CN203626359U - 一种特高压交流单回路直线塔 - Google Patents

一种特高压交流单回路直线塔 Download PDF

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段松涛
曾德森
尹鹏
舒爱强
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冯衡
白强
胡星
徐彬
夏谦
冯德奎
柯嘉
孙欣苗
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高培国
李鑫
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左元龙
吕宝华
许世宏
胡志义
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熊康
郭峰
徐成
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State Grid Corp of China SGCC
North China Power Engineering Co Ltd of China Power Engineering Consulting Group
Northwest Electric Power Design Institute of China Power Engineering Consulting Group
Southwest Electric Power Design Institute Co Ltd of China Power Engineering Consulting Group
China Power Engineering Consulting Group East China Electric Power Design Institute Co Ltd
China Power Engineering Consultant Group Central Southern China Electric Power Design Institute Corp
Northeast Electric Power Design Institute of China Power Engineering Consulting Group
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State Grid Corp of China SGCC
Northwest Electric Power Design Institute of China Power Engineering Consulting Group
Southwest Electric Power Design Institute Co Ltd of China Power Engineering Consulting Group
China Power Engineering Consulting Group East China Electric Power Design Institute Co Ltd
China Power Engineering Consultant Group Central Southern China Electric Power Design Institute Corp
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Abstract

本实用新型实施例公开了一种特高压交流单回路直线塔,包括:塔腿;与所述塔腿相连的塔身;与所述塔身相连的塔头;其中,所述直线塔的全高与所述塔腿的根开的比值不小于6,且不大于10,从而在满足特高压大荷载要求的前提下,增大所述直线塔的高度与塔腿根开的比值,即Hg/B的比值,从而使得本实用新型实施例所提供的特高压交流单回路直线塔,相较于现有技术中的特高压交流单回路直线塔,在具有相同塔高时,缩小所述直线塔塔腿的根开,使得所述直线塔的占地面积较小,以适应陡峭山坡、狭窄山脊等地形较为常见地区的山区塔位,解决山区塔位立塔受限或困难工程难题。

Description

一种特高压交流单回路直线塔
技术领域
本实用新型涉及特高压输电技术领域,尤其涉及一种特高压交流单回路直线塔。
背景技术
特高压输电线路是电力输送的高速公路和骨干线路,对输电塔的安全可靠性有着更高的要求。随着我国电力建设的发展,输电线路的走廊越来越紧缺,线路路径区域地形越来越复杂,很多铁塔基础所在位置的条件越来越恶劣,尤其是山区输电线路,铁塔基础将不可避免的位于山顶或半山腰等陡峭的地区。另外,铁塔基础具有明显的行业特点,如地质条件和施工均具有较大的分散性,且受地形、地质和运输条件等影响明显。
在一些山区塔位,陡峭山坡、狭窄山脊等地形较为常见,而现有技术中特高压输电杆塔的全高与根开的比值(Hg/B)为4-6,根开一般约为20m-35m,导致山区塔位立塔受限或困难的工程问题日益突出。
实用新型内容
为解决上述技术问题,本实用新型实施例提供了一种特高压交流单回路直线塔,以解决山区塔位立塔受限或困难的工程难题。
为解决上述问题,本实用新型实施例提供了如下技术方案:
一种特高压交流单回路直线塔,包括:
塔腿;
与所述塔腿相连的塔身;
与所述塔身相连的塔头;
其中,所述直线塔的全高与所述塔腿的根开的比值不小于6,且不大于10。
优选的,所述直线塔塔身的坡度范围为0.06-0.08,包括端点值,其中,所述塔身的坡度是指所述塔身侧壁与竖直方向夹角的正切值。
优选的,所述塔腿中最高腿与最低腿之间连线与地平面之间的夹角范围为:30°-40°,包括端点值。
优选的,所述塔身坡度变化的断面处设置有横隔面;所述塔身直接受到扭力作用的断面处设置有横隔面。
优选的,所述塔头与塔身的连接处设置有横隔面;所述塔腿与塔身的连接处设置有横隔面。
优选的,还包括:设置于所述塔身上同一坡度范围内的横隔面,且相邻横隔面之间的距离不大于所述塔身平均宽度值的五倍,且不大于四个主材分段。
优选的,所述直线塔的保护角为负保护角。
优选的,所述直线塔的呼称高度为51m-84m,包括端点值。
优选的,所述直线塔的根开为10m-14.7m,包括端点值。
优选的,所述塔头包括:与所述塔身相连的下曲臂、与所述下曲臂相连的上曲臂、与所述上曲臂相连的导线横担、与所述导线横担相连的地线支架。
与现有技术相比,上述技术方案具有以下优点:
本实用新型所提供的特高压交流单回路直线塔中,所述直线塔的全高与所述直线塔塔腿的根开之比(Hg/B)不小于6,且不大于10,从而在满足特高压大荷载要求的前提下,增大所述直线塔的高度与塔腿根开的比值,即Hg/B的值,从而使得本实用新型所提供的特高压交流单回路直线塔,相较于现有技术中的特高压交流单回路直线塔,在具有相同塔高时,缩小所述直线塔塔腿的根开,使得所述直线塔的占地面积较小,以适应陡峭山坡、狭窄山脊等地形较为常见地区的山区塔位,解决山区塔位立塔受限或困难工程难题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例所提供特高压交流单回路直线塔的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术部分所述,在一些山区塔位,陡峭山坡、狭窄山脊等地形较为常见,而现有技术中特高压输电杆塔的高度与根开的比值(Hg/B)为4-6,根开一般约为20m-35m,导致山区塔位立塔受限或困难的工程问题日益突出。
发明人研究发现,现有的山区输电线路,遇到局部地形陡峭、场地狭窄而导致立塔受限或困难的工程难题时,一般采用如下措施:
1、采用调整、局部优化路径或改线的方式,避让地形陡峭等地区立塔困难的问题。但是,这种方式容易造成变更费用的大幅增加,而且,在山区输电线路的走廊越来越紧缺的大环境下,铁塔基础不可能完全避免位于具有陡峭地形的位置,因此,采用类似回避的方式并不能正面解决这个工程难题;
2、优化铁塔高低腿的设计,增加铁塔高低腿间的最大极差,尽可能提供较大的使用空间,以满足实际地形。但是,这种方法只能处理陡峭地形处立塔困难的工程难题,并不能解决场地狭窄处立塔受限的工程难题。如在狭窄的鱼脊背地区或陡峭的灰岩山等处,这种方法并不适用,而且施工的土石方很大,既不经济又不环保。
3、在铁塔基础设计上采用高露头或塔脚架的方式,即在铁塔的塔腿底部设置基础主柱。这种方法虽然能在一定程度上解决陡峭地形、高差悬殊等大开方的问题,但是由于基础主柱露头太高,施工相对复杂,支模困难,基础材料和造价相对很高。此外,在同等荷载的情况下,基础主柱的顶部变形很大,导致引入塔脚架后,易引起上部铁塔超静定结构内力重分配的问题,使得铁塔建模计算时必须考虑塔脚架的不利影响,对相关的杆件进行重新验算复核,且塔腿和塔脚架的连接处构造复杂,铁塔美观性差。
基于上述研究的基础上,本实用新型实施例提供了特高压交流单回路直线塔,包括:
多个塔腿;
与所述塔腿相连的塔身;
与所述塔身相连的塔头;
其中,所述直线塔的全高与所述塔腿的根开的比值不小于6,且不大于10。
本实用新型实施例所提供的技术方案中,所述直线塔的全高与所述直线塔塔腿的根开之比(Hg/B)不小于6,且不大于10,从而在满足特高压大荷载要求的前提下,增大所述直线塔的高度与塔腿根开的比值,即Hg/B的值,从而使得本实用新型实施例所提供的特高压交流单回路直线塔,相较于现有技术中的特高压交流单回路直线塔,在具有相同塔高时,缩小所述直线塔塔腿的根开,使得所述直线塔的占地面积较小,基面开挖及施工弃土方量减少,以适应陡峭山坡、狭窄山脊等地形较为常见地区的山区塔位,解决山区塔位立塔受限或困难工程难题。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
如图1所示,本实用新型实施例提供了一种特高压交流单回路直线塔,包括:塔腿1、与所述塔腿1相连的塔身2及与所述塔身2相连的塔头3。在本实用新型的一个实施例中,所述塔头3包括:与所述塔身2相连的下曲臂301、与所述下曲臂301相连的上曲臂302、与所述上曲臂302相连的导线横担303、与所述导线横担303相连的地线支架304,即所述直线塔为酒杯型塔。需要说明的是,在本实用新型实施例中,本实用新型实施例以所述直线塔以酒杯型塔为例进行说明,但并不仅限于酒杯型塔。
在本实用新型实施例中,所述直线塔的全高与所述塔腿的根开之比不小于6,以使得本实用新型实施例所提供的特高压交流单回路直线塔,相较于现有技术中的特高压交流单回路直线塔,在具有相同全高的前提下,具有较小的根开,从而使得本实用新型实施例所提供的特高压交流单回路直线塔,具有较小的占地面积,有利于山区线路塔位的选择,以满足山区特高压工程中实际地形的立塔需求,提高山区塔位立塔的稳定性。
而且,由于本实用新型实施例所提供的特高压交流单回路直线塔,相较于现有技术中具有同一塔高的特高压交流单回路直线塔,具有较小的占地面积,因此,本实用新型实施例所提供的特高压交流单回路直线塔在解决陡峭、狭窄山脊的立塔稳定性问题的同时,能够减小征地和土石开挖方量,达到环保设计的要求。
需要说明的是,虽然所述直线塔的全高与所述塔腿根开的比值越大,在同一全高的前提下,所述直线塔的占地面积越小,越能更好的适用于山区陡峭、高低悬差和山脊狭窄等地区的塔位需求,但是,当所述直线塔的全高与所述塔腿根开的比值大于10时,所述直线塔难以满足特高压大荷载的要求,因此,本实用新型实施例所提供的特高压交流单回路直线塔中,所述直线塔的全高与所述塔腿根开的比值并不是无限制的越大越好,而是要求不能大于10。
在本实用新型的一个实施例中,所述直线塔塔身的坡度小于普通塔的经济坡度,以保证所述直线塔的全高与塔腿根开的比值大于6的基本要求,即Hg/B大于6的基本要求。需要说明的是,在所述直线塔的Hg/B大于6,且不大于10的前提下,理论上而言,所述直线塔的Hg/B越大越有利于减小所述直线塔的占地面积,适用于山区塔位的立塔需求。其中,所述塔身的坡度是指所述塔身侧壁与竖直方向夹角的正切值。
需要说明的是,在实际工程应用中,所述直线塔的设计除了要满足山区的塔位地形外,还要考虑经济实用性等要求,故在本实用新型的一个实施例中,所述直线塔的设计准则是:在满应力准则下,以所述直线塔的强度和稳定作为主要控制条件,关键位置的变形、挠度等变量作为验算控制条件,综合考虑所述直线塔的塔重、基础造价、施工运维方案、环保及特殊地形的适应性等因素,对所述直线塔的全高与塔腿根开的比值Hg/B、瓶口宽度等多参数进行动态优化,并确定所述直线塔塔身的坡度范围,以获得所述特高压交流单回路直线塔既具有工程应用可行性又具有特殊地形适用性的应用条件。该方法不仅简单,还具有较好的可操作性。
优选的,所述直线塔塔身的坡度范围为0.06-0.08,包括端点值。
在本实用新型的一个实施例中,为了保证所述直线塔具有足够的抗弯、抗扭刚度,以满足所述直线塔的变形要求,所述直线塔上还设置有横隔面。具体的,在本实用新型的一个实施例中,所述塔身坡度变化的断面处设置有横隔面;所述塔身直接受到扭力作用的断面处设置有横隔面;所述塔头与塔身的连接处设置有横隔面;所述塔腿与塔身的连接处设置有横隔面。
在本实用新型的另一个实施例中,所述直线塔还包括:设置于所述塔身上同一坡度范围内的横隔面,且相邻横隔面之间的距离不大于所述塔身平均宽度值的五倍,且不大于四个主材分段,以进一步保证所述直线塔具有足够的抗弯、抗扭刚度,以满足所述直线塔的变形要求。
在本实用新型的又一个实施例中,所述直线塔采用全方位高低腿设计,从而结合高低腿对塔重的影响,尽量增大高低腿的极差配置,以满足山地地形的需求,实现经济和环保的要求。优选的,所述塔腿中最高腿与最低腿之间连线与地平面之间的夹角范围为:30°-40°,包括端点值,但本实用新型对此并不做限定。
需要说明的是,根据山区线路工程沿线的地形特点,即塔位地形坡度较陡或高差悬殊时,本实用新型实施例所提供的直线塔通过采用全方位高低腿设计,均能适应地形的需要。对于一些极个别地形险峻的塔位,在本实用新型的一个实施例中,可以根据所述直线塔的具体使用环境,增大所述塔腿中最高腿与最低腿之间连线与地平面之间的夹角,提高所述高低腿极差的使用范围,从而实现经济和环保设计的目的;在本实用新型的另一个实施例中,也可以采用与高低基础或塔脚桁架配合使用,具体视情况而定。
在本实用新型的再一个实施例中,所述直线塔的保护角优选为负保护角,以保证所述直线塔能够满足避雷的要求。需要说明的是,所述保护角是指所述地线支架上与地线的连接点A及所述导线横担上与绝缘子串的连接点C之间的相对位置。当所述连接点A在地面上的投影位于所述连接点C在地面上的投影背离塔身在地面上的投影的一侧时,所述保护角为负保护角;当所述连接点A在地面上的投影与所述连接点C在地面上的投影重合时,所述保护角为零;当所述连接点A在地面上的投影位于所述连接点C在地面上的投影朝向塔身在地面上的投影的一侧时,所述保护角为正保护角。
除此之外,当所述直线塔为酒杯型塔时,在本实用新型的一个实施例中,还可以在满足电气间隙要求的前提下,通过优化布置所述塔头的结构,从而尽量减小所述塔头的尺寸,使得塔头的布置更加合理、美观,受力更加合理,减小塔重。所述塔腿的高度为所述直线塔安装地的地形使所述直线塔竖直安装时的塔腿高度。
综上所述,本实用新型实施例所提供的特高压交流单回路直线塔,相较于现有技术中的特高压交流单回路直线塔,不仅在具有相同全高的前提下,具有较小的根开,从而具有较小的占地面积,有利于山区线路塔位的选择,以满足山区特高压工程中实际地形的立塔需求,提高山区塔位立塔的稳定性,还能够减小征地和土石开挖方量,达到环保设计的要求。
下面结合一具体实施例对本实用新型所提供的特高压交流单回路直线塔进行介绍。在本实施例中,所述直线塔为1000kV特高压交流单回路直线塔。
继续如图1所示,本实用新型实施例提供的特高压交流单回路直线塔,包括:塔腿1、与所述塔腿1相连的塔身2及与所述塔身2相连的塔头3。其中,所述塔头3包括:与所述塔身2相连的下曲臂301、与所述下曲臂301相连的上曲臂302、与所述上曲臂302相连的导线横担303、与所述导线横担303相连的地线支架304,即所述直线塔为酒杯型塔。
具体的,所述塔身延伸于所述塔腿上,且所述塔身的中轴线与塔身水平面垂直。所述导线横担包括:两个边横担和位于两个边横担之间的中横担,且所述导线横担的下表面与所述直线塔的中轴线垂直。其中,两个边横担分别架设在塔身的两侧,且所述边横担和中横担分别与其下方的塔身围成的空间满足电气专业间隙要求。所述地线支架架设在所述导线横担顶部,且所述地线支架的上平面与所述塔身的中轴线基本垂直。
全塔共8处导线挂点,每处挂点通过螺栓连接挂线角钢,且与所述导线挂点相连接的绝缘子串采用“IVI”的布置方式。需要说明的是,除此之外,与挂线角钢相连接的还包括一面紧贴在所述导线横担上的构造角钢。
在本实施例中,所述直线塔的呼称高度H为51m-84m,地形支架与导线挂点之间的垂直高度为7.0m,上曲臂高度为12.4m,下曲臂高度为13.1m,左右侧K节点的水平距离为19.2m,中横担的长度为18.0m。其中,K节点是指上曲臂与下曲臂的连接点。
下面结合具体的工程实际情况,对本实用新型实施例所提供的直线塔进行介绍。在风速为29m/s,覆冰为10mm,海拔H<1000m,采用全方位高低腿设计,并结合高低腿对塔重的影响,尽量增大高低腿的极差配置,以满足山地地形的需求,实现经济和环保的要求的设计条件下,本实施例所提供的直线塔的相关性能参数如表1所示。
表1
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其中,所述水平档距是指所述直线塔与其前后直线塔之间档距之和的一半;所述垂直档距为所述直线塔前后侧档内弧垂最低点距离该塔的距离之和;Kv主要是由摇摆角曲线决定,其值为所述直线塔排位或定位时的实际垂直档距与实际水平档距的比值。
需要说明的是,表1中所述直线塔的尺寸在满足1000kV交流特高压输电的电气间隙要求的同时,所设计的荷载重现期为100年,结构重要性系数取1.1,导线采用8×LGJ-500/45钢芯铝绞线,地线采用JLB20A-170铝包钢绞线,且所述直线塔均由角钢构成,其中,所述角钢可以采用Q420B、Q345B和Q235B三种材质。
还需要说明的是,对于不同的特高压输电线路工程,输电导线所形成的间隙圆大小也会有所差别,相应的,所述直线塔的各部分尺寸也需根据具体的特高压进行调整,本实用新型对此不再一一赘述。
本实用新型实施例所提供的特高压交流单回路直线塔,在塔头尺寸可以满足电气间隙要求的前提下,可以通过合理的结构设计,使所述直线塔具有足够的机械强度和刚度,从而承受各种设计要求工况下的变形和受力要求,减少钢材及基础的使用量。
在本实用新型的另一个实施例中,如表2所示,当所述直线塔的型号为ZBC29102Z时,本实用新型实施例所提供的直线塔与现有技术中的直线塔的根开、全高与根开的比值(Hg/B)、征地面积、总价格、征地费比值如表2所示。
表2
从表2中可以看出,相较于现有技术中的直线塔,本实用新型实施例所提供的直线塔的全高与根开的比值可减小约25%,土地征用费上可节省约42%,土石开挖方量也会减少,对特殊陡峭地形的适应性更好。
依据现行规范《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》DL/T5154,对于悬垂直线自立式杆塔,杆塔的挠度限值不应超过全高的3/1000。本实用新型的实施例ZBC29102Z铁塔72m呼高对应的全高为79.8m,挠度限值为239mm。而在本实施例中,所述直线塔在长期荷载效应组合(无冰,风速为5m/s及年平均气温时)情况下,所述塔顶的计算挠度为72.28mm,满足挠度限值的要求。
依据现行规范《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》DL/T5154和工程经验,本实用新型的实施例ZBC29102Z在60°大风的设计荷载工况下,塔顶最大横向位移为339mm。所述直线塔在最大设计荷载下的位移限制约为800mm,可见本实用新型所提供的直线塔可以满足工程要求。
综上所述,本实用新型实施例所提供的特高压交流单回路直线塔,所述直线塔的全高与所述直线塔塔腿的根开之比(Hg/B)不小于6,且不大于10,从而在满足特高压大荷载要求的前提下,增大所述直线塔的高度与塔腿根开的比值,即Hg/B的比值,从而使得本实用新型实施例所提供的特高压交流单回路直线塔,相较于现有技术中的特高压交流单回路直线塔,在具有相同塔高时,缩小所述直线塔塔腿的根开,使得所述直线塔的占地面积较小,以适应陡峭山坡、狭窄山脊等地形较为常见地区的山区塔位,解决山区塔位立塔受限或困难的工程难题。
本说明书中各个部分采用递进的方式描述,每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处,各个部分之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种特高压交流单回路直线塔,其特征在于,包括:
塔腿;
与所述塔腿相连的塔身;
与所述塔身相连的塔头;
其中,所述直线塔的全高与所述塔腿的根开的比值不小于6,且不大于10。
2.根据权利要求1所述的特高压交流单回路直线塔,其特征在于,所述直线塔塔身的坡度范围为0.06-0.08,包括端点值,其中,所述塔身的坡度是指所述塔身侧壁与竖直方向夹角的正切值。
3.根据权利要求1所述的特高压交流单回路直线塔,其特征在于,所述塔腿中最高腿与最低腿之间连线与地平面之间的夹角范围为:30°-40°,包括端点值。
4.根据权利要求1所述的特高压交流单回路直线塔,其特征在于,所述塔身坡度变化的断面处设置有横隔面;所述塔身直接受到扭力作用的断面处设置有横隔面。
5.根据权利要求1所述的特高压交流单回路直线塔,其特征在于,所述塔头与塔身的连接处设置有横隔面;所述塔腿与塔身的连接处设置有横隔面。
6.根据权利要求1所述的特高压交流单回路直线塔,其特征在于,还包括:设置于所述塔身上同一坡度范围内的横隔面,且相邻横隔面之间的距离不大于所述塔身平均宽度值的五倍,且不大于四个主材分段。
7.根据权利要求1所述的特高压交流单回路直线塔,其特征在于,所述直线塔的保护角为负保护角。
8.根据权利要求1所述的特高压交流单回路直线塔,其特征在于,所述直线塔的呼称高度为51m-84m,包括端点值。
9.根据权利要求1所述的特高压交流单回路直线塔,其特征在于,所述直线塔的根开为10m-14.7m,包括端点值。
10.根据权利要求1-9任一项所述的特高压交流单回路直线塔,其特征在于,所述塔头包括:与所述塔身相连的下曲臂、与所述下曲臂相连的上曲臂、与所述上曲臂相连的导线横担、与所述导线横担相连的地线支架。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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