1传统铁塔存在的问题由于传统铁塔采用悬垂绝缘子连接导线,设计时需考虑悬垂绝缘子的摆动间隙圆,所以输电线路走廊较宽。在大风作用下,悬垂绝缘子会摆动,导线与铁塔间空气间隙会变化容易闪络跳闸,由于悬垂绝缘子存在,保证呼高的前提下,塔高较高,对于临近机场、跨越林区等区域的输电线路提出了挑战。鸟粪闪络是输电线路鸟害的主要构成,对于电网的安全运行构成了威胁。雷击跳闸是输电线路常见的事故,在雷击多发地区是影响输电线路安全运行的主要原因。输电线路上的覆冰会桥接绝缘子,减小其表面的有效泄漏距离,引起闪络事故的发生,导致线路跳闸和停电事故。 图 雷击跳闸 2复合杆塔的发展2010年,辽宁鞍山远达公司研制出复合格构塔,塔身均为FRP复合材料制成。 2011年,常熟风范公司研制成复合塔头。 2010年,北京玻璃钢研究院研制成全复合管塔,塔身及横担部分全部由复合材料制成。 3复合杆塔结构分类复合杆塔结构形式主要有:全复合杆塔、复合塔头、复合横担。 a.全复合杆塔 b.复合塔头 c.复合横担 复合杆塔主要部件有:复合塔身(塔身表面喷涂氟碳漆)、复合横担(复合材料表面带有伞裙)。复合横担主要包括了压管、拉杆、端部金具。 应用情况: (1)国内外均有应用,但国外主要为 345kV 以下输电线路,并且主要为单杆结构,格构式较少; (2)国内格构式复合材料塔主要有:宁东接地极线路、新疆与西北主网联网第二通道 750kV 投运、灵绍±800kV 转动横担塔、湖南重冰区 220kV 复合横担塔(株洲云田—长沙淮川 220kV 线路)等。 对复合杆塔的经济分析过程中发现,复合横担塔相对其他复合杆塔具有较高的经济优势,同时相比传统铁塔也存在相当的经济优势,可进行推广使用。 4复合横担结构分类复合横担结构主要有:单柱式、单柱+斜拉式、双柱+斜拉式特点:横担主要由受力构件类型为轴向拉伸的线路型绝缘子和受力构件类型为弯、压的 支柱型绝缘子组成。拉挤型材轴向结构特性非常好,可满足线路型绝缘子的受力特点;而纤维缠绕结构环向和轴向的可靠性都非常高,可满足支柱型绝缘子的抗压和抗弯要求。 a. 单柱式 b. 单柱+斜拉式 c. 双柱+斜拉式 应用情况:复合横担的结构选择与线路电压等级和所在区域的气候条件相关(荷载情况),一般情况下,单柱式和单柱斜拉式一般适用于低电压、低荷载的线路,双柱斜拉式多用于高电压、高荷载的线路。 5复合横担技术优势5.1 杜绝风摆 横担端部由挂线金具直接连接导线,风摆空间极小,不会发生风偏跳电 5.2 杜绝鸟害 绝缘横担水平布置,可以杜绝鸟粪闪络事故。 5.3 提升防雷 复合横担绝缘长度有提升,防雷水平也有提升。 5.4 缩减基础 塔高降低、塔材减轻,占地减少,塔基也可以减小 5.5 减少塔宽 通过减少塔宽收窄输电走廊 5.6 降低塔高 取消悬垂绝缘子,降低塔高 5.7 减轻塔身 由于塔高减小,塔身变瘦,塔身更轻 5.8 减小占地 由于塔高更低,根开更小,占地面积更小 6复合横担应用实例220kV茅蔷2W15线7-17#改造工程位于江苏连云港市沿海地区,对改造范围内的杆塔(含基础)和绝缘子等方面的特征,决定将其作为推荐复合材料杆塔试验示范项目,其中15#-16#两基钢管塔,采用塔身钢管塔塔身,复合材料横担。 图 现场状况 该线路于2009年12月5日投运成功,截止2017年7月20日已安全可靠运行2784天。该线路中采用复合绝缘材料横担情况如下:15#塔型2E2-FRP-24采用常熟风范电力设备有限公司玻璃钢绝缘横担;16#塔型2E2-FRP-24采用南通市神马电力科技有限公司带硅橡胶护套绝缘横担(复合芯棒外包高温硫化硅橡胶)。 图 常熟风范电力设备有限公司玻璃钢绝缘横担 图 南通市神马电力科技有限公司带硅橡胶护套绝缘横担 由于其特殊的横担材料,运行期间恶劣天气下未出现风偏闪络、雷电闪络、覆冰闪络、污秽闪络等事故,避免了停电跳闸,且由于符合横担串长减小、使横担缩短、节约了线路走廊和土地资源。 正常巡视用红外测温仪检测是否发热;停电检修时进行外观检测是否有伞裙裂纹、破损及连接法兰裂纹、横担主绝缘部分与连接法兰的位移。 定期检测复合材料的结构老化程度及电气性能影响,开展预防性试验,及时掌握设备运行状况。
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