專利名稱：同塔雙回緊湊型直線輸電鐵塔的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關一種輸電設備，尤指一種500千伏同塔雙回輸電線路使用的全新輸電鐵塔。
背景技術：
目前，我國500千伏同塔雙回輸電線路使用的直線塔均為三相導線垂直排列懸掛在鐵塔兩側的常規(guī)直線塔。在導線對地距離滿足規(guī)程要求的前提下，鐵塔的高度通常要達到60m-70m，所占線路走廊平均22m。
如圖1所示，現(xiàn)有的常規(guī)同塔雙回500kV線路鐵塔設計塔高往往超過60m，不僅影響了防雷害能力，也是以往500kV雙回鼓型塔同塔并架耗鋼指標高的原因之一。33.0m呼高的塔通常塔高均已在56.0m以上、趨近60.0m或60.0m以上，按現(xiàn)行DL/T5092-1999《110-500kV架空送電線路設計技術規(guī)程》風荷載調整系數(shù)都趨近1.6或大于1.6，按現(xiàn)行DL/T5092-1999《110-500kV架空送電線路設計技術規(guī)程》要求對全高超過60.0m的塔，就要按現(xiàn)行國家規(guī)范《建筑結構荷載規(guī)范》采用由下到上逐段增大且加權平均不應小于1.6的值。
因此，DL/T5092-1999頒布實施后比以往執(zhí)行SDJ3-79時的500kV雙回鼓型塔同塔并架耗鋼指標還高些。從工程整體而言，500kV雙回同塔并架的鼓型直線塔不是接近60.0m，就是在60.0m以上。風壓調整系數(shù)不是接近1.6就是比1.6還大。這樣，必然導致500kV雙回同塔并架使用鼓型直線塔型工程本體造價的提高?？梢娊档腿叨?，將風壓調整系數(shù)控制在1.5應是降低耗鋼指標的可行辦法；且風壓高度變化系數(shù)也可以減少，僅此就可以將作用在全塔上的風荷載減少6-7％。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型結構的鐵塔，其實現(xiàn)了在500kV同塔雙回輸電線路上的推廣應用，使我國500kV同塔雙回輸電線路的建設達到降低工程建設投資，提高線路自然輸送功率、減少對環(huán)境的電磁影響、提高線路耐雷水平的目的。同塔雙回500kV緊湊型線路抗雷害的性能優(yōu)于同塔雙回500kV常規(guī)型線路，可提高輸電線路的防雷害能力，對生產運行有利。
其防雷性能比較如下表

此外，本發(fā)明的又一目的是通過采用同塔并架雙回緊湊型倒三角排列方式布置導線，有效地降低了塔高，并經過對同塔雙回并架緊湊型塔的桿系、節(jié)間布置，-塔頭、橫擔各部的尺寸控制及塔身坡度的優(yōu)化等幾個方面的改進，本發(fā)明500kV雙回路緊湊型直線塔比常規(guī)型鼓型直線塔比，降低鋼材耗量近30％；降低鐵塔高度后，減少了鐵塔基礎作用力，基礎混凝土耗量比常規(guī)同塔雙回500kV線路降低約10％。
為此，本發(fā)明采用了如下的技術方案一種同塔雙回緊湊型直線輸電鐵塔，其包含有塔身、塔頭及導線，其重點在于該塔頭包含一單層橫擔，其對稱分布于塔身兩側，兩回路導線分別布置在塔身的兩側，該鐵塔整體呈T字型結構。
其中該橫擔的兩端部分別向下延伸一折臂。
該導線布置方式為-于塔身的兩側橫擔上分別布置一回路三相導線，該三相導線為緊湊型布置且呈三角形排列，其中上兩相導線并排掛置于橫擔上、呈兩個V型串，而下相導線掛置于該橫擔折臂的端部及塔身，呈一V型絕緣子串，于該上兩相V型串的交叉點及該下相導線之間掛置有一中吊串，該三相導線V型絕緣子串同時滿足相間及相對地的電氣間隙要求。
該下相導線V型串呈松弛狀態(tài)，垂直荷重由中吊串承擔；正常工作情況時，三相導線V型串中始終保持兩串工作、一串松弛。
該三相導線均由6根導線組成一相。
該鐵塔高度介于40m-50m之間；所占線路走廊平均為24m。
本發(fā)明與工程通常用的雙回同塔鼓型塔對比，塔全高比常規(guī)型矮了17.0m，提高了防雷害能力，同時地線采用負保護角，也避免了繞擊雷的雷擊；經對全塔各部控制尺寸優(yōu)化設計后，單基塔重比常規(guī)鼓型塔降低了27％；線路所占走廊比常規(guī)線路略大1.0m；直線鐵塔根開占地比常規(guī)線路也少了一倍。


圖1為常規(guī)輸電鐵塔的結構示意圖；圖2為本發(fā)明緊湊型輸電鐵塔的結構示意圖；圖3為本發(fā)明實際應用示意圖。
圖號說明1塔身 2塔頭21橫擔 211折臂22、23上相導線V型串24下相導線V型串25中吊串具體實施方式
為能使貴審查員清楚本發(fā)明的結構組成，以及整體運作方式，茲配合圖式說明如下本發(fā)明所述的500kV_同塔雙回緊湊型直線塔，是區(qū)別于以往塔型的一種全新塔型。塔頭尺寸的確定則在于導線的布置型式，故而在對我國500kV常規(guī)同塔雙回均用鼓型塔的分析基礎上，經過多種塔頭的布置方案的研究和技術經濟比較，在諸多方案中，研發(fā)出本發(fā)明單層橫擔的T字型塔的全新塔型技術方案。
該500kV雙回同塔并架緊湊型輸電線路直線塔的塔頭布置，因三相導線緊湊型布置的特點，下相導線V型絕緣子串需滿足上兩相導線電氣間隙的要求，基本形成兩側用折臂橫擔的端部及塔身掛下相導線V型絕緣子串的象英文大寫的T字型塔，兩回路分別布置在塔身的兩側，如圖2所示該輸電鐵塔包含有塔身1、塔頭2及導線，其重點在于該塔頭2包含一單層橫擔21，該橫擔的兩端部分別向下延伸一折臂211，其對稱分布于塔身1兩側，兩回路導線分別布置在塔身的兩側，該鐵塔整體呈T字型結構。
其中該導線布置方式為于塔身1的兩側橫擔21上分別布置一回路三相導線，該三相導線均由6根導線組成一相。該三相導線為緊湊型布置且呈三角形排列，其中上兩相導線22、23并排掛置于橫擔21上且有交叉、呈兩個V型串，而下相導線24掛置于該橫擔折臂211的端部及塔身21，呈一V型絕緣子串，于該上兩相V型串的交叉點及該下相導線之間掛置有一中吊串25，該下相導線24V型絕緣子串同時滿足上兩相導線V型串22、23的電氣間隙要求。該下相導線V型串呈松弛狀態(tài)，垂直荷重由中吊串25承擔；正常工作情況時，三相導線V型串中始終保持兩串工作、一串松弛。
本發(fā)明500kV同塔雙回緊湊型塔型主要針對下相絕緣子V串帶中吊串的特點、下相三串組合工作機理、各種工況組合串的工作狀態(tài)、下相三串是否是超靜定狀態(tài)進行了分析。對T字型塔橫擔上的荷載作用特點、橫擔遠端的小折臂對橫擔的扭轉影響、以及全塔各部抵御變形的能力，與近二十年我國曾試驗過的典型的500kV鐵塔，都做了詳盡的對比分析，具體如下1、500kV同塔雙回緊湊型直線塔和常規(guī)同塔雙回直線塔的對比，如下表所示

2、本發(fā)明緊湊型下相絕緣子V串帶中吊串工作機理兩倍起吊或錨線V串均未安裝，都是由臨時工器具直接將起吊或錨線的荷載傳到橫擔上。兩倍起吊后，V串均呈松弛狀態(tài)。
通常情況下，下相V串呈松弛狀態(tài)，垂直荷重由中吊串承擔。大風引起的水平荷載，左側來風由V串左串承擔，V串右串松弛；右側來風由V串右串承擔，V串左串松弛。不管左側來風還是右側來風，還是縱向風都是兩串工作，一串松弛。
特殊情況下，由于張力差的縱向荷載會引導下相絕緣子串，共同向一側偏移(沿合力線方向)。當下相V串由松弛狀態(tài)偏移到被拉緊狀態(tài)時，下相V串開始分擔中吊串承擔的垂直荷載，中吊串的作用開始減小(作用的轉換點或可叫作臨界點)。但此時，縱向荷載的作用還沒有使偏移量達到應到的偏角，而在繼續(xù)偏移的同時，中吊串則由承擔全部的垂直分量轉而逐漸減少，直到因中吊串偏移，圍繞吊點轉動半徑受下相V串圍繞V串吊點轉動半徑小的制約，中吊串隨偏角增大轉動半徑縮小，導至中吊串松弛完全退出承力狀態(tài)為止，這時就只有下相V串在承擔全部的荷載了。作為結構設計必需考慮的下相導線張力差工作狀態(tài)，當然是下相V串承擔下相全部荷載。
3、下相三串的超靜定狀態(tài)的分析
三串在垂直平面內共同工作是超靜定狀態(tài)。通過上述對各種工況組合串的工作狀態(tài)的描述可以看出由于下相V串呈松弛狀態(tài)，各種工況時在垂直平面內都沒有三串共同工作的情況發(fā)生。只有在張力差的縱向荷載引導下相絕緣子串，三串共同向一側偏移時，經過臨界點的那一瞬間，下相三串才共同分擔著全部荷載，而這一狀態(tài)的瞬間中吊串的作用開始減小，下相V串則剛開始增加需分擔的力，均不是它承載力的最大狀態(tài)。僅有的這一瞬間，由于合力作用點已離開下相三串掛點的垂直平面，且三力也不在一個平面內，因而，它就可以建立起三維空間的平衡方程，解出掛點各自分擔的荷載，而不是超靜定問題了。但值得注意的是，它的前提是下相V串必須呈松弛狀態(tài)，這一在理論分析和工程實施的處理辦法，得到試驗塔和已建成的500kV緊湊型輸電線路工程實踐的檢驗，運行至今效果良好。
4、T字型塔橫擔上的折臂對橫擔的扭轉影響、以及全塔各部抵御變形的方面由于本發(fā)明中構成塔頭主要部分的橫擔是兩端分別帶有折臂結構，進而對橫擔的扭轉產生了一些影響。由于下相V串的一個掛點需掛在橫擔小折臂的端部，使得橫擔如同常規(guī)塔的塔身一樣，在下相導線張力差時受到了扭轉。只不過這個扭轉荷載只是一相導線張力差的一半。就目前工程而言，從下相V串力的分配分析中，可以看出縱向張力取15％時，作用在折臂上的縱向力最大只有13647N。如將橫擔看作是一段豎起來的塔身，小折臂就是這個塔身上伸出去的橫擔。這個塔身上的扭矩自然要靠塔身上的斜材(即橫擔上的斜材)來抵御，同時要求塔身有足夠的抗變形的橫隔面來保持它的幾何體系的正常工作。
在這一點上，緊湊型塔的橫擔正好具備了這兩點要求。
1)緊湊型塔的橫擔有全封閉式的斜材網絡，可以順利地傳遞扭矩。
2)由于構造以及為安裝、運行檢修的方便設置的橫隔面在13.4m的長度內合計達到五個之多，其抵御變形的能力得到極大的加強。
從橫擔在下相導線張力差時扭轉計算值的大小可以看出橫擔橫截面邊緣相對中心軸的相對位移只有6mm，是不會影響橫擔正常工作的。
此外，該新型T字型輸電鐵塔方案已經通過了國家有關部門的評審，確認其符合計劃中擬建設的500kV同塔雙回緊湊型線路的主要技術要求，解決了建設500kV同塔雙回緊湊型線路的鐵塔結構型式問題。其進行了直線塔和與其配套的轉角塔的真型塔試驗，即500kV雙回同塔并架緊湊型SCZ51直線塔試驗塔試驗，自2001年11月12日SCZ51直線塔正式開試，至2001年11月15日包括斜向大風超載160％，全部17個試驗工況順利通過。2001年11月29日SCJ51轉角塔正式開試，至2001年11月30日包括大風超載150％，全部13個試驗工況順利通過；其實際應用情況如圖3所示。
目前我國500kV同塔雙回并架輸電線路，建設造價偏高，且500kV同塔雙回并架輸電線路耐雷特性較單回輸電線路差，為降低同塔雙回并架輸電線路建設造價、提高輸送容量、提高耐雷水平，尤其是在輸電網絡密布地區(qū)，在有限的走廊內，應用本發(fā)明專利技術，建設同塔雙回緊湊型輸電線路是解決大輸送容量、降低建設造價、提高耐雷水平的首選方案。
如上所述，本發(fā)明提供一較佳的新型輸電鐵塔結構，以及相關的應用，于是依法提呈發(fā)明專利的申請；然而，以上的實施說明及圖式所示，是本創(chuàng)作較佳實施例，并非以此局限本創(chuàng)作，是以，舉凡與本創(chuàng)作的構造、裝置、特征等近似、雷同，均應屬本創(chuàng)作的創(chuàng)設目的及申請專利范圍之內。
權利要求
1.一種同塔雙回緊湊型直線輸電鐵塔，其包含有塔身、塔頭及導線，其特征在于該塔頭包含一單層橫擔，其對稱分布于塔身兩側，兩回路導線分別布置在塔身的兩側，該鐵塔整體呈T字型結構。
2.如權利要求1所述的同塔雙回緊湊型直線輸電鐵塔，其中該橫擔的兩端部分別向下延伸一折臂。
3.如權利要求2所述的同塔雙回緊湊型直線輸電鐵塔，其中該導線布置方式為于塔身的兩側橫擔上分別布置一回路三相導線，該三相導線為緊湊型布置且呈三角形排列，其中上兩相導線并排掛置于橫擔上、呈兩個V型串，而下相導線掛置于該橫擔折臂的端部及塔身，呈一V型絕緣子串，于該上兩相V型串的交叉點及該下相導線之間掛置有一中吊串，該三相導線V型絕緣子串布置同時滿足相間及相對地的電氣間隙要求。
4.如權利要求3所述的同塔雙回緊湊型直線輸電鐵塔，其中該下相導線V型串呈松弛狀態(tài)，垂直荷重由中吊串承擔；正常工作情況時，三相導線V型串中始終保持兩串工作、一串松弛。
5.如權利要求3所述的同塔雙回緊湊型直線輸電鐵塔，其中該三相導線均由6根導線組成一相。
6.如權利要求1所述的同塔雙回緊湊型直線輸電鐵塔，其中該鐵塔高度介于40m-50m之間；所占線路走廊平均為24m。
全文摘要
本發(fā)明的同塔雙回緊湊型直線輸電鐵塔，其通過采用同塔并架雙回緊湊型倒三角排列方式布置導線，負保護角布置地線，有效地降低了塔高，提高了500kV同塔并架輸電線路的耐雷水平，提高了運行的安全可靠度。并經過對同塔雙回并架緊湊型塔的桿系、節(jié)間布置，塔頭、橫擔各部的尺寸控制及塔身坡度的優(yōu)化等幾個方面的改進，本發(fā)明500kV雙回路緊湊型直線塔比常規(guī)型鼓型直線塔比，降低鋼材耗量近30％；降低鐵塔高度后，減少了鐵塔基礎作用力，基礎混凝土耗量比常規(guī)同塔雙回500kV線路降低約10％。
文檔編號E04H12/00GK1978846SQ20051012747
公開日2007年6月13日 申請日期2005年12月6日 優(yōu)先權日2005年12月6日
發(fā)明者舒印彪, 孫壽廣, 顧游, 傅春蘅, 郭日彩, 劉廣, 鄭懷清, 馬志堅, 秦慶芝, 楊宇 申請人:北京國電華北電力工程有限公司