±500kV双回路直流线路悬垂转角塔试验方案

李元生

（1.吉林大学建设工程学院，吉林 长春 130026；2.中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司，吉林 长春 130021）

±500kV双回路直流线路悬垂转角塔试验方案

李元生1，2

（1.吉林大学建设工程学院，吉林 长春 130026；2.中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司，吉林 长春 130021）

试验方案的确定，直接影响试验的可操作性，数据准确性以及结果的可采用性，所以说试验方案的确定对试验十分重要。这里针对某±500kV直流输电双回路悬垂转角塔的试验方案进行论述。根据设计使用条件，试验预期目标，主要在控制工况选取、荷载加荷方式、风荷载加荷点、导地线荷载加荷点、变形控制点、应变测点布置、加荷要求等几方面讨论本试验塔的试验方案。

试验方案；悬垂转角塔；试验工况；加荷方式；应变

“溪洛渡右岸电站送电广东±500kV同塔双回直流输电工程”是“十二五”云电送粤的重要输变电工程项目，是落实国家西部大开发战略，实施西电东送，扩大区域资源优化配置，实现南方电网西电东送总体规划目标的又一重要举措。该线路工程电压等级为±500kV，输送容量6400MW，线路路径亘长约为1250km。该工程的建设，能够有效缓解广东省用电紧张形势，有效促进社会和经济的和谐可持续发展。

作为国内首次长距离设计的±500kV双回路直流输电线路，该工程采用4分裂大截面导线，荷载较大，气象条件复杂、海拔差异大、地形种类繁多。通过铁塔真型试验，实测并采集主要杆件在控制工况下的强度、变形和稳定等方面的技术数据，检验铁塔可靠性，确保铁塔刚度、强度、稳定性满足工程要求。

悬垂转角塔相比较直线塔与转角塔具有明显的不同受力方式，其采用与直线塔一样的挂线方式同时承受张力，可以满足线路带一定的小角度。具有结构形式复杂、节点多、杆件的传力过程曲折等特点，本试验塔在结构设计时，主材采用Q420大肢宽角钢，对Q420大肢宽角钢的受力特性与计算模型的吻合性是我们需要关注的；故我们需要对铁塔进行真型试验研究，这里针对悬垂转角塔试验方案进行论述。

1 试验塔基本概况

1.1 主要设计条件

电压等级：±500kV；导线：4x LGJ-900/75； 地线：1X LBGJ-100-20AC ；最大设计风速：27m/s； 最大覆冰：10mm；转角度数3～ 15°，水平档距900～450m，垂直档距1000m。

1.2 试验塔概况

本试验对SZJ101-42双回路悬垂转角塔进行真型铁塔试验，其呼称标高42m（两个0.0m腿，两个-6.0m腿），全高63.7m，重量为63.97t。主材最大规格Q420L220X22（Q420大肢宽角钢）。根据计算结果，按具体杆件控制情况分大小角度的不同工况进行试验。

1.3 试验塔基础连接

基础作用力如表1所示。

试验站根据基础作用力考虑试验塔的地脚连接。

2 试验工况

SZJ101-42双回路悬垂转角塔设计时分大小角度共考虑64种工况组合，其包括正常运行（大风、覆冰、不均匀覆冰），安装（起吊、锚线），事故工况（断线）。

2.1 试验工况选取原则：

①能体现出整塔受力特性，体现出传力特点；②对主要节点、复杂节点重点关注；③考虑不同工况控制杆件的不同；④设计情况应考虑全，每类选择有代表性工况；⑤尽量减少试验工况数量，保证试验简单，进展顺畅；⑥考虑试验站的设备、加载方式、确保可行性。

2.2 综合考虑上述因素，试验工况根据运行（大风、覆冰）、安装及事故等情况选取以下10种工况：

①正常运行60°大风，大角度；②正常运行45°大风，大角度；③正常运行覆冰验算，90°风，大角度；④不均匀覆冰验算，90°风，大角度；⑤断外侧地线，同时断外侧上导，小角度；⑥断内侧地线，同时断内侧上导，小角度；⑦断外侧上导，同时断外侧下导，小角度；⑧断内侧上导，同时断内侧下导，小角度；⑨外侧地线起吊完毕，起吊内侧地线，小角度；⑩地、上导及外侧下导毕，1.5倍起吊内侧下导，小角度。

3 试验荷载

3.1 荷载方向坐标

荷载方向坐标如图1所示：

图1 荷载方向坐标

表1 基础作用力图

3.2 荷载加荷方式

（1）导地线荷载加荷方式。本次试验是带绝缘子串（或模拟）的真型塔试验，导地线各个方向的荷载均直接加在其实际位置处。

（2）塔身风荷载加荷方式。在实际风荷载作用下，铁塔自身受力为均布荷载，为简化计算，将其换算成集中荷载。本次试验在保证原设计计算模型不变的前提下，为试验加荷方便，塔身风加荷点更趋于集中。考虑到不同高度风荷载对结构影响程度不一样，铁塔上部等效风荷载点布置多些，下部布置少些，塔头（包含横担及地线支架）共设16组加荷点，每组由前后互为对称的2点组成；塔身共设3组塔身风加荷点，每组由前后左右互为对称的4点组成。

3.3 加荷点布置图

加荷点布置图如图2所示。

图2 42.0m呼高加荷点布置图

4 变形观测点布置

变形观测点布置原则：①能体现出试验工况下整塔变形情况；②导地线挂点，横担端部应有观测点；③未设置为观测点的节点变形，可利用观测点变形有效推测；④应考虑观测点的可观简单、有效；⑤不易布置过多，太多观测时间过长，影响试验的整体进行。

每个观测点正面观测X坐标方向和Z坐标方向的位移，侧面观测Y坐标方向的位移。观测点布置详见图3：

图3 42.0m呼高变形观测点布置图

5 应变测点布置

应变测点布置原则：①对各试验工况控制的主要杆件应布置；②对主材，特别是Q420大肢宽角钢，双肢（里外）布置四处；③对导地线挂点附近主要受力杆件布置；④对截面形式变化，复杂节点，杆件布置；⑤对一些辅助材，杆件受力不明确的杆件布置。

应变测点布置见图4。（注：铁塔上每处测点按角钢两肢同一断面的重心线处两点布置，对于腿部主材还需在角钢的肢和背同一断面处再布置）

图4 42.0m呼高应变测点布置图

6 加荷要求

加荷绳索上的测力计或力传感器应尽可能靠近荷载作用点。同时，应尽量减小绳索布置而造成的荷载偏心，应尽量减小绳索与试验塔接触所造成的影响，加载方式应避免任何冲击荷载。加荷应尽可能平稳、均匀。

①加荷级别：参照《架空线路杆塔结构荷载试验》，所有试验工况的荷载从50%～100%；②在试验“1.5倍起吊下导线”工况时，所有安装荷载均由施工挂点承受。③试验工况顺序由试验方自行安排；④各拉力绳的连接应牢固可靠，连接处应尽量靠近节点；⑤在下一工况开始加荷以前应将荷载全部卸掉，结构弹性变形应恢复，以保证试验的准确性；⑥选择“60度大风工况”做超载试验。在加荷到100%后按5%的级差加荷到120%。

［1］架空线路杆塔结构荷载试验［S］.DL/T 899-2004.

［2］ 110～750kV架空输电线路设计规范［S］.GB 50545-2010.

［3］架空送电线路杆塔结构设计技术规定［S］.DL/T 5154.

［4］ 建筑结构荷载规范［S］.GB 50009-2012.

［5］ ±800kV直流架空输电线路设计规范［S］.GB 50790-2013.

［6］ 聂国一.自力式铁塔受力计算的准确性统计分析［J］.电力建设，15（13）：42-46.

［7］张相庭.结构风工程理论［M］.北京：中国建筑工业出版社，2006.

［8］高耸结构设计规范［S］.GB 50135-2006.

［9］程志军，等.高耸格构式塔架风荷载试验研究［J］实验力学，2000，15（1）：51-55.

TM7

A

1671-3818（2016）10-0001-02

李元生（1979-），男，汉族，吉林长春人，毕业于哈尔滨工业大学，本科，高级工程师，研究方向：输电线路结构设计研究。