110～1 000 kV 输电线路地线耐张串设计

王茂成 ，赵 勇 ，张学凯 ，郑 斌 ，朱小强

（1.国网山东省电力公司烟台供电公司，山东 烟台 264001；2.国网山东省电力公司，山东 济南 250001；3.江苏天南电力股份有限公司，江苏 南通 226522）

0 引言

目前，110～1 000 kV地线耐张串的联塔型式主要分为单联单挂和双联单挂两种。2016年9月22日，国家电网运检［2016］777号文《国家电网公司关于印发架空输电线路“三跨”运维管理补充规定的通知》的主要内容是加强国家电网公司架空输电线路跨越高速铁路、高速公路和重要输电通道的技术规定，提高线路运维安全可靠性，其中第十六条规定：“三跨”地线应采用双挂点。2018年11月9日国家电网设备[2018]979号文《国家电网公司十八项电网重大反事故措施修订版》第6.8.1.8条规定：“三跨”地线悬垂应采用独立双串设计，耐张串连接金具应提高一个强度等级。

文献［1-4］对地线耐张串的标准化设计和设计注意事项作出了规定，但仍停留在单联单挂和双联单挂两种方式，显然不满足“三跨”技术规定；文献［5］为双耐张单联单固定方案，不足够安全；文献［6］提出了双联双挂设计方案，但未涉及LV联板在不同线路转角下的受力分析。在线路转角较大情况下，LV联板的次挂孔受力将超出其额定机械载荷，联塔金具串中常规调整板的有限、固定的调节长度不能与不同线路转角所产生的两联联塔金具串所需长度差值一一对应，这将造成分岔的两根外绞丝受力不均，或进一步发生纵向滑移、脱丝最终发生与地线拉脱现象，因此，不适用于两联联塔金具串水平布置。文献［7］为地线悬垂串两侧均增设预绞丝备份串，但备份串与地线的分岔处，无内层预绞丝保护，在地线覆冰舞动或飓风情况下将磨损地线外层单丝。设计更安全可靠的地线耐张串，已成当务之急。

分析水平排列的“双联双挂”地线耐张串在0°、60°和90°线路转角情况下的受力情况，提出了LV型联板中3个挂孔不同于以往的标称破坏载荷设计标准，并提出了联塔金具串的标称破坏载荷设计标准；分析了地线耐张串双联垂直排列和水平排列的3挂点设计特点，提出了设计、安装环节的注意事项，确保地线耐张串全寿命周期设计目标。

1 水平排列地线耐张串“双联双挂”在不同线路转角情况下的受力分析

“双联双挂”地线（OPGW）耐张串一般由两联联塔金具串、LV型联板、U型挂环（或ZBD挂板）和耐张线夹等组成，联塔金具串依次由U型挂环、延长环和U型挂环构成。

1.1 线路转角为0°

LV型联板上的挂孔①完全承担地线最大使用张力F，挂孔②和挂孔③各自承担地线最大使用张力F的1／2，如图1所示。假定地线采用JLB20A-100型铝包钢绞线，其计算拉断力为121.66 kN，拉断力FP为计算拉断力的95%，地线安全系数取KC=4.0，则最大使用张力 F=FP／KC=121.66×95%／4.0=28.894 （kN）。

通用金具LV-1020型联板的标称破坏载荷为FR=100 kN，3个挂孔的设计原则是：挂孔①的标称破坏载荷F8=FR=100 kN，挂孔②和挂孔③均按承担标称破坏载荷 FR的 1／2 设计，即 F9=F10=FR／2=50 （kN）；LV-1020 型联板的安全系数为：K1=FR／F=100／28.894≈3.46，满足设计规范关于金具在最大使用荷载情况下的安全系数最小值为2.5的要求。

1.2 线路转角为60°

LV型联板上的挂孔①、挂孔②和地线在同一轴线上，完全张紧，各自承担地线张力F，即F8=F9=28.894；挂孔③处于不紧不松状态，不承担地线张力F，即F10=0，如图2所示。在这种情况下，挂孔②如果仍按标称破坏载荷FR的1／2设计，即F9=FR／2=50 kN， 金具安全系数 K1=F9／F=50／28.894≈1.73，不满足设计规范安全系数最小值为2.5的技术要求。

图1 线路转角为0°时铁塔地线耐张串

1.3 线路转角为90°

LV型联板上的挂孔①、挂孔②和地线在同一轴线上，各自承担地线张力F，即F8=F9=28.894 kN；与挂孔③相连的联塔金具串处于松弛状态，不承担地线张力F，即F10=0，如图3所示。在这种情况下，挂孔②如果仍按标称破坏载荷FR的1／2设计，即F9=FR／2=50 （kN），金具安全系数 K1=F9／F=50／28.894≈1.73，不满足设计规范安全系数最小值为2.5的技术要求。

通过线路转角为60°和90°情况下LV型联板的受力分析，并考虑安装方便，挂孔②和挂孔③均应按标称破坏载荷FR设计，挂孔②和挂孔③应如同挂孔①一样，满焊短套管，金具型号LV-1020型应重新命名。

当线路转角为60°～90°时，两联联塔金具串中的一联完全承受地线张力F，那么，两联联塔金具串中U型挂环和延长环应与LV型联板的标称破坏载荷相同，且联塔U型挂环还应提高一个强度等级，且地线挂线板的强度应按单挂点考虑。比如，适于JLB20A-100型地线的BN2Y-BG-10金具串模块中，与NY-100BG-20型耐张线夹匹配的U型挂环为UK-1085型，则LV-1020型联板中3个挂孔均应按相同的标称破坏载荷设计，可标记为LV-1020-B型；每个联塔金具串应依次由U-1290型挂环（联塔金具）、PH-10100型延长环和U-1085型挂环组成，而非由U-1085型挂环 （联塔金具）、PH-0780型延长环和U-0770型挂环组成。

图2 线路转角为60°时铁塔地线耐张串

图3 线路转角为90°时铁塔地线耐张串

2 地线耐张串的三挂点设计

2.1 双联垂直排列

为解决LV型联板和两联联塔金具串受线路转角的影响，尝试将两联联塔金具串垂直布置，两联联塔金具串随着线路转角的增大而始终张紧，均分地线张力，如图4所示。该方案的优点为：LV型联板不须像双联水平排列时3个挂孔在标称破坏载荷方面等同设计，两联联塔金具串中的一联可按单联单挂点标称破坏载荷的一半设计。比如，适于JLB20A-100型地线的BN2Y-BG-10金具串模块中，每个联塔金具串由U-1085型挂环 （联塔金具）、PH-0780型延长环和U-0770型挂环组成。

2.2 双联水平排列

联塔金具在长期运行过程中存在掉销子情况，可能发生掉串现象。为了杜绝发生掉线事故，文献［6］在地线耐张串的地线侧增设了预绞丝备份串，但备份串与地线的分岔处在地线覆冰舞动或飓风情况下可能发生外层单丝磨损现象，应在备份串与地线之间设内层预绞丝。如果两联联塔金具串水平排列，松弛状态的一联联塔金具串将与地线耐张串的金具发生摩擦、碰撞，因此备份串应设在地线耐张串的转角外侧，如图5所示。而两联联塔金具串垂直排列则不存在这个问题。备份串安装后，不应改变地线耐张串的自由度，因此宜按松弛设计。

图4 双联垂直排列

图5 双联水平排列

以往，铁塔地线横担的地线挂线板均为水平布置，两联联塔金具串只能水平排列。为此，需要设计一种垂直排列的地线挂线机构。由图4可知，槽钢和加劲板焊接，然后与地线挂线板通过若干副螺栓连接；槽钢外侧、上下预留3个挂孔，中间位置为地线耐张串挂孔，两边侧位置分别为备份串挂孔和施工挂孔。

3 现场应用

2019年5月和10月，地线耐张串按双联水平双挂点兼备份串的设计方案已分别应用于220 kV阳古双回线路和220 kV古西单回“三跨”迁改工程，线路实际转角为0°，首次实现地线耐张双保险。现场情况如图6所示；顺利通过竣工验收，经过了2020年1月份的线路覆冰舞动季节，至今运行良好；地线耐张串双联垂直排列方式有待在后续的其他“三跨”迁改工程中应用。

图6 双联水平双挂点兼备份串

4 结语

地线耐张串按双联水平双固定设计时，考虑到线路转角的影响，LV型联板的三个挂孔和两联联塔金具串中的一联均应按单联单挂点的标称破坏载荷设计；若两联联塔金具串垂直布置，LV型联板和两联联塔金具串中的一联可按常规设计；若安装备份串，则备份串与地线之间应设内层预绞丝，避免磨损地线。