李子揚(yáng)，張思祥，張麗娟，張廣龍，劉曉林

（山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?，山東 濟(jì)南 250013）

新型復(fù)合橫擔(dān)在1 000 kV特高壓輸電鐵塔的應(yīng)用

李子揚(yáng)，張思祥，張麗娟，張廣龍，劉曉林

（山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?，山東 濟(jì)南 250013）

受城鄉(xiāng)規(guī)劃及線路走廊制約，目前輸電線路路徑選擇日益困難。利用復(fù)合材料的絕緣性能，采用復(fù)合材料橫擔(dān)取代傳統(tǒng)的型鋼橫擔(dān)，不但能夠減小線路走廊寬度、降低走廊清理難度，同時(shí)還能降低塔高、節(jié)約塔材，從而取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合復(fù)合橫擔(dān)在1 000 kV特高壓線路工程中的應(yīng)用研究，在復(fù)合橫擔(dān)的電氣方案、結(jié)構(gòu)方案、經(jīng)濟(jì)性分析等諸多方面進(jìn)行了初步的分析研究，給出了復(fù)合橫擔(dān)塔頭布置方案、橫擔(dān)長(zhǎng)度、橫擔(dān)夾角等研究結(jié)論。在走廊拆遷量較大的區(qū)域，通過比較，使用復(fù)合橫擔(dān)鐵塔具有更明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

復(fù)合橫擔(dān)；特高壓；1 000 kV輸電鐵塔；電氣方案

Abstract:Restricted by urban and rural planning and line corridor，the path selection of transmission lines becomes more and more difficult nowadays.Replacing the traditional triangle steel cross arm with composite materials can not only reduce the line corridor width and decrease the difficulty of clearing the corridor，but also reduce the tower height and save the tower material.This would offer good social and economic benefits.Based on the application of composite cross arm in ultrahigh voltage line engineering，this paper makes wide-ranging preliminary analysis and research on the material properties of the composite cross arm，element design and economic analysis.The research conclusion is given about the layout of tower head，cross arm length，the angle of the cross arm，etc.for the composite cross arm.In the more demolition area of the line corridors，using composite cross arm tower has more obvious economic benefits through comparison.

Key words:composite cross arm；extra-high voltage；1 000 kV transmission tower；electrical solutions

0 引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，土地需求不斷增加，土地資源日益稀缺。受城鄉(xiāng)規(guī)劃及線路走廊制約，目前輸電線路路徑選擇日益困難，走廊清理難度不斷增大。利用復(fù)合材料的絕緣性能，采用復(fù)合材料橫擔(dān)取代傳統(tǒng)的型鋼橫擔(dān)，不但能夠減小線路走廊寬度、降低走廊清理難度，同時(shí)還能降低塔高、節(jié)約塔材，從而取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

復(fù)合橫擔(dān)即為傳統(tǒng)鐵塔橫擔(dān)部分，由高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料組成，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼材結(jié)構(gòu)，具有性能優(yōu)越、工程造價(jià)較低等諸多優(yōu)點(diǎn)。介紹復(fù)合橫擔(dān)在1 000 kV特高壓線路工程中的應(yīng)用，在塔頭布置、電磁環(huán)境、懸垂串選擇、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、復(fù)合橫擔(dān)與塔身連接、結(jié)構(gòu)承載力有限元分析、運(yùn)行維護(hù)、經(jīng)濟(jì)性分析等諸多方面進(jìn)行分析研究。

1 研究現(xiàn)狀及應(yīng)用分析

1.1 復(fù)合材料優(yōu)勢(shì)

復(fù)合材料是由有機(jī)高分子、無機(jī)非金屬或金屬等幾類不同材料通過復(fù)合工藝組合而成的新型材料。它與一般材料的簡(jiǎn)單混合有本質(zhì)區(qū)別，既保留原組成材料的重要特色，又通過復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能。通過材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使原組分的性能相互補(bǔ)充并彼此關(guān)聯(lián)，從而獲得更優(yōu)越的性能。絕緣復(fù)合材料由作為基體的樹脂和作為增強(qiáng)劑的纖維或其織物構(gòu)成，樹脂基體將纖維連接成一個(gè)整體而承受荷載。復(fù)合材料的力學(xué)性能主要受到纖維和樹脂的物理性能以及加工成型工藝的影響。

復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐疲勞、耐腐蝕、易加工、易維護(hù)和電絕緣性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，目前已在航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。在輸電桿塔結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，復(fù)合材料也有了一定的發(fā)展和應(yīng)用。

輸電桿塔利用復(fù)合材料的絕緣性能，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)材料和功能材料的高度統(tǒng)一，具有性能更優(yōu)越、成本更經(jīng)濟(jì)、資源更節(jié)約、環(huán)境更友好等顯著的優(yōu)勢(shì)。

1.2 研究現(xiàn)狀

近年來，隨著復(fù)合材料成本的進(jìn)一步降低和工藝的不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)復(fù)合材料桿塔的研究日益增多并逐漸成熟。

復(fù)合桿塔研究的第一階段是材料代換，即在不利用復(fù)合材料的絕緣特性的前提下，僅用其替代鋼材來建造輕便、易維護(hù)的復(fù)合材料桿塔。2009年，依托寧東—山東±660 kV直流輸電示范工程，探索并解決了復(fù)合材料桿塔結(jié)構(gòu)方面的問題，成功地研制出國(guó)內(nèi)首基格構(gòu)式復(fù)合材料桿塔，形成了復(fù)合材料桿塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成套方案，并在工程中進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用，目前運(yùn)行安全可靠，取得了良好的效果。

復(fù)合桿塔研究的第二階段是利用材料的絕緣特性，實(shí)現(xiàn)功能材料和結(jié)構(gòu)材料的統(tǒng)一。該階段的典型代表為復(fù)合橫擔(dān)。復(fù)合橫擔(dān)塔具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：取消了懸垂絕緣子，不用考慮懸垂串的擺動(dòng)間隙圓，從而杜絕風(fēng)擺閃絡(luò)事故；絕緣橫擔(dān)呈水平布置，鳥糞下落時(shí)不會(huì)造成鳥糞貫穿性的閃絡(luò)通道，因此可以杜絕鳥糞閃絡(luò)事故；水平布置的橫擔(dān)下雨時(shí)不易形成垂直的導(dǎo)電通道，提高雨閃電壓；不會(huì)出現(xiàn)垂直布置的絕緣子從上至下的貫穿型冰凌，從而提升了同等覆冰條件下的冰閃電壓。

1.3 1 000 kV特高壓線路應(yīng)用分析

復(fù)合材料材料層面上的材料性能、連接技術(shù)和抗老化措施等將隨著應(yīng)用的增加而逐步優(yōu)化，而復(fù)合材料桿塔的研究將從微觀層面轉(zhuǎn)換到宏觀層面，即塔型的設(shè)計(jì)研究。設(shè)計(jì)出符合復(fù)合材料特性和各種電壓等級(jí)特點(diǎn)的桿塔型式具有重要的意義。研究特高壓復(fù)合橫擔(dān)新型塔，充分利用復(fù)合材料的性能優(yōu)勢(shì)，用復(fù)合橫擔(dān)替代傳統(tǒng)鋼制橫擔(dān)，從而開辟特高壓輸電桿塔的新模式。

2 復(fù)合橫擔(dān)電氣方案

2.1 絕緣距離控制的組合絕緣子長(zhǎng)度

橫擔(dān)的絕緣完全靠復(fù)合材料的絕緣特性，不加懸垂絕緣子，僅利用金具串將導(dǎo)線掛到復(fù)合橫擔(dān)上。根據(jù)電氣要求，絕緣部分的長(zhǎng)度不應(yīng)小于9 m，由于在支柱絕緣子端部和中間均有金屬節(jié)點(diǎn)，其長(zhǎng)度預(yù)計(jì)為1.5 m左右，支柱絕緣子的長(zhǎng)度約為10.5 m；考慮復(fù)合絕緣子兩端連接板，長(zhǎng)度應(yīng)不小于11.0 m。

2.2 塔頭布置方案

特高壓輸電線路的相間距離和層間距離是由電磁環(huán)境控制的，因此需在一定的條件下根據(jù)電磁環(huán)境確定最小塔頭尺寸。

2.2.1 電磁環(huán)境

根據(jù)特高壓?jiǎn)?、雙回路示范工程的研究結(jié)論，1 000 kV特高壓線路的電磁環(huán)境由可聽噪聲控制，無線電干擾值均小于可聽噪聲值。

采用復(fù)合橫擔(dān)關(guān)鍵在于能夠縮減線路走廊寬度，因此在同等情況下優(yōu)先縮減導(dǎo)線相間距離。經(jīng)計(jì)算，對(duì)于 8×JL1／G1A-630／45 導(dǎo)線方案，滿足電磁環(huán)境要求的最小層間距離為18 m，最小的相間距離分別為下相24 m、中相23 m、上相22 m。

2.2.2 導(dǎo)線間及其與地線間距離

根據(jù)GB 50665—2011《1 000 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，如采用復(fù)合橫擔(dān)塔，懸垂串長(zhǎng)度取2.5 m，線間距離可以取至15.9 m，小于電磁環(huán)境要求的最小距離22 m，即按電磁環(huán)境確定的最小相間距離滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，為滿足導(dǎo)地線間距，對(duì)復(fù)合橫擔(dān)直線塔，導(dǎo)地線之間的最小垂直距離不小于14 m。

2.2.3 塔頭尺寸確定

電磁環(huán)境是控制塔頭尺寸的主要因素，經(jīng)計(jì)算，塔頭布置方案為：導(dǎo)線最小垂直距離為18 m；導(dǎo)線最小的水平相間距離上、中、下相分別為22 m、23 m、24 m；導(dǎo)地線的最小垂直距離為14 m。

2.3 絕緣橫擔(dān)布置方案

2.3.1 復(fù)合橫擔(dān)型式選擇

復(fù)合橫擔(dān)在鐵塔上的應(yīng)用目前主要有轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)合橫擔(dān)和固定復(fù)合橫擔(dān)。轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)合橫擔(dān)塔，即復(fù)合橫擔(dān)可以繞橫擔(dān)與塔身的連接點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)存在縱向不平衡張力時(shí)，由于組合絕緣子的轉(zhuǎn)動(dòng)，可降低鐵塔的荷載，進(jìn)而降低塔重，但復(fù)合橫擔(dān)轉(zhuǎn)動(dòng)后導(dǎo)線張力、弧垂以及構(gòu)件內(nèi)力均發(fā)生變化，受力分析情況極其復(fù)雜，一般只在只有左右兩極導(dǎo)線或荷載較小的直流線路鐵塔上使用。

相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)合橫擔(dān)，固定復(fù)合橫擔(dān)塔受力明確，且通過了一系列工作電壓污穢耐受、操作沖擊耐受、雷電耐受等電氣驗(yàn)證試驗(yàn)，該結(jié)構(gòu)型式在國(guó)內(nèi)外均具有豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。1 000 kV特高壓交流線路桿塔的結(jié)構(gòu)尺寸、荷載和構(gòu)件受力均較大，考慮到1 000 kV交流特高壓線路的重要性，根據(jù)安全可靠原則，推薦采用固定復(fù)合橫擔(dān)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 復(fù)合橫擔(dān)

2.3.2 復(fù)合橫擔(dān)絕緣子傾角

對(duì)上下肢不同傾角條件下的線路荷載分配進(jìn)行計(jì)算，如圖2所示。

圖2 復(fù)合絕緣子受力分析

下肢絕緣受力為

上肢絕緣受力為

式中：F0為導(dǎo)線荷重；β為下肢絕緣子上傾角；α為上肢絕緣子下傾角；θ為導(dǎo)線風(fēng)偏角。

根據(jù)工程條件計(jì)算了下肢絕緣子上傾角β分別取 0°～25°時(shí)、上肢絕緣子傾角 α 分別取 20°～90°的兩肢絕緣子拉、壓荷載。

經(jīng)過計(jì)算，下肢絕緣子上傾角β超過25°以后，會(huì)導(dǎo)致上肢絕緣子受壓。上肢絕緣子下傾角α過小時(shí)，荷載將大大增加。

經(jīng)過優(yōu)選，從絕緣子受力角度考慮，下肢絕緣子上傾角β為15°左右，上肢絕緣子下傾角α為40°～60°時(shí)受力較好。

2.3.3 復(fù)合橫擔(dān)夾角

以上相橫擔(dān)為例，根據(jù)絕緣子傾角計(jì)算結(jié)果，下肢絕緣子的上傾角按15°考慮，橫擔(dān)寬度11 m（塔中心到導(dǎo)線掛點(diǎn)），則下肢絕緣子垂直線路方向的等效長(zhǎng)度為11.388m，考慮到絕緣橫擔(dān)需承受不平衡張力，為提高下肢絕緣子的穩(wěn)定性和可靠性，下肢絕緣子采用兩個(gè)支柱絕緣子的布置方式，如圖3和圖4所示。

圖3 下肢絕緣子側(cè)視圖

圖4 下肢絕緣子俯視圖

上相塔身寬度按常規(guī)4.75 m考慮，支柱絕緣子結(jié)構(gòu)高度為9.32 m，支柱絕緣子兩端套筒和連接法蘭按1.5 m考慮，則支柱絕緣子的絕緣長(zhǎng)度為7.82 m，無法滿足最小電弧距離不小于9 m的要求。如果延長(zhǎng)支柱絕緣子的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度至11m，則走廊寬度需增至25.6 m，比電磁環(huán)境要求的最小走廊寬度增加3.6 m，如此肯定會(huì)增加線路走廊的拆遷量，進(jìn)而降低復(fù)合橫擔(dān)的優(yōu)勢(shì)。因此需在不增加線路走廊寬度的前提下延長(zhǎng)支柱絕緣子的長(zhǎng)度，即增加支柱絕緣子的夾角，如圖5和圖6所示。

2.3.4 絕緣橫擔(dān)布置

復(fù)合橫擔(dān)鐵塔的上、中、下相橫擔(dān)寬度取值分別為11 m、11.5 m和12 m，下肢絕緣子上傾角按15°考慮，上肢絕緣子下傾角在40°～60°之間。固定支柱絕緣子的塔身處需向兩側(cè)加長(zhǎng)，原則是確保支柱絕緣子的結(jié)構(gòu)高度不小于11 m。

圖5 塔身增加支撐架后下肢支柱絕緣子俯視圖

圖6 塔身增加支撐架后效果圖

3 復(fù)合橫擔(dān)結(jié)構(gòu)方案

3.1 塔型選擇及復(fù)合橫擔(dān)布置方案

對(duì)于復(fù)合橫擔(dān)塔，也采用常規(guī)鋼管垂直排列的布置方式，由于其三相橫擔(dān)均獨(dú)立于塔身，當(dāng)采用復(fù)合橫擔(dān)時(shí)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，該布置方式既能滿足承載力的要求，又能很好地與常規(guī)鋼管塔協(xié)調(diào)。

表2的數(shù)據(jù)說明38%的英語四級(jí)分?jǐn)?shù)大于等于500分的學(xué)生會(huì)在閱讀附錄后再查詞，而英語四級(jí)分?jǐn)?shù)小于500分的學(xué)生只有14%會(huì)去閱讀詞典附錄。但在是否閱讀詞典使用說明這方面兩組學(xué)生就不存在很大差別，只是英語四級(jí)分?jǐn)?shù)大于等于500分的學(xué)生稍微多2個(gè)百分點(diǎn)?？傊^大部分學(xué)生在查詞之前并不閱讀詞典附錄和詞典使用說明，這一點(diǎn)說明學(xué)生在詞典使用技巧方面仍存在著一定的欠缺。

為了充分利于復(fù)合材料特性，復(fù)合橫擔(dān)采用三角結(jié)構(gòu)支撐加斜拉索的結(jié)構(gòu)型式，如圖6所示。

3.2 構(gòu)件截面型式選擇

復(fù)合材料型材的截面形式可根據(jù)需要設(shè)計(jì)成各種形狀，主要有“L”型、“○”型和“□”型等，應(yīng)根據(jù)不同的連接方式和受力狀態(tài)對(duì)其截面型式進(jìn)行合理選擇。

對(duì)于受拉構(gòu)件，由于復(fù)合絕緣子的截面型式為圓形，其截面面積是主要由受拉強(qiáng)度控制，僅需保證滿足強(qiáng)度要求的面積即可。

對(duì)于受壓構(gòu)件，由于復(fù)合材料彈性模量較低，其整體穩(wěn)定問題較鋼構(gòu)件突出，其截面積往往取決于穩(wěn)定承載力，因此選擇的截面應(yīng)使其截面慣性矩盡可能大，以提高構(gòu)件的穩(wěn)定承載能力。綜合比較各類截面，對(duì)于相同截面面積的各類截面型式，以圓環(huán)形截面的截面慣性矩最大，其整體穩(wěn)定承載力也最高，環(huán)型構(gòu)件制作也便捷，連接方便。因此對(duì)受壓構(gòu)件采用圓形截面的支柱絕緣子。

3.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

3.3.1 構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)

圓形閉口截面構(gòu)件目前主要以膠接和預(yù)埋金屬件接頭為主。膠接一般在出廠前完成，現(xiàn)場(chǎng)膠接的質(zhì)量得不到可靠保證，同時(shí)目前國(guó)產(chǎn)膠的承載力較低，難以滿足復(fù)合橫擔(dān)的承載力要求，因此復(fù)合橫擔(dān)不采用膠接的連接方式；預(yù)埋金屬件接頭，承載力較高，連接方便，但工藝較為復(fù)雜，也難以在多規(guī)格材質(zhì)的復(fù)合橫擔(dān)上應(yīng)用。

在借鑒預(yù)埋金屬件接頭、螺栓連接和膠接等連接方法的基礎(chǔ)上，又形成了一種新型節(jié)點(diǎn)連接方式——鋼套管式節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)過程為在復(fù)合材料型材成型后，利用膠結(jié)連接金屬件，再通過金屬件進(jìn)行螺栓連接。提高了節(jié)點(diǎn)的承載能力且具有傳力可靠和連接方便等優(yōu)點(diǎn)。

3.3.2 復(fù)合橫擔(dān)與塔身連接節(jié)點(diǎn)

借鑒以往鋼管塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，復(fù)合橫擔(dān)支柱絕緣子與塔身采用插板連接，如圖7所示。

3.4 結(jié)構(gòu)承載力有限元分析

3.4.1 內(nèi)力及應(yīng)力計(jì)算

圖7 復(fù)合橫擔(dān)支柱絕緣子與塔身連接

圖8 有限元模型

圖9 復(fù)合橫擔(dān)桿件編號(hào)

通過分析計(jì)算，對(duì)于壓管，主要的控制工況為斷導(dǎo)線；對(duì)于拉索，主要的控制工況為覆冰；對(duì)于拉管，主要的控制工況為大風(fēng)；對(duì)于輔材，主要的控制工況為錨線。按照GB 50017—2014《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》給出的拉（壓）彎組合最大應(yīng)力計(jì)算公式得到各桿最大應(yīng)力，如表1所示。表1中各桿件應(yīng)力均未超過復(fù)合材料的允許值400 MPa。

表1 復(fù)合橫擔(dān)桿件最大應(yīng)力 MPa

3.4.2 位移計(jì)算

按照各工況100%載荷對(duì)模型進(jìn)行加載，計(jì)算出不同工況下的位移，位移較大的工況如圖10、圖11所示。

圖10 90°方向大風(fēng)工況位移云圖

圖11 長(zhǎng)期效應(yīng)組合工況位移云圖

通過對(duì)各種工況計(jì)算，最大位移工況為90°方向大風(fēng)工況，橫擔(dān)z向位移為346.5 mm，僅為桿塔全高的3.4‰；而長(zhǎng)期效應(yīng)組合（無冰、5 m／s風(fēng)速及年平均氣溫）作用下，橫擔(dān)最大位移為47.5 mm，為計(jì)算高度的0.47‰，位移滿足規(guī)范規(guī)定的小于高度3‰的要求，可見復(fù)合橫擔(dān)形變滿足工程應(yīng)用要求。

3.4.3 結(jié)論

復(fù)合橫擔(dān)各桿在不同工況下最大應(yīng)力均滿足強(qiáng)度要求，復(fù)合橫擔(dān)具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度儲(chǔ)備能力；不同工況下最大位移滿足小于高度3‰的要求。

計(jì)算結(jié)果表明該復(fù)合橫擔(dān)塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算正確，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造合理，整體強(qiáng)度、剛度能滿足工程要求，進(jìn)一步體現(xiàn)了復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)，可通過改變工藝提高其強(qiáng)度以滿足工程設(shè)計(jì)要求。

4 復(fù)合橫擔(dān)運(yùn)行維護(hù)方案

當(dāng)需要對(duì)復(fù)合橫擔(dān)部位進(jìn)行檢修或發(fā)生事故時(shí)，若僅受耐久性的影響，可考慮更換相同的復(fù)合橫擔(dān)，在這種情況下，為了避免下放導(dǎo)線，可考慮用地線支架起吊導(dǎo)線。將導(dǎo)線臨時(shí)起吊到地線掛點(diǎn)上，即地線掛點(diǎn)需考慮導(dǎo)線的起吊工況。計(jì)算表明，在這種情況下，計(jì)算塔重僅增加約2.4%左右，對(duì)復(fù)合材料橫擔(dān)塔的造價(jià)影響不大。

5 1 000 kV復(fù)合橫擔(dān)塔的經(jīng)濟(jì)性分析

5.1 單基桿塔經(jīng)濟(jì)性分析

呼高降低9 m。由于取消了懸垂絕緣子串，在相同的使用情況下，復(fù)合橫擔(dān)塔的呼高比鋼管塔降低9 m，有效減小了導(dǎo)線風(fēng)荷載的作用效應(yīng)。

塔頭風(fēng)荷載減小。復(fù)合橫擔(dān)塔正面由于僅采用了2根支柱絕緣子和1根斜拉復(fù)合絕緣子，其擋風(fēng)面積較常規(guī)鐵塔大幅減小，塔頭風(fēng)荷載相應(yīng)減小。

復(fù)合橫擔(dān)塔橫擔(dān)及地線支架長(zhǎng)度減小，導(dǎo)、地線縱向荷載對(duì)塔身的扭矩減小，塔身斜材規(guī)格降低。

結(jié)合實(shí)際1 000 kV特高壓交流線路工程常用的鐵塔型式，以3型直線塔為例，將復(fù)合橫擔(dān)塔和常規(guī)鋼管塔的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了對(duì)比分析，考慮了材料費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、安裝費(fèi)等本體投資，復(fù)合橫擔(dān)塔較常規(guī)塔的單基塔重降低約10%，單基造價(jià)降低約6%，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

5.2 路徑走廊緊張地段經(jīng)濟(jì)性分析

在山東環(huán)網(wǎng)1 000 kV特高壓線路工程中，線路在大棚和房屋密集區(qū)走線約2 km，經(jīng)綜合比較，采用復(fù)合橫擔(dān)塔較常規(guī)塔的走廊寬度減小約18%，可大幅減少走廊拆遷量，在走廊緊張地段效益更加明顯。

6 結(jié)語

復(fù)合材料由于具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、易加工、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)和絕緣性能好等優(yōu)點(diǎn)，是建造輸電桿塔結(jié)構(gòu)的理想材料之一，目前已具有750 kV復(fù)合橫擔(dān)塔試點(diǎn)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。通過對(duì)復(fù)合材料性能、構(gòu)件設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研究，結(jié)果表明復(fù)合橫擔(dān)塔用于特高壓輸電線路技術(shù)可行，具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和社會(huì)效益。

從電氣和結(jié)構(gòu)兩個(gè)專業(yè)角度，通過相關(guān)計(jì)算和分析，并進(jìn)行了有限元仿真計(jì)算，對(duì)復(fù)合橫擔(dān)塔的塔頭布置、電磁環(huán)境、懸垂串選擇、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、復(fù)合橫擔(dān)與塔身連接、結(jié)構(gòu)承載力有限元分析、運(yùn)行維護(hù)、經(jīng)濟(jì)性等諸多方面提出建議值或參考值，為后續(xù)工程的實(shí)際應(yīng)用提供參考。

［1］國(guó)家電力公司東北電力設(shè)計(jì)院.電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2003.

［2］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.1 000 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50665—2011［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

［3］國(guó)家能源局.架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定：DL／T 5154—2012［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

［4］左玉璽，薛更新，孫強(qiáng)，等.750 kV輸電線路復(fù)合橫擔(dān)設(shè)計(jì)研究［J］.電網(wǎng)與清潔能源，2013，29（1）：1-8.

［5］楊熙，喻新強(qiáng)，尚勇，等.750 kV輸電線路復(fù)合橫擔(dān)均壓特性［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2013，37（6）：1 625-1 631.

［6］胡超，馮衡，徐彬.750kV輸電線路復(fù)合材料橫擔(dān)塔的適用性研究［J］.電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2016（1）：65-71.

［7］施榮，郁杰，朱勇，等.750 kV輸電塔復(fù)合橫擔(dān)選型及承載力研究［J］.電網(wǎng)與清潔能源，2013，29（9）：23-26，44.

Application of the New Composite Cross Arm Load in 1 000 kV Transmission Tower

LI Ziyang，ZHANG Sixiang，ZHANG Lijuan，ZHANG Guanglong，LIU Xiaolin
（Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Co.，Ltd.，Jinan 250013，China）

TM753

A

1007－9904（2017）09－0052－06

2017-05-08

李子揚(yáng)（1984），男，工程師，從事高壓輸電線路設(shè)計(jì)工作。