CN206667889U - 一种免横担奖杯型输电线路塔 - Google Patents

Abstract

公开了一种免横担奖杯型输电线路塔，免横担奖杯型输电线路塔包括沿着所述免横担奖杯型输电线路塔重力方向固定于地面的塔脚(1)、倒V型结构的塔身(2)、布置在所述塔身(2)上的塔头(3)，塔头(3)为双肢加小分叉结构，双肢加小分叉结构内侧设有球体(4)和外侧设有连接输电线路的L型绝缘子串(5)，L型绝缘子串(5)包括一端水平连接所述双肢加小分叉结构的水平支承绝缘子(6)、一端竖直连接所述双肢加小分叉结构的垂直绝缘子(7)和抱箍装置(8)，抱箍装置(8)分别紧固所述水平支承绝缘子(6)和所述垂直绝缘子(7)的另一端以形成由L型绝缘子串(6)和所述双肢加小分叉结构外侧组成的直角三角形。

Description

一种免横担奖杯型输电线路塔

技术领域

本实用新型涉及一种输电线路技术领域，特别是一种免横担奖杯型输电线路塔。

背景技术

为了降低电能输送的成本，减少输电走廊对土地的占用，采用特高压等级线路和紧凑型输电方式是两条很有效的途径，因此，特高压输电和紧凑型输电在世界各国均被作为远距离大容量输电的优选方案。根据我国电能远距离输送的需要，近几年我国在大力推动特高压电网建设，紧凑型输电线路通过对导线的优化排列，将三相导线置于同一塔窗内，三相导线间无接地构件，达到提高自然输送功率，减少线路走廊宽度，提高单位走廊输电容量。近年来随着我国土地资源的日益紧缺，紧凑型线路在我国也得到了大力的发展，为了节约土地资源，线路走廊经常通过林区、风景区等，在风景区中树立常规的输电线路塔既破坏环境协调感，且由于树林茂密，不利于线路安全运行。

专利文献CN203939278U开的一种220kV同塔双回路格构式复合材料窄基输电塔主要包括塔腿(7)、塔身(6)、双回路复合材料塔头(8)和地线支架(1)；所述的双回路复合材料塔头(8)由呈上下排列的三层导线横担垂直布置构成，从上到下依次为上导线横担(2)、中导线横担(3)和下导线横担(4)，六相导线均采用“I”型绝缘子串与输电塔导线横担进行联结。该专利绝缘性能好，有效降低绝缘设计水平，但该专利带有横担，增加了负重和成本，稳定性不高，绝缘子串受风偏影响大，不利于线路的安全运行且不适用于高大林木的林区，破坏环境的协调。

专利文献CN204126354U公开的一种高压输电塔包括塔基(1)、塔脚(2)、塔身(3)、塔顶(4)和横担(5)，所述的塔基(1)、塔脚(2)、塔身(3)和塔顶(4)由下到上依次连接，所述的横担(5)设置在塔顶(4)上，所述的横担(5)上设有绝缘子串，所述的塔脚(2)、塔身(3)和塔顶(4)均由横材、斜材和腹杆通过螺钉固定构成四棱柱桁架结构。该专利塔杆采用四棱柱桁架结构并且材料为高强钢，但该专利带有横担，增加了负重和成本，稳定性不高，绝缘子串受风偏影响大，不利于线路的安全运行且不适用于高大林木的林区，破坏环境的协调。

专利文献CN105464446 A公开的一种双回路输电塔包括竖直设置的塔身(1)和分别设置在所述塔身(1)上下两端的塔头(2)和基础(3)，所述塔头(2)包括塔窗(4)、设置在所述塔窗(4)上部两端的地线支架(5)和设置在所述塔窗(4)内的回路导线；所述基础(3)包括混凝土基础(6)和设置在所述混凝土基础(6)上端的承台(7)。该专利具有很好的电塔抗扭性，但该专利带有横担，增加了负重和成本，稳定性不高，绝缘子串受风偏影响大，不利于线路的安全运行且不适用于高大林木的林区，破坏环境的协调。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本实用新型背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型实施提供了一种适用于林区环境与环境协调，稳定性高，没有横担且风偏影响小，确保线路的安全运行且结构稳定，满足电气间隙、档距和位置尺寸的免横担奖杯型输电线路塔。

本实用新型的目的是通过以下技术方案予以实现。

本实用新型的一个方面，一种免横担奖杯型输电线路塔包括沿着所述免横担奖杯型输电线路塔重力方向固定于地面的塔脚、倒V型结构的塔身、布置在所述塔身上的塔头，所述塔头为双肢加小分叉结构，所述双肢加小分叉结构内侧设有球体和外侧设有连接输电线路的L型绝缘子串，所述L型绝缘子串包括一端水平连接所述双肢加小分叉结构的水平支承绝缘子、一端竖直连接所述双肢加小分叉结构的垂直绝缘子和抱箍装置，所述抱箍装置分别紧固所述水平支承绝缘子和所述垂直绝缘子的另一端以形成由L型绝缘子串和所述双肢加小分叉结构外侧组成的直角三角形。

优选地，所述L型绝缘子串的摇摆角角度为：

其中，P_j为绝缘子串的风压(N)；p为每相输电线路单位长度风荷载(N/m)；L_h为水平档距(m)；G_j为绝缘子串的重量(N)；W为每相输电线路单位自重(N/m)；α为相邻两塔悬挂点高差系数；T为每相导线张力(N)。

优选地，位于塔身下相的所述L型绝缘子串的摇摆角角度为18.81度，位于塔身中相的所述L型绝缘子串的摇摆角角度为20.76度，位于塔身上相的所述L型绝缘子串的摇摆角角度为22.45度。

优选地，所述水平支承绝缘子为水平的支柱绝缘子，所述支柱绝缘子与抱箍装置双螺栓联接。

优选地，双肢加小分叉结构在同侧上的底层L型绝缘子串和中层L型绝缘子串之间相距1230mm的垂直距离，所述中层L型绝缘子串和上层L型绝缘子串之间相距800mm的垂直距离。

优选地，所述双肢加小分叉结构内侧设有支撑结构，所述球体经由所述支撑结构垂直支撑。

优选地，所述水平支承绝缘子和所述垂直绝缘子为复合绝缘子。

优选地，所述免横担奖杯型输电线路塔以其中心轴线左右对称。

优选地，所述免横担奖杯型输电线路塔由高强度钢管构成。

优选地，塔身由高强度钢制成。

优选地，所述塔脚设有插入土地下的固定件。

优选地，所述球体由有机塑料一体形成。

本实用新型的免横担奖杯型输电线路塔适用于林区环境，和环境协调一致。免除了横担，减轻负重，结合绝缘子串，降低了风偏的影响，使得本实用新型在大风、雷电等条件下也确保线路的安全运行且倒V结构的塔身结构稳定、受力可靠，本实用新型满足电气间隙、档距和位置尺寸的要求且结构简单。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够使得本实用新型的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本实用新型的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本实用新型各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅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。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的免横担奖杯型输电线路塔的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的免横担奖杯型输电线路塔的L型绝缘子串的结构示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的免横担奖杯型输电线路塔的抱箍装置的立体示意图。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的具体实施例。虽然附图中显示了本实用新型的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本实用新型实施例的限定。

为了更好地理解，图1为本实用新型的一个实施例的免横担奖杯型输电线路塔的结构示意图，本实用新型实施例将结合图1进行具体说明。

如图1所示，一种免横担奖杯型输电线路塔包括沿着所述免横担奖杯型输电线路塔重力方向固定于地面的塔脚1、倒V型结构的塔身2、布置在所述塔身2上的塔头3，所述塔头3为双肢加小分叉结构，所述双肢加小分叉结构内侧设有球体4和外侧设有连接输电线路的L型绝缘子串5，所述L型绝缘子串5包括一端水平连接所述双肢加小分叉结构的水平支承绝缘子6、一端竖直连接所述双肢加小分叉结构的垂直绝缘子7和抱箍装置8，所述抱箍装置8分别紧固所述水平支承绝缘子6和所述垂直绝缘子7的另一端以形成由L型绝缘子串6和所述双肢加小分叉结构外侧组成的直角三角形。

本实用新型的免横担奖杯型输电线路塔采用双肢加小分叉结构，天然林区高大林木众多，双肢加小分叉结构免除了横担且可以使得输电线路在同等条件更加远离林木，且与天然林区的自然环境相协调，适应山区边坡处立塔，同时考虑了结构受力和电气间隙要求。本实用新型的免横担奖杯型输电线路塔的塔身2采用倒V型结构，塔身和地面形成三角形构造以确保可靠性。倒V型结构减少了塔身重量，可在一定程度上减少钢材指标，降低工程造价且提高了稳定性。本实用新型的免横担奖杯型输电线路塔的L型绝缘子串5实现导线与塔头小分叉联接，限制导线风偏，进一步提高了稳定性，中间设置的球体可以作为例如标志球等或者用于布置其他需要的设备。

在一个实施例中，所述L型绝缘子串5的摇摆角Φ角度为：其中，P_j为绝缘子串的风压(N)；p为每相输电线路单位长度风荷载(N/m)；L_h为水平档距(m)；G_j为绝缘子串的重量(N)；W为每相输电线路单位自重(N/m)；α为相邻两塔悬挂点高差系数；T为每相导线张力(N)。这保证了线路安全运行以及塔头2的电气间隙、档距中输电线路间的距离和防御档距中雷电绕击或反击导线所需要的导、地线相对布置尺寸。

在一个实施例中，位于塔身2下相的所述L型绝缘子串5的摇摆角Φ角度为18.81度，位于塔身2中相的所述L型绝缘子串5的摇摆角Φ角度为20.76度，位于塔身2上相的所述L型绝缘子串5的摇摆角Φ角度为22.45度。通过对上述角度的进一步限定，进一步保证了线路安全运行。

图2是根据本实用新型一个实施例的免横担奖杯型输电线路塔的L型绝缘子串的结构示意图，图3是根据本实用新型一个实施例的免横担奖杯型输电线路塔的抱箍装置的立体示意图，如图2和3所示，在一个实施例中，所述水平支承绝缘子6为水平的支柱绝缘子，所述支柱绝缘子与抱箍装置8双螺栓联接。

在一个实施例中，双肢加小分叉结构在同侧上的底层L型绝缘子串5和中层L型绝缘子串5之间相距1230mm的垂直距离，所述中层L型绝缘子串5和上层L型绝缘子串5之间相距800mm的垂直距离。这进一步保证塔运行检修人员的必要安全间隙。

在一个实施例中，所述双肢加小分叉结构内侧设有支撑结构9，所述球体4经由所述支撑结构9垂直支撑。所述球体4可以由轻质材料制成。

在一个实施例中，所述水平支承绝缘子6和所述垂直绝缘子7为复合绝缘子。

在一个实施例中，所述免横担奖杯型输电线路塔以其中心轴线左右对称。

在一个实施例中，所述免横担奖杯型输电线路塔由高强度钢管构成。

在一个实施例中，所述下相树型支架从塔头3向外延伸960毫米的水平距离，所述中相树型支架从塔头3向外延伸1180毫米的水平距离，所述上相树型支架从塔头3向外延伸1270毫米的水平距离。通过对上述尺寸的进一步限定，进一步保证了线路安全运行。

在一个实施例中，所述下相树型支架和所述中相树型支架的横担5之间相距1080mm的垂直距离，所述中相树型支架和所述上相树型支架的横担5之间相距1140mm的垂直距离。这进一步保证塔的运行检修人员的必要安全间隙。

在一个实施例中，设计所述免横担奖杯型输电线路塔时，计算导线表面场强时采用逐步镜象法。在由分裂导线组成的多导体系中，每一导体用一系列置于该导体中的镜象电荷来代替，使导体表面维持等电位，求出镜象电荷和位置，然后根据这些镜象电荷计算每根导线表面及空间的电场。具体计算步骤和方法如下：

保持大地的边界条件不变，在大地下放置和原来导线数目相同，位置沿大地边界对称的镜像导线，那么原来n根导线系统就变成了2n根导线系统。

每根导线的等效电荷量可根据麦克斯韦方程式求得。

[Q]＝[P]^-1[V]，(F-1)

式中电位系数：

式中：

m、n——各相导线和地线的序号；

Pmm——导线m本身的自电位系数；

Pmn——导线m和导线n间的互电位系数；

Ym、Yn——导线m和导线n对地高度，即Y轴坐标；

Xm、Xn——导线m和导线n的X轴坐标；

Lmn——导线m距导线n的距离；

L’mn——导线m距导线n的镜象距离；

Dem——相分裂导线束的等效直径或地线的直径。

分别以这2n根导线的表面圆周为边界，放置镜像电荷，条件是保持导线圆周表面边界条件不变。每根导线上的电荷，都可以用所有其它导线上的电荷等量异号地放到此根导线内部来表示，在放置这些电荷时，要求能使被考虑的导线表面成为一个等位面，并且等于该导线的相电压。镜像电荷的位置由下式确定

d_ij＝r_i ²D_ij，(F-2)

式中：

ri——第i根导线半径；

Dij——第i根导线到第j根导线的距离。

为了简化计算，又能保证足够的准确度，可用以下简化方法：公式F-2只是用于同相各分裂子导线之间。对于他相导线的等效电荷在本导线内镜像的位置，由于距离很远，即Dij远大于ri，可以认定在本导线的中心。

4在求得镜像电荷及其位置坐标后，要验证导线表面电位是否处处相等。导线表面电位的计算公式是基于平行双电轴公式，利用大地中的镜像导线，任意一点p的电位公式为：

其中：

τ——导线单位长度的电荷；

R2——p点到原导线的距离；

R1——p点到镜像导线的距离。

当计算精度一定时，镜像次数决定于各导线之间的距离与导线半径之比，比值越大，镜像次数越少。当该比值大于10时，只镜像一次就能使误差小于0.2％。对于输电线路来说，分裂间距与导线半径之比一般均超过20，故只进行一次镜像便能满足精度要求。

在验证完导线表面电位是否是等位面后，便可计算导线表面任意一点的电位和电场强度。

导线表面一点X0，Y0的电场为各镜像电荷在该点所产生电场的矢量和，其中由实部电荷QR和虚部电荷QI产生的场强的垂直分量ERV和EIV分别为：

式中，Xi，Yi表示镜像电荷的坐标位置。这样该点的垂直分量为：

由实部电荷和虚部电荷在该点产生的电场强度的水平分量ERH和EIH分别为：

该点电场强度的水平分量为：

对于导线表面各点的电场强度可按下式求得：

工频电场是一种准静态电场，它的一些效应可以用静电场的一般概念来分析，高压架空输电线路下空间场强和电位可以根据镜象法原理计算。

基于前面的计算结果，电场的垂直分量和水平分量可用复数形式表示为：

用时间函数来表示，它们可以写成：

于是电场矢量的模可表示为

为求ME的极值，可令dME/dt＝0，得到

求解此方程，即得到旋转矢量两个轴的模为

ME1和ME2中最大的一个即为最大电场强度。

输电线路线下工频磁场的计算和工频电场计算类似，可以采用镜象法，所不同的是代替大地影响镜象导线距地面的距离要大于实际导线距地面的距离。镜象导线距地面的距离Yρ可近似用下式求取：

式中：

Yρ——镜象导线对地距离m；

ρ——大地电阻率Ω·m。

输电线路导线在空间某点的磁场，为每相电流在该点产生的磁场向量总和。计算各相电流产生的合成磁场，可先将每相电流用复数来表示，即将每相电流转换成实部电流iR和虚部电流iI。

由每相实部电流iR和虚部电流iI产生的垂直地面的磁场可分别由式F-14和式F-15求得，式中电流下角注n为每相序号。式中Xn，Yn和Xρn，Yρn分别表示相导线和相应镜象导线坐标位置，脚注n为导线序号。垂直地面的磁场BX由以上两分量平方和再开方求得，如公式F-16所示。

由每相实部电流iR和虚部电流iI产生的和地面平行的磁场可分别由式F-17和式F-18求得，电流下脚注n为每相序号。与地面平行的磁场BY由以上两分量平方和再开方求得，如公式F-19所示。

与工频电场类似，由于线路电流随时间不断变化，因此工频磁场实际上也是一旋转矢量，其大小随着方向的改变而变化，并在某一方向达到最大值。按照上述求解极值的方法可求出线下工频磁场最大值。

尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。

Claims (10)

1.一种免横担奖杯型输电线路塔，其包括沿着所述免横担奖杯型输电线路塔重力方向固定于地面的塔脚(1)、倒V型结构的塔身(2)、布置在所述塔身(2)上的塔头(3)，其特征在于：所述塔头(3)为双肢加小分叉结构，所述双肢加小分叉结构内侧设有球体(4)和外侧设有连接输电线路的L型绝缘子串(5)，所述L型绝缘子串(5)包括一端水平连接所述双肢加小分叉结构的水平支承绝缘子(6)、一端竖直连接所述双肢加小分叉结构的垂直绝缘子(7)和抱箍装置(8)，所述抱箍装置(8)分别紧固所述水平支承绝缘子(6)和所述垂直绝缘子(7)的另一端以形成由L型绝缘子串(6)和所述双肢加小分叉结构外侧组成的直角三角形。

2.根据权利要求1所述的免横担奖杯型输电线路塔，其特征在于：塔身由高强度钢制成。

3.根据权利要求1所述的免横担奖杯型输电线路塔，其特征在于：所述塔脚设有插入土地下的固定件。

4.根据权利要求1所述的免横担奖杯型输电线路塔，其特征在于：所述水平支承绝缘子(6)为水平的支柱绝缘子，所述支柱绝缘子与抱箍装置(8)双螺栓联接。

5.根据权利要求1所述的免横担奖杯型输电线路塔，其特征在于：双肢加小分叉结构在同侧上的底层L型绝缘子串(5)和中层L型绝缘子串(5)之间相距1230mm的垂直距离，所述中层L型绝缘子串(5)和上层L型绝缘子串(5)之间相距800mm的垂直距离。

6.根据权利要求1所述的免横担奖杯型输电线路塔，其特征在于：所述双肢加小分叉结构内侧设有支撑结构(9)，所述球体(4)经由所述支撑结构(9)垂直支撑。

7.根据权利要求1所述的免横担奖杯型输电线路塔，其特征在于：所述水平支承绝缘子(6)和所述垂直绝缘子(7)为复合绝缘子。

8.根据权利要求1所述的免横担奖杯型输电线路塔，其特征在于：所述免横担奖杯型输电线路塔以其中心轴线左右对称。

9.根据权利要求1所述的免横担奖杯型输电线路塔，其特征在于：所述免横担奖杯型输电线路塔由高强度钢管构成。

10.根据权利要求6所述的免横担奖杯型输电线路塔，其特征在于：所述球体(4)由有机塑料一体形成。