高压输电线路专用杆塔规划及应用研究

谢 涛

(国网安徽省电力有限公司， 安徽 合肥 230022)

0 引言

随着我国电网网架结构逐步完善，电网由送出主导型的单一结构向送、受结合型综合网架过渡，输电线路T接、开断等工程逐年增长，根据2014～2016年安徽电网建设情况统计，占安徽电网建设总量的45%左右，成为电力行业研究关注的重点。

传统杆塔采用猫头型、酒杯型、一字型的二维横担布置系统。基于传统横担的二维传统转接体系虽然具备受力清晰、接线简单、施工方便的优点[1]，但存在方向固定、功能单一的局限性，难以满足“多向、紧凑”的功能需求，而且传统输电线路杆塔在开断、T接等线路工程中存在杆塔新建数量较多、立塔位置受限等问题。

因此，本文通过优化横担结构和转接方式，提出多元横担结构和空间转接体系，针对T接、开断等工程需要，提出了高压输电线路专用杆塔系列方案，并且进行了杆塔规划设计，在实际工程中推广应用。

1 高压输电线路专用杆塔方案总体规划

本文基于输电线路传输的空间特点，提出输电线路多元横担结构和导线空间转接体系，克服传统杆塔的局限性，并据此规划高压输电线路专用杆塔。

1.1 多元横担结构

考虑到输电线路位于三维空间体系内，增加决定线路前进方向的第三维度，建立三维横担布置体系，进一步加强对输电线路传输路径的控制。

基于三维横担布置体系，结合角钢塔的桁架结构及钢管杆的管状、箱型结构受力特点，形成了多元横担结构体系[2]。多元横担结构包括“T字型”、“Y字型”、“十字型”等三维横担结构，其中，“T字型”横担结构，自塔身由侧面布置三边横担，或自塔身由侧面布置一边横担，再由横担梢部布置两边横担，适用于角钢塔结构；“Y字型”横担结构，自塔身由侧面布置三边横担，适用于钢管杆结构；“十字型”横担结构，自塔身由侧面布置四边横担，适用于角钢塔或钢管杆结构等。多元横担的长度及横担夹角，由导地线布置、防雷保护、电气绝缘等决定，满足杆塔规划设计要求。

1.2 导线空间转接体系

基于多元横担结构，利用杆塔构件、绝缘设施和导线金具等设施，构造空间转接体系，由多元横担及杆塔塔身组成的杆塔构件决定了线路路径，维持相邻杆塔的导线布置方式；由绝缘串、避雷器等构成绝缘设施决定杆塔的直耐特性，决定杆塔周边线路的传输路径，确保了绝缘特性；由导线金具负责线路的导通，确保电力的有效传输，通过三者的共同作用，实现了输电线路的空间转接。

1.3 总体方案规划思路

基于实际工程情况，以T接、开断等为功能目标，以“电压等级、回路数”为既定条件，确定合适的多元横担组合，配置相当的转接设施，构建空间转接系统，制定专用杆塔的基本结构。

综合考虑导地线布置、绝缘、防雷等要求，考虑到专用杆塔主要位于已建线路下方，为降低对相邻线路的影响，横担尺寸及间距设计还需考虑已建线路相邻杆塔，参照已建线路设计图纸及国网通用设计图纸确定，再通过校验线间距离、跳线风偏等，最终确认杆塔塔头尺寸。

根据实际需要，现已形成单、双回路T接、开断等20余种高压输电线路专用杆塔方案，其中部分如图1所示，图1(1)为双回路单侧电缆开断杆，采用“十字型”横担，利用垂直输电线路的横担悬挂原线路导线耐张串，利用平行输电线路的横担悬挂电缆终端，利用跳线实现导线连通；图1(2)为双回路单侧架空开断杆，采用“Y字型”横担，利用相邻的两边横担悬挂一侧线路的耐张串，利用跳线实现导线连通。

图1 高压输电线路专用杆塔方案

2 试点应用分析

基于高压输电线路专用杆塔的规划研究成果，依托潜云933线T接浩村变、潜口-浩村110kV线路工程开展试点应用分析。

2.1 工程概况

依托工程位于安徽省黄山市境内，110kV潜云933线T接点选取在110kV潜云933线#26塔与#27塔之间，T接点两侧均为单回路直线猫头塔，距T接点距离分别为128m和122m。

2.2 方案比选

若采用常规的单回路T接方案，如图2所示，利用1基双回路耐张塔一侧横担挂线，由于导线排列方式变化造成潜云933线#26塔与#27塔悬垂串偏离铅直状态，经校验，其塔头电气间隙不满足规程要求，须将#26、#27两基直线塔改为耐张塔，经济性较差。

针对常规单回路T接方案新建杆塔数量较多、以大代小等问题，提出一种架空输电线路T接专用塔。

将T字型横担、一字型横担组合，于塔顶处布置T字型地线横担，用于悬挂原线路和T接线路的地线以及中相导线带支撑管的跳线串；于T字型地线横担下方设置导线挂孔，用于悬挂原线路和T接线路的中相导线；于中相导线挂点下方设置平行原线路方向的中层导线横担，用于悬挂原线路边相导线；于原线路边相导线下方设置垂直原线路方向的下层导线横担，用于悬挂T接线路边相导线，构成专用杆塔的多元横担结构。

将跳线串、跳线组合，中相导线的跳线利用悬挂于地线支架上的跳线串实现导通，一侧边相导线的跳线利用悬挂于导线横担处的跳线串实现导通，另一侧边相导线利用跳线直接导通，构成空间转接体系。

基于多元横担结构和空间转接体系的成果，完成了架空输电线路T接专用塔的总体规划，接线示意如图3所示。

图2 传统T接方案示意图

图3 T接专用杆塔方案示意图

2.3 杆塔规划及校验

(1)参照安徽省黄山地区典型气象条件和近期新建输电线路设计条件，风速取25m/s，覆冰取10mm，导线采用JL/G1A-300/25钢芯铝绞线，安全系数取2.5，地线采用GJ- 80镀锌钢绞线，安全系数按与导线配合计算，其他杆塔规划条件如表1所示，初步确定杆塔尺寸。

表1 规划条件一览表

(2)专用杆塔原线路与T接线路的边相导线跳线参照常规单跳跳串进行校验。专用杆塔中相导线跳线采用带支撑管的双跳串，考虑到跳串的支撑管与T接侧中相耐张串通过跳线相连，跳串晃动基本忽略，参照常规双跳跳串进行校验。

(3)根据杆塔规划条件，下导线挂点按15m考虑，分别计算不同情况下悬垂串、跳线的风偏角，计算结果如表2所示。

表2 风偏角一览表(°)

(4)耐张串绝缘子串金具参考国网典设串图1ND21Y- 0040- 07P(H)[3]，选用10片玻璃绝缘子，绝缘子串总长度取2.6m，直跳(无跳串)跳线弧垂取1.7m,单跳跳线绝缘子串长取1.8m，单跳跳线弧垂取0.5m，杆塔的跳串与跳线的水平偏移近似取值情况如表3所示。

表3 水平偏移一览表(m)

(5)根据初步制定尺寸，分别完成杆塔的正式和俯视校验，确认杆塔最终尺寸。

图4 铁塔的正视校验

(1)中层导线横担 (2)下层导线横担

2.4 实际应用情况

单回路T接塔已在潜云933线T接浩村变、潜口-浩村110 kV线路工程中应用，现场情况如图6所示。

图6 现场应用情况

3 应用效益分析

目前，高压输电线路专用杆塔的研究成果已在安徽省内广泛推广，解决了工程中面临的技术瓶颈和难题，实现了设计的精细化。

根据2014～2016年的工程统计情况，已在安徽省内六十余项输电线路工程中整体应用1年以上，与早期设计相比，累计节约造价1591.5万元，占地1347m2，建设时间411.5天，停电时间142.2天，经济效益显著。

同时，有效缩减了高压走廊，提高了土地利用率，有利于解决土地资源紧张的现状；有效减少了新建杆塔数量和占地面积减少，节省了建设时间，节省投资，降低电网建设成本；有效减少了停电时间，有利于电网安全可靠运行，减少对用户生产和生活的影响，社会效益显著。

4 结论

(1)针对传统方案的不足，开展输电线路多元横担、空间转接体系和总体规划思路的研究，提出高压输电线路专用杆塔设计方案。

(2)依托潜云933线T接浩村变、潜口-浩村110 kV线路工程，开展专用杆塔规划和试点应用分析，为高压输电线路专用杆塔的推广提供依据。

(3)通过工程应用及效益分析，专用杆塔的经济效益显著。