勝利油田電力管理總公司

復(fù)合橫擔(dān)在油田110 kV輸電線路上的應(yīng)用

鄭春生

勝利油田電力管理總公司

針對(duì)勝利油田110 k V輸電線路存在的對(duì)地安全距離不夠的問題，對(duì)桿塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。使用“4只復(fù)合絕緣子+2只復(fù)合橫擔(dān)”組合型式，簡(jiǎn)化原有桿塔結(jié)構(gòu)，提升導(dǎo)線懸掛高度，調(diào)整交叉跨越距離。復(fù)合橫擔(dān)絕緣子具有良好的抗彎曲性能和防脆斷性能，以及防污能力強(qiáng)、耐沖擊等特點(diǎn)，在孤五線現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用10年來效果較好。該方法施工簡(jiǎn)便，成本費(fèi)用低廉。

復(fù)合橫擔(dān)；輸電線路；桿塔；安全距離；荷載

勝利油田110 k V輸電線路建設(shè)年代久遠(yuǎn)，部分是油田設(shè)計(jì)院[1979]定型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)直線桿有Z-18，Z1-21、Z2-24、Z3-27四種桿型，采用鋼筋砼電桿雙桿組裝。

20世紀(jì)80年代建設(shè)期間多為空曠鹽堿地，線路防護(hù)區(qū)開闊。后隨城鄉(xiāng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)步伐的加快，多處線路導(dǎo)線對(duì)地、構(gòu)筑物和林木等距離嚴(yán)重不足，不能滿足規(guī)程規(guī)定的安全距離要求，特別是直線桿Z-18（呼稱高度13 m），直線跨越桿Z1-21(呼稱高度16.9 m)兩種桿型因?qū)Φ鼐嚯x不足引發(fā)多起線路跳閘事故。

結(jié)合國(guó)內(nèi)外復(fù)合絕緣產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展和實(shí)際運(yùn)用情況，2004年開始與電力修造廠合作，采用“復(fù)合絕緣子+復(fù)合橫擔(dān)”方式，對(duì)線路桿型結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化改造，改變導(dǎo)線懸掛方式，提升桿塔呼稱高度，以滿足導(dǎo)線對(duì)地安全距離。

1 桿型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析

1.1 直線桿型的基本結(jié)構(gòu)

直線桿Z-18采用?230 mm上下兩段拔稍雙桿，結(jié)構(gòu)為水平排列布置，無橫梁（叉梁）型式，桿型高度為18 m，適用于LGJ-150型導(dǎo)線。拉線使用4根GJ-70鋼絞線，對(duì)地夾角60°。桿塔基礎(chǔ)采用底盤、拉盤直埋方式。

桿塔上部由導(dǎo)線鐵橫擔(dān)HZC-450-1（總長(zhǎng)9 m，總重150.5 kg）、1根橫拉桿及4根斜拉桿（拉桿為?16 mm鋼筋及調(diào)節(jié)螺栓等）組成。

1.2 桿塔簡(jiǎn)化思路及設(shè)計(jì)

（2）選用實(shí)心復(fù)合橫擔(dān)絕緣子替代懸掛導(dǎo)線的橫擔(dān)及橫拉桿、斜拉桿等組件，采用“邊相復(fù)合橫擔(dān)絕緣子+中相復(fù)合懸式絕緣子”型式懸掛導(dǎo)線。

兩個(gè)邊相選用1只復(fù)合橫擔(dān)+1只棒形懸式復(fù)合絕緣子，呈“∠”型布置。復(fù)合橫擔(dān)水平安裝，固定在電桿適當(dāng)高度，起到原邊相鐵橫擔(dān)作用，用于支撐導(dǎo)線；棒形懸式復(fù)合絕緣子起斜拉桿作用。

中相選用2只棒形懸式復(fù)合絕緣子，呈“∨”型布置懸掛中相導(dǎo)線。在桿塔頂端加裝鐵橫梁，用于固定“∨”型絕緣子串。

為確保桿塔整體穩(wěn)定性，在桿塔中部加裝鐵橫梁，以防桿塔位移變形，發(fā)生邁步及桿身扭曲。簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)后桿塔整體結(jié)構(gòu)呈“H”型，如圖1所示。

圖1 直線桿Z-18結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化

（3）邊導(dǎo)線保護(hù)角核算。提高架空避雷線懸掛高度，雙避雷線懸掛點(diǎn)上移，規(guī)程規(guī)定[1]桿塔上避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角一般為20°～30°。

由于桿塔采用對(duì)稱雙避雷線，中導(dǎo)線位于兩避雷線中央，不做保護(hù)角核算，只需考慮邊導(dǎo)線[2]。

按照避雷線支架安裝高度2.7 m，復(fù)合橫擔(dān)（導(dǎo)線懸掛點(diǎn)，導(dǎo)線呼稱高）安裝在原導(dǎo)線橫擔(dān)橫拉桿位置高1.5 m處進(jìn)行核算，邊相導(dǎo)線保護(hù)角在避雷線保護(hù)范圍內(nèi)，導(dǎo)線懸掛高度應(yīng)提升3.2 m。

生物特征是人體所固有的不可復(fù)制的唯一性，不易丟失、復(fù)制、盜用，具有高安全性。生物識(shí)別系統(tǒng)對(duì)生物進(jìn)行取樣，提取唯一特征，將該特征數(shù)字化并組合成特征模板。交互認(rèn)證時(shí)，識(shí)別系統(tǒng)再次獲取生物特征，與特征模板進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)匹配結(jié)果鑒別身份。其中，因生物特征穩(wěn)定性高，人臉識(shí)別、掌靜脈識(shí)別、虹膜識(shí)別將表現(xiàn)出極大優(yōu)勢(shì)。

1.3 穩(wěn)定性分析

簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的桿塔承受的風(fēng)荷載、覆冰荷載及導(dǎo)線避雷線張力等可變荷載沒有變化；而承受的桿塔自重荷載、導(dǎo)線避雷線絕緣子金具的重力等永久荷載，由于導(dǎo)線鐵橫擔(dān)及拉桿等取消而變小，即垂直于地面方向作用于桿塔上的所有重力荷載（垂直荷載）變小，橫向荷載與縱向荷載基本不變。

桿塔的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)其整體結(jié)構(gòu)和型式?jīng)]有改變，桿塔、拉線基礎(chǔ)也沒有變動(dòng)，因而桿塔穩(wěn)固的基礎(chǔ)不變。

2 復(fù)合橫擔(dān)設(shè)計(jì)及技術(shù)參數(shù)選定

復(fù)合橫擔(dān)絕緣子結(jié)構(gòu)由連接底座、護(hù)套、芯棒、傘裙和掛頭組成。連接底座是由金屬材料經(jīng)加工焊接而成的，它是復(fù)合橫擔(dān)絕緣子與桿塔金具連接部件，承受著復(fù)合橫擔(dān)絕緣子在運(yùn)行過程中各種力作用下的彎曲負(fù)荷[3-4]。掛頭采用鑄鋁件，并具有拉環(huán)，直接與導(dǎo)線綁扎固定。護(hù)套、芯棒、傘裙的功能、材料及制作工藝與棒形懸式復(fù)合絕緣子基本相同。

產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)如下：

（1）復(fù)合橫擔(dān)。結(jié)構(gòu)高度1 580 mm，絕緣距離1 260 mm，芯棒直徑60 mm，質(zhì)量21.5 kg。固定導(dǎo)線的端部有拉環(huán)，與斜拉絕緣子“U”型端頭配合使用。

（2）斜拉絕緣子。結(jié)構(gòu)高度1 490 mm，絕緣距離1 260 mm，芯棒直徑18 mm，質(zhì)量4.8 kg，兩端采用“U”型金具。

避雷線使用高度為2.7 m的槽鋼鐵帽支架支撐。

3 試驗(yàn)及掛網(wǎng)運(yùn)行

2004年以來，使用保定電力修造廠生產(chǎn)的FHD-110/10（帶拉環(huán)）復(fù)合橫擔(dān)，將“導(dǎo)線鐵橫擔(dān)+3只復(fù)合（瓷）絕緣子”改為“4只復(fù)合絕緣子+2只復(fù)合橫擔(dān)”組合型式，使導(dǎo)線懸掛點(diǎn)提高3.0～4.5 m左右。

2004年5月在110 k V孤五線15#、34#、40#、41#四基桿塔試點(diǎn)施工試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)滿足了導(dǎo)線馳度對(duì)構(gòu)筑物的安全距離，降低了桿塔上部荷載，經(jīng)過10年試驗(yàn)運(yùn)行效果良好。目前，在110 k V輸電線路上已有65基桿塔130支復(fù)合橫擔(dān)在網(wǎng)運(yùn)行。

4 桿塔簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)與改進(jìn)

4.1 豐富了桿型型式

桿塔使用復(fù)合橫擔(dān)以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于110 k V雙桿取消導(dǎo)線鐵橫擔(dān)，降低了桿塔上部承受荷載，優(yōu)化桿塔型式，豐富了線路桿型型式。同時(shí)，110 k V線路使用單桿設(shè)計(jì)，導(dǎo)線采用復(fù)合橫擔(dān)懸掛，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

4.2 降低了線路改造成本

復(fù)合橫擔(dān)絕緣子與原來采用增加桿塔等方式處理交叉跨越問題相比，能有效地利用狹窄的走廊并降低桿塔高度，施工簡(jiǎn)便易行，可節(jié)約大量的人力、物力和財(cái)力。

4.3 需進(jìn)一步優(yōu)化定型

大截面導(dǎo)線綁扎在運(yùn)行中存在隱患，因而橫擔(dān)掛頭采用上、下兩個(gè)拉環(huán)，以改變導(dǎo)線綁扎形式，用線夾固定導(dǎo)線并懸掛于掛頭下拉環(huán)。桿塔中部加裝的固定鐵橫梁采用槽鋼或“工”字鋼。

5 結(jié)論

（1）復(fù)合橫擔(dān)絕緣子抗彎曲性能好，防污能力強(qiáng)，抗沖擊能力強(qiáng)，防震和防脆斷性能好，安裝方便，可免維護(hù)，不需人工清掃，運(yùn)行安全可靠性高。

（2）采用“4只復(fù)合絕緣子+2只復(fù)合橫擔(dān)”組合型式，簡(jiǎn)化原有桿塔結(jié)構(gòu)，提升導(dǎo)線懸掛高度，調(diào)整交叉跨越距離是可行的；同時(shí)，其施工簡(jiǎn)便，成本費(fèi)用低廉。

（3）復(fù)合橫擔(dān)的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)需要進(jìn)一步積累，運(yùn)行年限有待于研究，以確定合理的運(yùn)行時(shí)間。

[1]交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合：DL/T 620—1997[S]．北京：中國(guó)電力出版社，1997.

[2]張殿生．電力工程高壓送避雷線路設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．2版，中國(guó)電力出版社，2003：123-123.

[3]標(biāo)稱電壓高于1 000 V的交流架空線路用復(fù)合絕緣子：定義、試驗(yàn)方法及驗(yàn)收準(zhǔn)則：GB/T 19519—2004[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

[4]高壓線路用有機(jī)復(fù)合絕緣子技術(shù)條件：JB/5892—91[S]．北京：機(jī)械科學(xué)研究院出版社，2001.

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.022

鄭春生：高級(jí)工程師，1988年畢業(yè)于承德石油學(xué)校工業(yè)企業(yè)電氣化專業(yè)，現(xiàn)任勝利油田電力管理總公司首席專家，從事電力生產(chǎn)技術(shù)管理及電網(wǎng)運(yùn)行工作。

2015-06-30

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