500kV复合材料横担单回路直线塔制造技术

本实用新型专利技术涉及一种输电线路工程领域，尤其是涉及一种500kV复合材料横担单回路直线塔。该直线塔，包括塔身、第一横担、第二横担、第三横担和地线支架，第一横担、第二横担和第三横担均采用不设接头的通长复合材料制成，以简化端部节点构造，避免中间金属接头降低支柱绝缘子电气绝缘性能，保证间隙圆尽量靠近塔身，缩短走廊，又能增大复合横担的长度，以满足线路绝缘的要求；第一横担、第二横担和第三横担的结构布置，有利于减少线路走廊宽度，减少树木砍伐和房屋拆迁，增强线路的环境友好性；第一横担、第二横担和第三横担均斜三角形结构，塔身变坡段非对称布置，使导线横担复合材料的长度和间隙均达到最优，进一步减少线路走廊宽度。

【技术实现步骤摘要】
500kV复合材料横担单回路直线塔
本专利技术涉及一种输电线路工程领域，尤其是涉及一种500kV复合材料横担单回路直线塔。
技术介绍
复合材料在电力行业中已经有了一定范围的应用，如输电线路中使用的复合绝缘子、电站用空心、支柱复合绝缘子、带电作业中使用的绝缘操作杆、绝缘子拉吊工具等。这些绝缘产品在应用前经过了电气、机械及相应的老化试验，在干或湿状态下的闪络试验、泄露电流试验、机械老化试验等方面都显示出较好的特性。复合材料杆塔在40多年以前已有研究，由于工艺技术和树脂配方问题导致抗老化性能差，寿命短，未能在实际线路工程中得到应用。随着树脂和纤维材料性能的改进和制造技术的进步，复合材料杆塔重新受到世界各国输电行业的重视。输电线路复合材料杆塔由于其优良的综合性能已经在欧美得到应用，其中研究开发和应用最为成熟的是美国。比如美国的EbertComposites公司、PowertrusionComposites公司、Shakespear公司、NorthPacific公司和CTC公司等制品厂家都开发了自己的复合材料杆塔产品。但目前为止由于在原材料成本、加工成型工艺、以及技术方面的局限性，应用仅局限于345kV以下输电线路，尚未大规模推广。我国在20世纪50年代就对复合材料杆塔进行过研究，但由于当时的材料性能和制造工艺方面的原因，还不能满足输电杆塔所要求的一些性能指标。随着复合材料成本的降低和工艺的进步，国内的相关机构对复合材料杆塔研究的重视程度和积极性越来越高。自2009年开始，国家电网公司组织开展了复合材料杆塔应用研究，多家网省公司、设计院、科研院所及生产制造单位参与配合，复合材料杆塔研究成果已在国内多个省市线路中得到了应用，在材料选型、结构设计、电气及防雷设计、压缩输电线路走廊等方面取得一定的进展。目前国内主要将复合材料用于220kV及以下电压等级较低的输电线路中，尽管近年来有将复合材料应用于750kV及±800kV输电线路杆塔的先例，但由于这些高电压等级的线路电磁环境等因素的限值，采用复合横担时也不能完全发挥复合材料的绝缘特性，使塔头尺寸充分减小。考虑到500kV输电线路的电气特性，复合材料杆塔用于500kV输电线路不仅可以节约钢材，利用杆塔的绝缘性，解决输电线路的风偏闪络问题，提高线路安全运行水平，还可以充分减小塔头尺寸，减少走廊宽度，减少树木砍伐，同时利用杆塔轻便、易加工成型的特点，可以降低杆塔的运输和组装成本；利用杆塔的耐腐蚀、耐高低温、强度大、被盗可能性小的特点，可降低线路的运行维护成本；另外由于杆塔颜色可调、无毒害、报废后可再利用，增强了线路的环境友好性。随着经济、技术与管理的发展，越来越倾向于采用包括运行维护在内的结构全寿命周期的经济、技术以及环境影响等综合指标来评价架空输电线路杆塔结构。随着输电网建设规模的不断扩大，输电线路结构的运行维护问题将日益突出，线路结构的综合费用效益分析将逐步受到重视。复合材料杆塔在全寿命周期内的年平均成本较低，显示出其的技术经济性。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供一种500kV复合材料横担单回路直线塔，该直线塔大大减小了塔头尺寸，缩小了线路走廊，降低了工程投资。本专利技术采用的技术方案是：一种500kV复合材料横担单回路直线塔，包括塔身，及设置在塔身上用于悬挂导线的第一横担、第二横担和第三横担，以及设置在塔身顶端的地线支架，其特征在于：所述塔身和地线支架均采用角钢制作，采用螺栓固定连接；所述第一横担、第二横担和第三横担均采用不设接头的通长复合材料制成；所述第一横担和第二横担分设于塔身的两侧，且处于同一水平高度，所述第三横担设置在第一横担和地线支架之间，与第一横担处于塔身的同侧；所述第一横担、第二横担和第三横担的绝缘结构高度和最小爬电距离(衫裙大小及布置间距)由工频电压(污秽、冰闪)、雷电过电压、操作过电压要求确定，并应由电气性能试验验证；所述第一横担、第二横担和第三横担悬挂的导线及高压侧金属部件与塔身低压侧金属部件的空气间隙应满足工频电压(污秽、冰闪)、雷电过电压、操作过电压要求。所述第一横担和第二横担悬挂的导线的水平线间距离应满足：式中：ki：悬垂绝缘子串系数，D：导线水平线间距离(m)，Lk：悬垂绝缘子串长度(m)，U：系统标称电压(kV)，fc：导线最大弧垂(m)；所述第一横担和第三横担悬挂的导线的垂直距离≥0.75D；所述第三横担悬挂的导线和地线支架悬挂的地线间的距离，应满足：S≥0.012L+1，式中：S为导线与地线间的距离，L为档距；所述导线、地线空间布置应满足导线表面场强、无线电干扰、可听噪声等电磁环境限值要求。作为优选，所述塔身采用非对称布置结构，所述塔身变坡段靠第一横担一侧采用斜线段设计，靠第二横担侧采用直线段设计；塔头整体呈上字型结构，结构紧凑，直线段塔身可在满足电气间隙要求下尽量缩短走廊宽度，结构受力清晰，节点构造简单，使导线横担复合材料的长度和间隙均达到最优。作为优选，所述第一横担、第二横担和第三横担均斜三角形结构，包括复合支柱绝缘子压管和设置在复合支柱绝缘子压管上方的复合绝缘子串斜拉杆，所述复合支柱绝缘子压管向上倾斜设置，下端通过套管式结构固定连接在塔身上，上端与复合绝缘子串斜拉杆下端固定连接，所述复合绝缘子串斜拉杆的上端通过环-环金具固定连接在塔身上；所述复合支柱绝缘子压管上端通过金具串悬挂导线。第一横担、第二横担和第三横担均斜三角形结构，且所述复合支柱绝缘子压管向上倾斜设置,不仅能保证间隙圆尽量靠近塔身，缩短走廊，又能增大复合横担的长度，以满足线路绝缘的要求。作为优选，所述塔身横截面为矩形。矩形断面充分考虑了纵向张力小的特点，进行尺寸优化，减小了侧面刚度，有效降低塔重约5％。作为优选，所述复合支柱绝缘子压管采用不设接头的截面为圆形或环形的通长复合材料构件。圆形或环形截面的截面惯性矩大，整体稳定承载力高，而且复合材料管型构件制作便捷，连接方便。作为优选，所述复合支柱绝缘子压管上端采用无绝缘子的金具串悬挂导线，可以消除塔头风偏放电故障。作为优选，所述复合支柱绝缘子压管包括绝缘管体和覆盖在绝缘管体外的伞套，所述绝缘管体由环氧树脂浸渍玻璃纤维缠绕制成，所述伞套通过在绝缘管外整体注射高温硫化硅橡胶材料。本专利技术取得的有益效果是：第一横担、第二横担和第三横担均采用不设接头的通长复合材料制成，以简化端部节点构造，避免中间金属接头降低支柱绝缘子电气绝缘性能，节约整体造价；第一横担、第二横担和第三横担在塔身变坡段的布置结构，有利于减少线路走廊宽度，减少树木砍伐，增强线路的环境友好性；第一横担、第二横担和第三横担均斜三角形结构，塔身变坡段非对称布置，使导线横担复合材料的长度和间隙均达到最优，进一步减少线路走廊宽度。本专利技术充分利用复合材料优势，节约钢材，降低输电线路的风偏闪络事故概率，提高线路安全运行水平，充分减小塔头尺寸，减少线路走廊宽度，减少树木砍伐和房屋拆迁，同时利用杆塔轻便、易加工成型的特点，降低杆塔的运输和组装成本；利用杆塔的耐腐蚀、耐高低温、强度大、被盗可能性小的特点，降低线路的运行维护成本。复合材料直线杆塔在全寿命周期内的年平均成本较低，显示出其的技术经济性。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为横担与塔身连接的结构示意图；图3为金具串本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种500kV复合材料横担单回路直线塔，包括塔身(1)，及设置在塔身(1)上用于悬挂导线的第一横担(21)、第二横担(22)和第三横担(23)，以及设置在塔身(1)顶端的地线支架(4)，其特征在于：所述塔身(1)和地线支架(4)均采用角钢制作，采用螺栓固定连接；所述第一横担(21)、第二横担(22)和第三横担(23)均采用不设接头的通长复合材料制成；所述第一横担(21)和第二横担(22)分设于塔身(1)的两侧，且处于同一水平高度，所述第三横担(23)设置在第一横担(21)和地线支架(4)之间，与第一横担(21)处于塔身(1)的同侧；所述第一横担(21)和第二横担(22)悬挂的导线的水平线间距离应满足：

【技术特征摘要】
1.一种500kV复合材料横担单回路直线塔，包括塔身(1)，及设置在塔身(1)上用于悬挂导线的第一横担(21)、第二横担(22)和第三横担(23)，以及设置在塔身(1)顶端的地线支架(4)，其特征在于：所述塔身(1)和地线支架(4)均采用角钢制作，采用螺栓固定连接；所述第一横担(21)、第二横担(22)和第三横担(23)均采用不设接头的通长复合材料制成；所述第一横担(21)和第二横担(22)分设于塔身(1)的两侧，且处于同一水平高度，所述第三横担(23)设置在第一横担(21)和地线支架(4)之间，与第一横担(21)处于塔身(1)的同侧；所述第一横担(21)和第二横担(22)悬挂的导线的水平线间距离应满足：式中：ki：悬垂绝缘子串系数，D：导线水平线间距离(m)，Lk：悬垂绝缘子串长度(m)，U：系统标称电压(kV)，fc：导线最大弧垂(m)；所述第一横担(21)和第三横担(23)悬挂的导线的垂直距离≥0.75D；所述第三横担(23)悬挂的导线和地线支架(4)悬挂的地线间的距离，应满足：S≥0.012L+1，式中：S为导线与地线间的距离，L为档距。2.根据权利要求1所述的500kV复合材料横担单回路直线塔，其特征在于：所述塔身(1)采用非对称布置结构，所述塔身(1)靠第一横担(21)一侧采用斜线段设计，靠第二横担(22)一侧采用直线段设计。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕健双，汪如松，赵全江，黄欲成，李健，刘文勋，张瑚，徐维毅，柏晓路，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42