一种缩短横担长度及极间距的直流输电线路悬垂直线塔的制作方法

1.本实用新型属于特高压直流输电领域，具体涉及一种缩短横担长度及极间距的直流输电线路悬垂直线塔。


背景技术：

2.特高压直流输电可以实现远距离输电目标，加上我国的自然资源和能源分布不均，供电侧与用电侧距离较远。采用特高压直流输电技术可以减少输电过程中的线路损耗，合理利用地理优势不明显地区所蕴含的丰富资源，推动能源革命，将其转变为绿色经济，提高一次能源利用率的同时有效保护了坏境。在现有技术中，直流输电线路使用的悬垂直线塔为导线悬垂串v型布置的羊角型塔，导线横担为水平形式，不需要起拱。
3.轻、中冰区悬垂串通长采用v型复合绝缘子串，由于极间距离较大，通常情况下对塔身的间隙不控制塔头设计，而是由对横担的电气间隙控制塔头尺寸。按照常规设计采用水平形式导线横担，在安装绝缘子串时，需要额外增加pt挂板、db挂板等电气金具对绝缘子串长进行延长，此外，因为绝缘子串的串长延长，横担长度需要增加，塔身扭矩增大，铁塔受力不合理，铁塔有效高度降低，从而使得铁塔重量增加，这都造成了极大的人力、物力成本浪费。因此，迫切需要对现有的水平导线横担进行改进从而解决技术上的不足。


技术实现要素：

4.实用新型目的
5.本实用新型的目的在于针对上述现有技术中水平形式导线横担塔身重量大的问题，提供一种缩短横担长度及极间距的直流输电线路悬垂直线塔，能够缩短横担长度及极间距，增加铁塔的有效高度，降低铁塔重量。
6.为了实现上述目的，本实用新型有如下的技术方案：
7.一种缩短横担长度及极间距的直流输电线路悬垂直线塔，包括地线支架、导线横担、塔身和塔腿；所述的导线横担设置在塔身的顶部，导线横担由对称向塔头两侧伸展的两个横担分支组成，两个横担分支的位置关于塔身中轴线对称，横担分支的两端设置有用于安装绝缘子串的导线挂点，通过绝缘子串悬挂两极输电导线；所述的地线支架设置在导线横担的顶部，地线支架由对称向塔头两侧伸展的两个支架分支组成，两个支架分支的位置关于塔身中轴线对称，两个支架分支的端部设置用于悬挂地线的地线挂点；所述的塔腿设置在塔身的底部；所述导线横担的两个横担分支均由梯形内横担和梯形外横担组成，梯形内横担与塔身连接，梯形外横担连接在梯形内横担上，由梯形内横担和梯形外横担满足电气间隙。
8.作为一种优选方案，所述地线支架的两个支架分支的上平面为收口梯形，地线挂点采用负保护角。
9.作为一种优选方案，所述电气间隙按照《
±
800kv直流架空输电线路设计规范：gb50790
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2013》确定。
10.作为一种优选方案，所述导线横担的端部缩口，导线横担的下平面为收口梯形。
11.作为一种优选方案，所述的导线横担整体预拱，预拱度等于横担分支的长度1/80向上取整。
12.作为一种优选方案，所述的塔身由塔身上段、塔身中段、塔身下段组成，塔身中段的坡度由塔身上口宽度及瓶口宽度确定，塔身下段的坡度由瓶口坡度及根开确定；
13.具体的确定方式如下：
14.塔身中段坡度：
15.式中，l
p
为塔身瓶口皮线宽度；
16.l
mt
为塔身中段顶部皮线宽度，此处等于塔身上口皮线宽度；
17.h2为塔身中段垂直高度；
18.塔身下段坡度：
19.式中，lg为塔腿根部皮线宽度；
20.l
p
为塔身瓶口皮线宽度；
21.h3为塔身下段垂直高度与塔腿垂直高度之和。
22.作为一种优选方案，所述的塔腿采用全方位长短腿，长短腿依据塔位具体地形设置。
23.作为一种优选方案，所述地线支架、导线横担、塔身和塔腿均采用热轧等肢角钢；所述的热轧等肢角钢包括q235b、q345b、q355b、q420b级普通规格角钢，普通规格角钢的肢宽＜220mm，以及q420c级大规格角钢，大规格角钢的肢宽≥220mm。
24.作为一种优选方案，所述的地线支架、导线横担、塔身和塔腿均采用螺栓连接。
25.作为一种优选方案，所述的螺栓采用双帽螺栓，包括6.8级的m16、6.8级的m20及8.8 级的m24普通粗制螺栓。
26.相较于现有技术，本实用新型具有如下的有益效果：导线横担的两个横担分支均由梯形内横担和梯形外横担组成，梯形内横担和梯形外横担满足电气间隙，通过梯形内横担和梯形外横担形成上拱形横担，当间隙圆中间“上突”时，如按常规横担布置方式采用水平横担，绝缘子串需要通过pt挂板、db挂板等电气金具对绝缘子串长进行延长，横担长度需要增加，塔身扭矩增大，铁塔受力不合理，铁塔有效高度降低。采用上拱横担，间隙圆上部与横担紧密贴合，充分利用了间隙圆的特点，绝缘子串长不用再额外延长，这样横担长度及极间距均可缩短，增加铁塔的有效高度，经测算可以降低铁塔重量2.0％至3.0％。
27.进一步的，本实用新型的导线横担与地线支架端部均采用缩口设计，能够进一步的节省铁塔重量，并减少pt挂板、db挂板等不必要的电气金具的使用，降低造价。
28.进一步的，本实用新型的地线支架、导线横担、塔身和塔腿均采用大规格角钢，能够避免双拼和多拼组合角钢的使用，降低铁塔加工量、降低施工难度。
29.进一步的，本实用新型采用全方位长短腿，长短腿依据塔位具体地形设置，能够最大程度的减少土石方开挖量及水土流失，保护生态环境。
30.进一步的，本实用新型采用全塔双帽螺栓，能够可靠确保线路安全运行，减少了检修。
附图说明
31.图1本实用新型缩短横担长度及极间距的直流输电线路悬垂直线塔的结构示意图；
32.图2本实用新型缩短横担长度及极间距的直流输电线路悬垂直线塔的电气布置示意图；
33.图1中：1、地线支架；2、导线横担；3、塔身；4、塔腿；2-1、梯形内横担；2-2、梯形外横担；3-1、塔身上段；3-2、塔身中段、3-3塔身下段。
34.图2中：a、地线挂点；b、导线挂点；c、电气间隙。
具体实施方式
35.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
36.参见图1，本实用新型缩短横担长度及极间距的直流输电线路悬垂直线塔，包括地线支架1、导线横担2、塔身3和塔腿4。其中，地线支架1设置在导线横担2上部，两者通过节点板和螺栓连接，用于悬挂地线；导线横担2位于塔身3上部，两者通过节点板和螺栓连接，用于悬挂两极输电导线。地线支架1分左右两支，其上平面为收口梯形，向塔头左右两边水平伸展并保持等长，即左右对称布置。在地线挂点a处悬挂地线，对两相输电导线起保护作用，且采用负保护角，既最外侧子导线到塔身中轴线的距离小于地线挂点到塔身中轴线的距离。导线横担2分左右两支，向塔头左右两边水平伸展并保持等长，即左右对称布置。在导线挂点b处安装绝缘子串，从而悬挂两极输电导线，导线采用v形绝缘子串悬挂，减少掉串事故，降低风偏闪络概率，保障工程的安全运行。固定导线横担2为上拱形，由梯形内横担 2-1、梯形外横担2-2组成，梯形内横担2-1、梯形外横担2-2的尺寸以满足电气间隙c为原则。电气间隙c按照《
±
800kv直流架空输电线路设计规范》(gb50790-2013)以及以往类似工程实践经验进行确定。
37.导线横担2采用端部缩口设计，其下平面为收口梯形，符合荷载分布规律，节省铁塔材料。导线横担2整体预拱，预拱度等于横担分支的长度1/80向上取整。
38.塔身3采用两次变坡，塔身由塔身上段3-1、塔身中段3-2、塔身下段3-3组成。
39.塔身第中段3-2坡度由塔身上口宽度及瓶口宽度确定，塔身下段3-3坡度由瓶口坡度及铁塔根开确定。具体的确定方式如下：
40.塔身中段坡度：
41.式中，l
p
为塔身瓶口皮线宽度；
42.l
mt
为塔身中段顶部皮线宽度，此处等于塔身上口皮线宽度；
43.h2为塔身中段垂直高度；
44.塔身下段坡度：
45.式中，lg为塔腿根部皮线宽度；
46.l
p
为塔身瓶口皮线宽度；
47.h3为塔身下段垂直高度与塔腿垂直高度之和。
48.塔腿4采用全方位长短腿设计，最大程度的减少了土石方开挖量及水土流失，保护了生态环境。塔腿4通过包角钢和螺栓与塔身下段3-3连接，通过塔脚板与基础连接。
49.本实用新型杆塔构件均采用热轧等肢角钢。
50.热轧等肢角钢包括q235b、q345b、q355b、q420b级普通规格角钢，普通规格角钢的肢宽＜220mm以及q420c级大规格角钢，大规格角钢的肢宽≥220mm。具体的，杆塔材料可采用l220、l250、l280和l300大规格角钢，避免双拼和多拼组合角钢的使用，降低铁塔加工量、降低施工难度。当采用q420高强度钢材时，制孔应采用钻孔工艺。q235材质肢厚大于16mm、q345材质肢厚大于14mm时，制孔应采用钻孔工艺。大规格角钢制孔应采用钻孔工艺。使用大规格角钢时应避免开合角和火曲加工，并避免进行冷矫直、冷弯曲。
51.本实用新型上拱形悬垂直线塔的杆塔构件采用螺栓连接，塔脚及局部构件采用焊接，螺栓按需求采用m16(6.8级)、m20(6.8级)及m24(8.8级)普通粗制螺栓。
52.采用全塔双帽螺栓防松措施，减少了检修人员的工作量，确保了线路安全运行。
53.参见图2，当间隙圆中间“上突”时，如按常规横担布置方式采用水平横担，绝缘子串需要通过pt挂板、db挂板等电气金具对绝缘子串长进行延长，横担长度需要增加，塔身扭矩增大，铁塔受力不合理，铁塔有效高度降低。采用上拱横担，间隙圆上部与横担紧密贴合，充分利用了间隙圆的特点，绝缘子串长不用再通过pt挂板、db挂板等电气金具进行额外延长，这样横担长度及极间距均可缩短，增加铁塔的有效高度，经测算，采用本实用新型的方案可以降低铁塔重量2.0％至3.0％。
54.以上所述的仅仅是本实用新型的较佳实施例，并不用以对本实用新型的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本实用新型精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于本实用新型权利要求涵盖的保护范围之内。