架空输电线路杆塔复合横担应用要点分析

架空输电线路杆塔复合横担应用要点分析

陈哲鹏

广西福源电力设计有限责任公司  537100

摘要：当前，随着输电网络越来越密集，对于杆塔性能的要求也越来越高。架空输电线路杆塔结构是电力架空线路设施中特殊的支撑结构件，是导线、地线、绝缘子串和基础的联结纽带，其结构设计将直接影响到整个电网线路的正常、稳定、安全运行。而复合横担杆塔具有传统杆塔不具备的特点，其可以代替传统的钢横担结构，不仅能够减小线路走廊宽度、降低走廊清理难度，同时还能降低塔高、节约塔材，有效提高输电工程效率，从而取得良好的社会效益和经济效益。本文在此从架空输电线路杆塔复合横担的几个类型及经济性出发，对其在输电线路中的实际应用做了一定的分析。

关键词：输电线路；杆塔；复合横担；应用

一、架空输电线路复合横担塔结构概述

复合横担由线路柱式绝缘子、线路复合绝缘子、连接金具、均压环、端部金属连接件等组成。线路柱式绝缘子为承受压缩和弯曲负荷的复合支柱绝缘子，由绝缘芯体、伞套（位于绝缘芯体的外部）及端部法兰构成。绝缘芯体由环氧树脂浸渍玻璃纤维制成，伞套材料由高温硫化硅橡胶整体注射成型，端部法兰为金属材料表面热镀锌固定于绝缘芯体上。线路复合绝缘子为承受拉伸负荷的复合绝缘子，由拉挤芯棒、伞套及端部金具构成。端部金属连接件为合金钢材料通过加工焊接而成，表面进行热镀锌处理，用来连接复合横担各部件。采用复合横担杆塔结构可以有效缩减横担长度，缩小高压导线间的距离，减少绝缘子串的长度，使得线路走廊宽度缩减，大大节约了架空输电线路工程投资成本，

二、复合横担杆塔的几个重要类型

1、上字型

   上字型复合横担直线塔呈三角形排列，上中下都是由复合材料构成，上字型复合横担直线塔的塔高也会因为设置横担而变重，但是横担杆塔的钢质部分由复合材料代替，横担长度有了明显的缩短，所以上字型直线塔重量并不会增加太多，基础作用力也不会因此而增加。同时，线路走廊宽度也缩小了跨越房屋范围，比起常规的铁塔，上字型直线塔的对地距离变大，可以有效减少架空输电线路对居民生活的影响，也可以降低对周围环境的影响。

2、Y型塔

   Y型复合横担直线塔，在原来的型式上进行改进，上导线是V型绝缘子串，中导线和下导线都是复合材料横担，该种类型的复合材料横担直线塔可以将线路走廊长度减少，提高了导线对房屋的距离。该种类型的直线塔更适合在平原和地势平坦的地区使用，输电效果会更好，对于环境的影响更小。

3、坡位复合

  坡位复合横担直线塔是从上字型直线塔的结构演变而来，比较适合在山坡地形的地区应用，因为坡位型复合横担直线塔可以使用山坡两侧不同的高度，近几年的应用也越来越广泛。坡位复合横担直线塔主要是采用倒三角的排列，上导线、中导线、下导线都是复合材料横担，和之前的两种直线塔一样，整个直线塔的重量和基础作用力都比普通的直线塔小很多，并且线路走廊宽度更小，减少了跨越房屋的范围。同时和常规铁塔比起来，对地距离也更大，有利于架空输电线路的正常工作，对于周围居民的生活不会有太大影响。

三、复合横担杆塔的经济性分析

    和常规的直线塔比起来，复合横担杆塔的走廊宽度更小，在同样条件下直线塔的重量和基础作用力等各种因素都要更高，造价更低，经济效益高。坡位复合横担直线塔重量最轻，Y型复合横担直线塔的复合材料横担重量最轻，Y型塔和坡位塔的基础作用力都较好。三种复合横担杆塔中，Y型塔和坡位塔的造价基本一样，比普通直线塔的造价低，有经济优势。从走廊宽度来分析，Y型塔的宽度最小。从造价费用分析，坡位塔的优势比较明显，是由上字型塔演化而来，所以造价费用相对较低。Y型塔的总体造价费用高于坡位塔，上字型塔的造价相对较高，甚至比普通铁塔还要高。综合分析，在地质条件允许的情况下，选择Y型复合横担杆塔对于输电工程效果更好。

四、复合横担杆塔塔头形式选择

根据目前国内复合横担杆塔研究成果，复合横担塔头设计主要有“常规型”和“紧缩型”方案。“常规型”设计方案其复合横担与杆塔主材直接连接，结构形式与5G2W8-ZGV2相似，在结构受力、施工难易和投资上具有一定优势。“紧缩型”设计方案由于在主材上布置纵向支架，复合横担与纵向支架相连，该方式可进一步压缩路径走廊，节约用地。首先，常规型杆塔塔头布置方案。由于复合横担两端均为金属构件，在塔头设计时，复合横担需满足立面间隙圆、复合材料最小绝缘长度B和横担端部金属构件雷电间隙R等要求，复合横担直线塔的塔头尺寸必须同时符合上述三项控制条件（立面间隙圆、复合材料最小绝缘长度B和横担端部金属构件雷电间隙R），方能满足电气使用要求。常规型杆塔的横担长度由“复合材料最小绝缘长度B”控制，低海拔无冰区时两边下横担导线水平间距19m，线路走廊较大。其次，紧缩型杆塔塔头布置方案。为最大限度减少线路走廊，本次研究提出采用“紧缩型布置”，即在横担所对应的塔身处、沿线路方向设置纵向支架，以求在满足“复合材料最小绝缘长度B”的前提下、尽可能减小边导线水平间距。通过设置纵向支架，紧缩型杆塔的横担长度由“横担端部金属构件雷电间隙R”控制，低海拔无冰区时两边下横担导线水平间距为15.6m。通过设置纵向支架，在满足将“复合材料最小绝缘长度B”的前提下，可将复合横担部分向线路中心紧缩1.7m左右，故“紧缩型”塔可减小线路走廊约3.4m。

五、复合横担杆塔在架空输电线路中的具体应用

1、杆塔结构简化设计

   保持杆塔原有双杆布置形式，适当增高导线悬挂高度与避雷线悬挂点，并将导线悬挂方式改为中相符合悬式绝缘子和边相复合横担绝缘子相结合的方式，复合横担绝缘子采用实心绝缘子来代替原先的铁横担及其他相关部件。复合横担以水平方式安装并固定在杆塔适当高度处，一方面用于支撑导线，另一方面发挥原有横担作用。为保持杆塔整体具备足够的稳定性，防止杆塔结构变形，可以在杆塔中部增加铁横梁，结构简化设计后的杆塔整体呈现“H”型。对边导线保护角进行计算，确保其在有关规程规定的20°—30°范围间，保证切实发挥保护作用。

2、复合横担、复合绝缘子设计

复合横担、复合绝缘子由连接底座、护套、芯棒、伞裙和挂头五部分组成。连接底座是金属材料经加工焊接而成的，其复合横担与杆塔金具的连接部件承受着复合横担在运行过程中各种力作用下的弯曲负荷；护套、芯棒、伞裙的功能、材料及工艺制作与棒形悬式复合绝缘子基本相同；挂头采用铸铝件并具有拉环，直接与导线绑扎固定。

根据杆塔结构与导线悬挂纵向点上移安装，维持原杆型结构尺寸不变的原则，选取产品的技术参数如下：①复合横担。结构高度1 580 mm，绝缘距离1 260 mm，质量21.5 kg，芯棒直径60 mm。固定导线端部有拉环与斜拉绝缘子U形端头配合使用。②复合绝缘子。结构高度1 490 mm，绝缘距离1 260 mm，芯棒直径18 mm，质量4.8 kg，两端采用U形金具。③避雷线选择使用2.7 m的槽钢铁帽支架支撑。

复合横担、复合绝缘子的材料选用与制作需按照相关文献的技术要求进行，并应完成机械、电气性能和相关形式的试验。

3、做好复合横担杆塔的运行维护

  严格按照设计、安装、试验等相关标准进行验收，运行维护必须贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，严格执行电力安全工作规程的有关规定，全面做好复合横担杆塔的巡视、检测、维修及管理工作。

参考文献：

   【1】张晓迎 . 架空架空输电线路杆塔结构设计相关问题分析 [J]. 民营科技 ，2010，05：53.