复合材料耐张塔研究

武洋

摘 要：输电线路耐张塔在运行过程中，受到导线不平衡张力、风荷载、覆冰等作用，使得铁塔受力较大且传入基础导致基础工程量增大，为了有效降低工程造价，复合材料耐张塔可以大幅改善工程受力情况，满足工程安全需要，故本文从适应性和经济性对复合材料耐张塔进行分析研究。复合材料耐张塔不但有效发挥了一般干子型耐张塔的优点，满足电气安全间隙和电磁安全要求，对经济和社会效益都有重要意义。

关键词：复合材料；耐张塔；可靠性；电磁环境

1 复合材料耐张塔应用研究概述

输电线路的耐张塔承担着转角、定线、承受导地线张力、防串倒、隔离事故、调整塔高等重要功能，与工程安全、可靠性关系重大[1]。复合材料耐张塔通过去除悬挂导线的横担、缩小导线之间距离、导线和地线之间的距离来节约工程本体投资，其中取消横担使用支柱绝缘子进行代替，支柱绝缘子可以减小力与塔身间距从而减小产生的弯矩，做到进一步节省材料。由于复合材料耐张塔采用支柱性绝缘子，导线布置方式采用水平布置，使得塔头布置更加简洁明了，有利于后期运行和检修，电网运行的后期效益显著。

2塔头间隙规划

2.1 常规耐张塔塔头间隙

干字型耐张塔是220kV单回路常用的耐张塔型式，在多年的工程实践中已积累了一套行之有效的塔头规划方案，这里不在赘述。一般设计的耐张塔如图2-1所示

2.2 复合材料耐张塔塔头间隙

（1）对于复合材料耐张塔，耐张塔转角向内还是外側使用支柱绝缘子支撑转向均满足电气安全间隙要求，如图2-2所示。为了在复合材料耐张塔末端可以顺利跳过，可以复合材料绝缘子尺寸为2.5m。

（2）本工程复合材料耐张塔的跳线支柱性合成绝缘子绝缘长度定做为2.5米长，如图2-2所示，在设计的条件下均满足电气间隙和电磁环境要求。

3 脱冰跳跃和舞动对层间距离的影响

在理想状态下，上下导线之间竖直距离越小，则输电塔的质量越小，工程造价也就越低，但是导线之间的竖直距离超过指定值时，导线之间发生脱冰跳跃和舞动现象会导致导线之间相间闪络。

4 复合材料耐张塔的绝缘子串型式

金具和绝缘子组合形成的绝缘子串在送电线路中起着连接铁塔和导线的重要作用[2]。

4.1 复合材料耐张塔耐张绝缘子串

常规耐张塔绝缘子串设计经验丰富，所以本次复合材料绝缘子串采用传统的串型，选用2×120kN 耐张串，如下图所示。

4.2 复合材料耐张塔跳线绝缘子串

（1）跳线串的设计时应主要考虑跳线挂点处场强畸变、电晕、跳线弯曲半径、经济性和运行检修等因素。根据跳线连接方式，跳线串挂点位置，可以考虑使用单悬垂串、双悬垂串、 “V”型串等.

（2）使用的复合材料耐张塔无横担，普通的悬垂跳线串已不能使用，故考虑横向挂置塔身的方式，横向挂置塔身时，应满足前文所述的塔头间隙规划，故本次为保证跳线串末端带电体对铁塔的安全距离，要求厂家将跳线支柱型合成绝缘子绝缘长度定做为2.5米长。跳线支柱性合成绝缘子串如图4-3所示。

5 计算模型

复合材料耐张塔的立体图见图5-1，由于耐张塔附近电磁环境受杆塔的影响较大，所用的复合材料耐张塔导地线布置见图6-1。

5.1 铁塔占地对比

计算复合材料耐张塔，两塔塔脚间距9.96m，根开10.26m，主柱1m，外延2m，则联合占地面积为（9.96+1+2）×（9.96×2+7.74+1+2）= 167.96m2。

将干字型耐张塔和复合材料耐张塔计算列入下表5-1。

以上数据可以得知，复合材料耐张塔更加节约土地，减少走廊面积。

7 结论与建议

（1）复合材料耐张塔由于取消横担使用支柱绝缘子，降低了导线至塔身距离，减小了弯矩，从而节省工程造价；

（2）复合材料耐张塔通过对塔头的进一步优化，优化塔头布置，满足电气间隙，降低本体投资，节省走廊面积，经济和社会效益显著；

（3）通过实例验算得到复合材料耐张塔节约土地，减少走廊，复合国家电网两型三新的要求。

参考文献：

[1]周文池， 姜自理. 轻冰区猫头型跳线上绕式耐张塔应用研究[J]. 城市建设理论研究：电子版， 2016（11）.

[2] 周文池， 姜自理. 轻冰区猫头型跳线上绕式耐张塔应用研究[J]. 城市建设理论研究：电子版， 2016（11）.