次架设完成。表6导线横担挂点荷载X:水平方向，即沿横担方向Y：顺线路方向，即垂直横担方向乙垂直横担向下方向2.5塔头布置220kV双地线双回路塔采用三层横担鼓形布置方式，每个回路的导线垂直排

8、列。水平偏移：根据《110〜750kV架空输电线路设计规范》（国标报批稿），220kV线路在设计冰厚10mm地区上下层相临导线间或地线与相邻导线间的水平偏移为1.0m,设计冰厚5mm地区可根据运行经验较设计冰厚10mm地