7 絕緣子串和金具

1、7絕緣子串和金具7.1基本原則800kV線路由于輸送容量大，相導線采用六分裂，子導線截面大，導線荷載較大，電壓高， 電暈問題突出。絕緣子金具串應有足夠的機械強度和良好的電氣性能以保證線路安全運行。（1）絕緣子串的配置首先需滿足機械強度要求，機械強度主要由線路正常情況下的最大荷載控 制，其次充分考慮各種串型組合的經(jīng)濟性，確保絕緣子串型設計的安全可靠和經(jīng)濟合理。（2）在保證絕緣子串型設計的安全性和經(jīng)濟性前提下，盡量采用聯(lián)數(shù)較少的串型。已建線路運 行經(jīng)驗及試驗研究結果表明，當采用雙聯(lián)或者多聯(lián)絕緣子串時，相對于單聯(lián)絕緣子串其絕緣性能有 所降低，在線路運行上是個薄弱點；絕緣子串聯(lián)數(shù)越多，其組合型式越復雜

2、，使用絕緣子片數(shù)越多， 金具越多，絕緣子串本身出現(xiàn)故障的概率也越大；串聯(lián)數(shù)越多，其安裝和運行維護工作量越大，另 外，串聯(lián)數(shù)越多，意味著絕緣子串自身的荷載也大幅增加，最終提供給導線允許的荷載增加不多， 未能充分發(fā)揮多聯(lián)串絕緣子噸位增加的優(yōu)勢。再從目前已建500kV和750kV線路的使用情況看，主 要采用單聯(lián)型式，只有在重要交叉跨越、大負荷的情況下才使用雙聯(lián)，運行狀況普遍良好。因此在 滿足機械強度要求和金具、絕緣子型式允許的情況下，本工程將盡可能選用聯(lián)數(shù)少的串型。（3）根據(jù)專題報告絕緣配合及絕緣子型式選擇的論述，本工程導線懸垂串推薦采用合成絕 緣子，耐張串推薦采用盤式絕緣子。7.2絕緣子價格調查情

3、況在考慮絕緣子串的經(jīng)濟性時，主要取決于絕緣子的價格。從目前的詢價情況看，國內廠家所生產(chǎn)的各型號玻璃和瓷絕緣子價格差異不大。玻璃、瓷絕緣子及合成絕緣子價格水平見表7.2。表7.2絕緣子價格一覽表絕緣子噸位價格（兀/每片或每支）160kN250210kN270300kN520400kN550530kN780FXBW-800kV/21011000FXBW-800kV/24012000FXBW-+ 800kV/30016000FXBW-800kV/40025000FXBW-800kV/53035000關于盤型絕緣子的安全系數(shù)，現(xiàn)行110500kV架空送電線路設計技術規(guī)程(DL/T 5092-1999)

4、 基于絕緣子的額定機械破壞負荷，規(guī)定盤型絕緣子的安全系數(shù)為2.7。對復合絕緣子的安全系數(shù)，標 稱電壓高于1000V交流架空線路用復合絕緣子使用條件(DL/T 864-2004)規(guī)定絕緣子承受的最大 負荷一般宜不大于其額定負荷的1/3。針對瓷絕緣子老化率的問題，現(xiàn)行110500kV架空送電線路設計技術規(guī)程(DL/T 5092-1999) 中提出需進行常年荷載安全系數(shù)校驗。東北電力設計院和國家電力公司電科院對250萬片年瓷絕緣 子做了調查統(tǒng)計，得出了耐張串的老化率明顯大于懸垂串的結論，而耐張串的常年荷載是絕大多數(shù) 懸垂串的1.61.8倍，說明絕緣子老化率與常年荷載有較密切的關系。根據(jù)前蘇聯(lián)的統(tǒng)計，

5、常年荷 載的安全系數(shù)小于4.0時，瓷絕緣子老化率將急劇升高，這將直接威脅到線路的安全運行。各國根 據(jù)各自絕緣子生產(chǎn)質量和運行經(jīng)驗，常年荷載安全系數(shù)的取值有較大不同，日本限值不小于4.0，前 蘇聯(lián)和東歐各國則不小于5.0。我國關于常年荷載下的安全系數(shù)進行了專門的研究，110500kV架 空送電線路設計技術規(guī)程(DL/T 5092-1999)中考慮我國絕緣子質量介于日本和蘇聯(lián)之間，安全系數(shù) 取4.5；后期華東設計院對國內廠家的生產(chǎn)質量進行研究后認為我國常年荷載安全系數(shù)可按日本限值 4.0取值，經(jīng)顧問集團公司審批，在全國范圍內進行了使用，目前階段運行情況良好。另外，高壓 直流架空送電線路技術導則(D

6、L/T436-2005)中規(guī)定盤形絕緣子年平均氣溫下安全系數(shù)取4.0，本 工程也參照執(zhí)行。參照(DL/T 5092-1999)、(DL/T 864-2004)、(DL/T436-2005)及運行經(jīng)驗，本工程絕緣子和金 具采用的安全系數(shù)見表7.3-1。表7.3-1絕緣子及金具安全系數(shù)一覽表最大使用荷載斷線斷聯(lián)常年荷載盤型絕緣子2.71.81.54.0復合絕緣子3.01.81.5金具2.51.51.57.4.1串型選擇I型串和V型串比較國內外輸電線路工程廣泛使用的導線懸垂串主要有I型串和V型串兩種。早期的直流工程都是 采用的I型串，國內從貴廣、蔡白直流工程開始使用7V型串，V型串起到了減小走廊寬度

7、的作用， 能有效地解決因村莊密集、走廊狹窄使線路難以通過的難題。從土500kV直流工程比較來看，采用 V型串，導線相間距離可以減小4.74.9m，減少走廊寬度，鐵塔單基指標約輕5%左右。對于800kV直流特高壓輸電線路工程，與I型串相比，使用V型串時，盡管其鐵塔橫擔加長， 但鐵塔單基指標約輕710%左右，且由于V型串對導線的偏移有限制作用，導線極間距離可減小 8m左右，整個線路走廊寬度較I型串小，這樣可以減少房屋拆遷、樹木砍伐以及電磁環(huán)境影響程度 等，同時采用V型串還可減少桿塔高度，相應降低了鋼材耗量。但相對I型串，V型串絕緣子片數(shù) 要增加一倍。經(jīng)綜合比較，本工程采用V型串和采用I型串的綜合投

8、資基本相當，但其宏觀經(jīng)濟效益和社會 效益是更好。Y型串當絕緣子串過長時，為滿足V串夾角和串長要求，采用V型串將導致鐵塔橫擔過長，塔頭尺寸 完全受串長控制，電氣間隙不控制，從而增大極間距和鐵塔重量。為限制采用V型串時極間距過大 增加問題，而采用Y型串。通過合理分配Y型串的V肢和I肢合成絕緣子長度，使鐵塔橫擔的長度 受V肢長度和I肢風偏間隙的共同控制，使鐵塔橫擔長度和極間距最小。但是，科研單位的試驗表明，相同的絕緣子片數(shù)下，Y串污閃電壓比I串和V串低，且降低的 幅度較大。鑒于本工程懸垂串推薦采用合成絕緣子，加上Y型串安裝復雜、運行經(jīng)驗欠缺，因此，本工程 不推薦采用Y型串。綜上所述，本工程導線懸垂串

9、推薦采用V型絕緣子串。對直線轉角塔，推薦采用L型絕緣子串。7.4.2 V型串1) V型串夾角的選取導線采用V型串可降低鐵塔重量，限制絕緣子串的風偏搖擺，減少走廊寬度，關鍵在于V型串 夾角的取值。V型串的夾角過大，將導致絕緣子串荷載和橫擔尺寸增加；V型串的夾角過小，則在 大風工況下受壓嚴重一肢易發(fā)生球頭從碗頭脫出事故或鋼腳受力過大等問題。因此必須對V串夾角進行合理選取。V型串夾角的最大值應為絕緣子串最大風偏角的2倍，此時即可保證絕緣子串不受壓，若再增 大V型串夾角，將毫無意義地增大鐵塔橫擔長度和降低絕緣子機械串強度的有效利用。根據(jù)國內外 關于V串受壓試驗研究表明，V型串是可以受壓的，并提出了基于

10、各自試驗基礎上的受壓角度，因 此，V型串夾角的最小值應為絕緣子串最大風偏角減去絕緣子串允許受壓角的2倍。V型串夾角在 最大值與最小值之間選擇時，宜靠近最小值選取，以盡量降低鐵塔重量和增大絕緣子串機械強度的 有效利用。從收集的國內外研究成果和設計資料看，V型串的夾角基本處在70120之間，絕緣子串允許 受壓角度變化范圍大。根據(jù)西南院與武高所進行的V型絕緣子串受壓試驗研究表明，當V型串迎風 肢絕緣子最大偏移角（即V型串受壓肢絕緣子受壓角）在9時，鋼腳應力值與V型串夾角有關，夾 角110時應力大，夾角70時應力小此時最大水平荷載僅為110時的50%左右。對于盤形懸式絕緣 子當V串夾角110時，考慮到

11、鋼腳安全系數(shù)不宜小于2.5,建議其迎風肢絕緣子串的最大偏移增大 角控制在7以內；對于夾角9070的V型串，其迎風肢絕緣子串的最大偏移增大角可以增大到 911?？紤]到絕緣子受壓出現(xiàn)頻率、沖擊效應和電氣間隙等問題，實際工程中迎風肢絕緣子串 的最大偏移增大角一般控制在5以內?？紤]到長串受壓特性要好于短串，因此參考相關實驗結論， 本工程V串迎風肢風偏角（即受壓肢受壓角）按7控制。經(jīng)計算，本工程鐵塔V型串夾角取90105。V型串夾角值見表7.4-17.4-3。表7.4-12810氣象區(qū)導線V型串夾角一覽表桿塔型式Kv系數(shù)風偏搖擺角（）V型串夾角備注ZV30-10.745.7990ZV30-20.746.

12、5190ZV30-30.746.5590ZV30-40.650.5395ZV30-K0.652.0995ZJV30-10.862.6/-7.665/25按10計算ZJV30-20.871.3/-49.270/15按20計算表7.4-23010氣象區(qū)導線V型串夾角一覽表桿塔型式Kv系數(shù)風偏搖擺角（）V型串夾角備注ZV30-10.747.690ZV30-20.748.690ZV30-30.748.990ZV30-40.653.295ZV30-K0.654.395ZJV30-10.864.2/-0.365/25按10計算ZJV30-20.872.1/-45.970/15按20計算表7.4-33210

13、氣象區(qū)導線V型串夾角一覽表桿塔型式Kv系數(shù)風偏搖擺角（）V型串夾角備注ZV32-10.751.290ZV32-20.752.290ZV32-30.752.590ZV32-40.656.7100ZV32-K0.657.8100ZJV32-10.866.0/5.565/25按10計算ZJV32-20.873.2/-44.270/15按20計算2） V型串機械強度的選取根據(jù)前述V型串夾角的取值，計算出不同噸位不同聯(lián)數(shù)的絕緣子串組合型式允許的最大垂直檔 距。再根據(jù)前述“在滿足機械強度要求和金具、絕緣子型式允許的情況下，本工程將盡可能選用聯(lián) 數(shù)少的串型，的原則和具體荷載情況，選取合適的V型串組合。本工程

14、各V型串組合允許垂直檔距 見下表。表7.4-4 V型串組合型式及允許垂直檔距一覽表(10mm冰區(qū)，11級污區(qū))聯(lián)數(shù)V聯(lián)夾角90V聯(lián)夾角100單串價格(萬元)意見每肢聯(lián)數(shù)X強度允許垂直檔距(m)每肢聯(lián)數(shù)X強度允許垂直檔距(m)單1X160kN3211X160kN2872.0不考慮1X210kN4241X210kN3882.21X300kN6071X300kN5543.21X400kN8101X400kN7395.01 X530kN10741 X530kN9767.0不考慮雙2X160kN6322X160kN5734.0不考慮2X210kN8362X210kN7584.42X300kN12012X

15、300kN10906.42X400kN16072X400kN145910.02X530kN21342X530kN193814.0不考慮注：按覆冰時綜合荷載計算。由上表可以看出，1 X 160kN串允許使用檔距小，不適合在本工程中使用，2X160kN串與1X 300kN串使用條件相當，但2X160kN單串價格還相對高一些，因此，本工程懸垂串不考慮160kN 絕緣子。同樣，1X530kN與2X300kN相比，也不具備優(yōu)勢，再加上本工程出現(xiàn)垂直檔距大于1600m 的情況很少，所以，也不考慮530kN絕緣子。V型串的布置方式根據(jù)前面敘述，本工程導線懸垂V型串推薦使用聯(lián)數(shù)有單聯(lián)和雙聯(lián)兩種，每肢采用1X3

16、00kN、 1 X400kN和2X210kN、2X300kN、2X400kN級絕緣子成串。單聯(lián)時，每肢與鐵塔間采用單掛點， 雙聯(lián)時，每肢與鐵塔間采用雙掛點。V型串單聯(lián)布置方式見圖7.4-1，V型串雙聯(lián)布置方式見圖7.4-2。圖7.4-1 V型串單聯(lián)布置示意圖圖7.4-2 V型串雙聯(lián)布置示意圖7.4.2 L型串L型串采用每肢兩聯(lián)聯(lián)300kN、400kN雙掛點方式，L型串布置方式見下圖。圖7.4-3L型串布置示意圖7.4.3復合絕緣子的使用硅橡膠復合絕緣子由于污閃性能好，重量輕，尺寸小，價格便宜，運行基本免維護，電暈小、 電磁干擾等優(yōu)點，目前在國內外得到了大量的使用，積累了豐富的成功運行經(jīng)驗。目前

17、，國內復合絕緣子生產(chǎn)廠家已經(jīng)具備了生產(chǎn)機械負荷210400kN的800kV特高壓直流線 路所用的復合絕緣子的能力。根據(jù)絕緣配合及絕緣子型式選擇研究專題報告成果，本工程導線懸垂串采用復合絕緣子。對于復合絕緣子的布置，由于復合絕緣子具有穩(wěn)定的屈曲機械特性，可以承受一定的壓力和一 定的彎曲變形，在以往緊湊型線路中復合絕緣子被大量使用，其使用條件比本工程推薦情況更為嚴 重，運行情況良好。因此，復合絕緣子可直接使用在本工程推薦的導線懸垂絕緣子串中。7.4.4導線懸垂串設計小結綜上，本工程導線懸垂串組合型式見下表:表7.4-5 導線懸垂串串型一覽表序號絕緣子串代號絕緣子串名稱每肢聯(lián)數(shù)X噸位夾角（ ）1VX

18、1導線單聯(lián)V型串1X210902VX2導線單聯(lián)V型串1X30090 1053VX3導線單聯(lián)V型串1X40090 1054SVX1導線雙聯(lián)V型串2X21090 1055SVX2導線雙聯(lián)V型串2X30090 1056SVX3導線雙聯(lián)V型串2X40090 1057SLX2導線L型串2X30065+258SLX3導線L型串2X40070+157.5導線耐張串7.5.1耐張串基本要求（1）在正常運行情況下，各聯(lián)絕緣子的張力分配相等，并滿足規(guī)定的安全系數(shù)。（2）在斷線或斷聯(lián)情況下，保持線路的正常運行，且剩余聯(lián)能夠承受沖擊荷載而不至于破壞; 同時剩余聯(lián)的張力盡可能相同或滿足規(guī)定的安全系數(shù)。（3）當導線產(chǎn)生跳

19、躍或舞動等動態(tài)情況時，各連接點（含鐵塔上的連接點）應耐磨損和耐疲勞。（4）由于導線或絕緣子的長度存在誤差或有變化時，對各聯(lián)張力分配產(chǎn)生的差異有調整或自恢 復的可能性。根據(jù)負荷要求，特高壓線路耐張串需采用多聯(lián)絕緣子。從掛線點可靠度的角度考慮，絕緣子串 各聯(lián)分別固定在桿塔上是最為可靠的，且絕緣子串自身結構簡單，還能降低串本身的造價。絕緣子 串聯(lián)間距是隨著線路轉角的角度而變化，因此耐張串的聯(lián)間距應考慮耐張塔上出現(xiàn)最大可能的轉角 時，不同聯(lián)相互接近的絕緣子之間要保證足夠的距離，以免在它們之間發(fā)生局部放電和碰撞的可能。 基于這樣的考慮，根據(jù)鐵塔的轉角度數(shù)及電氣距離的要求，設計時要考慮多聯(lián)絕緣子串的聯(lián)間距

20、離， 且在多聯(lián)絕緣子串靠近桿塔的一側，應當加入聯(lián)結金具調節(jié)，保證聯(lián)間距離在安全值以上。（5）為避免耐張絕緣子串某一聯(lián)折斷而造成一根或幾根導線脫落，在設計時應考慮在靠近導線 側將各聯(lián)絕緣子串相互連接到一起，采用專門設計的星型聯(lián)板，其分肢數(shù)與一相內的子導線數(shù)相同， 起到導線和絕緣子串間的過渡，此種型式在緊湊型六分裂導線線路中有成功的設計、運行經(jīng)驗。（6）考慮跳線的引下設計，保證從耐張串引下時跳線呈6分裂450mm間距的圓筒形狀。兼顧 本工程采用硬跳線時的設計方案。（7）便于施工安裝及架線作業(yè)。（8）便于運行維護作業(yè)。7.5.2耐張串聯(lián)數(shù)本工程導線采用LGJ-720/50鋼芯鋁絞線，保證拉斷力Tp為

21、162070N，經(jīng)力學特性計算，安全 系數(shù)取2.5，平均運行張力取25%拉斷力，本工程2810、3010、3210三種氣象區(qū)均由最低氣溫條件 和平均氣溫條件控制，計算結果如表7.5-1。表7.5-1 導線張力使用情況一覽表控制工況檔距范圍（m）控制張力（N）最大使用張力（N）備注最低氣溫0-124.166482864828安全系數(shù)2.5平均氣溫124.16 + 8405186285025%Tp，安全系數(shù)2.58由上表可見，在最低氣溫條件控制下，導線最大使用張力64828N，在工程中，代表檔距小于 125m的基本不會出現(xiàn)。在平均氣溫條件控制下，最大使用張力出現(xiàn)在覆冰工況，為62850N，那么，

22、將此作為本工程導線最大使用張力，相應每極導線實際最大使用張力為377.1kN，耐張串組合型式 見表7.5-2。表7.5-2 導線耐張串需要的絕緣子聯(lián)數(shù)導線型式最大荷載(kN)絕緣子強度(kN)聯(lián)數(shù)安全系數(shù)6 X LGJ-720/501018.2（安全系數(shù)2.7）30043.1840033.1853022.81上表為按照最大負荷配置的組裝型式，還需進行斷聯(lián)的校驗。根據(jù)110500kV架空送電線路設計技術規(guī)程(DL/T 5092-1999)的規(guī)定，“斷線、斷聯(lián)的氣象條件是無風、無冰、最低氣溫月的最 低平均氣溫”，本工程直接按最低氣溫條件下的張力進行斷聯(lián)校驗，單根導線張力為49970N，每極 導線張

23、力為299.82kN，據(jù)此，各種聯(lián)數(shù)計算的強度見表7.5-3：表7.5-3 導線耐張串的斷聯(lián)校驗導線型式斷聯(lián)時的最大荷載要求 值(kN)串型要求單聯(lián)強度(kN)安全系數(shù)6 X LGJ-720/50449.7（安全系數(shù)1.5）4X300kN149.93.003X400kN224.92.672X530kN449.71.78對于盤形絕緣子，礙需滿足正常運行情況下常年荷載狀態(tài)下安全系數(shù)不小于4.0，本工程每極導線常年荷載張力為243.1kN。據(jù)此，強度要求見表7.5-4：表7.5-4導線耐張串的常年荷載狀態(tài)校驗導線型式常年荷載狀態(tài)下的荷載 要求值(kN)聯(lián)數(shù)要求單聯(lián)強度(kN)安全系數(shù)6 X LGJ-

24、720/50972.4（安全系數(shù)4.0）4243.14.933324.14.932486.24.36可見，以上三種耐張串組組合型式均滿足機械強度要求。7.5.3耐張串掛點方式從掛線點可靠性的角度考慮，絕緣子串各聯(lián)分別固定在桿塔上是最為可靠的，且絕緣子串自身 結構簡單，還能降低串本身的造價，但是勢必會造成塔材重量的增加，這就需要在保證安全性和經(jīng) 濟性的前提下，是否能夠盡量的簡化掛點以達到縮短掛點間距離，減小橫擔尺寸的目的。首先如果耐張串采用一個掛點，當與鐵塔連接的金具發(fā)生故障，那就意味著故障相的導線直接 落地，會造成重大事故，考慮到土800kV線路的重要性，結合國內750kV及500kV線路的設

25、計、運 行經(jīng)驗，本工程耐張串不考慮單掛點方式。對于兩聯(lián)耐張串，繼續(xù)采用國內有著豐富設計、運行經(jīng)驗的雙掛點、水平排列方式。對于3聯(lián)耐張串，存在如何保證各聯(lián)受力均衡的問題。根據(jù)常規(guī)500kV線路的設計和運行經(jīng)驗， 3聯(lián)耐張串采用水平排列，在鐵塔端采用3掛點，帶電端采用組合聯(lián)板方式，該方式耐張串受力清 晰，安全性高，運行情況良好，本工程3聯(lián)耐張串建議采用3掛點方式。對于4聯(lián)耐張串，無論采用水平還是正方形排列，從其受力的平均分配和穩(wěn)定性考慮，使用雙 掛點的優(yōu)勢是顯而易見的，本工程建議采用雙掛點方式。由于4聯(lián)正方形布置的耐張串，工作人員 無法進入下層絕緣子，檢查和清洗困難，容易造成絕緣子長期積污，并且在

26、已運行線路上發(fā)生過沿 四聯(lián)絕緣子串表面放電的事故，因此，4聯(lián)耐張串不采用正方形排列方式。7.5.4耐張串比較根據(jù)上述基本要求及聯(lián)板、掛點選擇，本工程導線耐張串有4X 300kN雙掛點、3 X400kN三掛 點和2X530kN雙掛點三種串型可供比選。1）技術比較（1）4X300kN雙掛點水平排列耐張串本串型結構最復雜，由于絕緣子片數(shù)較多，運行期間絕緣子出現(xiàn)故障率較高，維護工作量大。 正常工況下，每聯(lián)強度有56.9kN左右的裕度，故障工況（斷一聯(lián)）下最大受力聯(lián)有約150.1kN的裕度， 在極端情況下，即使斷兩聯(lián)也能滿足安全要求；最大荷載情況下，每聯(lián)有45.5kN的裕度。（2）3X400kN三掛點水

27、平排列耐張串本串型的結構型式比2聯(lián)結構復雜，比4聯(lián)結構簡單，在國內500kV及大跨越線路上有成功的 運行經(jīng)驗。串長不等時由于組合聯(lián)板的功效，可自動回復到受力均衡的狀態(tài)。運行期間絕緣子出現(xiàn) 的故障率和維護工作量介于2聯(lián)串和4聯(lián)串之間。正常工況下，每聯(lián)強度有75.9kN左右的裕度，故 障工況（斷一聯(lián)）下最大受力聯(lián)有約175.1kN的裕度；最大荷載情況下，有60.65kN的裕度，安全裕度 好于4聯(lián)串。（3）2X530kN二掛點水平排列耐張串本串型結構簡單，使用的絕緣子片數(shù)最少，可通過連接金具調整串長，保證兩聯(lián)的受力均衡， 運行期間絕緣子出現(xiàn)故障的概率低，便于維護，是以往超高壓輸電線路工程中成熟和常用

28、的耐張串 型。正常工況下，每聯(lián)強度有43.8kN左右的裕度；事故工況下（斷聯(lián)），每聯(lián)強度有80.3kN的裕度； 最大荷載情況下，有20.9kN的裕度，絕緣子強度的使用比較充分。另外，530kN絕緣子屬于新開發(fā)出產(chǎn)品，使用量還不大。因此在產(chǎn)品質量方面需特別重視。2）經(jīng)濟比較根據(jù)目前了解到的絕緣子價格，以II級污區(qū)為例，每基耐張塔三種串型的絕緣子費用見下表:表7.5-4導線耐張串絕緣子費用一覽表串型單片價格（元）單聯(lián)片數(shù)每串費用（元）每基鐵塔費用（萬元）2X530 kN8006710720042.883X400 kN5507612375049.504X300 kN4007612160048.64從

29、上表可以看出，2聯(lián)530kN絕緣子串具有明顯價格優(yōu)勢，3聯(lián)400kN絕緣子串與4聯(lián)300kN 絕緣子串費用相當，比2聯(lián)530kN絕緣子串每基鐵塔增加約5.8萬元。根據(jù)以往經(jīng)驗，4聯(lián)300kN、 3聯(lián)400kN與2聯(lián)530kN絕緣子串串型的變化對鐵塔重量的影響微乎其微，其自身的價格占主導地 位。3）耐張串推薦串型由前述技術經(jīng)濟比較，三種串型在技術方面，均滿足機械強度要求，其中2聯(lián)串結構簡單、絕 緣子數(shù)量少，絕緣子故障率和維護工作量小，又是以往超高壓輸電線路工程中成熟和常用的耐張串 型，而3聯(lián)串和4聯(lián)串結構復雜，絕緣子片數(shù)多，絕緣子故障率和維護工作量較大。在經(jīng)濟性方面， 2聯(lián)530kN絕緣子串價格

30、優(yōu)勢明顯，因此本工程2X530kN水平排列耐張串為第一推薦串型，3X 400kN水平排列耐張串為第二推薦串型，4 X 300kN水平排列耐張串為第三推薦串型。2 X 530kN水平排列耐張串組裝型式見下圖：圖7.5-1導線2X530kN水平排列耐張串示意圖7.6多聯(lián)絕緣子串聯(lián)間距的確定多聯(lián)絕緣子串間的距離與絕緣子串場強分布和聯(lián)間絕緣子在運行工況下不接觸、不碰撞為前提 而確定的。即聯(lián)間距離由絕緣子串電氣和機械性能決定。7.6.1電氣性能對聯(lián)間距的要求根據(jù)科研單位對高海拔地區(qū)直流雙聯(lián)絕緣子串的污耐壓試驗結果分析，在SDD/ESDD為0.05mg/cm2的工況下，鐘罩型絕緣子的雙串并聯(lián)凈空間距大于2

31、00mm時，放電過程能獨立發(fā)展， 但雙串并聯(lián)增加了閃絡幾率，所以雙串并聯(lián)的污閃電壓要比單串的低，凈空間即雙聯(lián)聯(lián)間距減去絕 緣子盤徑）分別為200mm和500mm時，污閃電壓分別比單串低2.03%和5.08%。在鹽密為0.10 mg/cm2條件下，當雙串并聯(lián)凈空間距為500mm時，放電過程能獨立發(fā)展，雙串并聯(lián)的污閃電壓比 單串的高3.9%，說明雙串并聯(lián)的污閃電壓與單串的污閃電壓相差不大。在重冰情況下，較小的聯(lián)間 距會導致冰雪填充聯(lián)間的間隙，橋接絕緣子，降低絕緣子的覆冰耐壓，有必要適當加大聯(lián)間距，以 改善電氣特性。7.6.2機械性能對聯(lián)間距的要求+ 800kV絕緣子串的顯著特點是其長度較常規(guī)500

32、kV線路長出一倍，在需考慮絕緣子盤徑外， 由于串承受的風荷載增大，絕緣子串會產(chǎn)生類似弧垂的偏移，從而造成絕緣子的接近或碰撞。以本工程所能夠用到的二聯(lián)530kN絕緣子為例，其結構高度為240mm，盤徑400mm，如果采 用67片，絕緣子的估算長度要達到16.0m。我們可以按最嚴重的狀態(tài)計算，即將絕緣子串假設為一 根柔性的懸鏈線，其大風張力考慮為絕緣子的自重，G4為絕緣子水平荷載除以串長，套用兩側等高 的弧垂公式計算，另一聯(lián)絕緣子串此刻不動，計算最大偏移量為26mm，考慮加上絕緣子盤徑400mm， 總計426mm。如果兩聯(lián)間距離不小于此值，則能夠保證此種組裝型式下絕緣子是不會發(fā)生碰撞的。7.6.3

33、聯(lián)間距的取值當絕緣子串聯(lián)間距大于650mm后，雙聯(lián)結構的污閃接近于單聯(lián)結構的污閃電壓，在此基礎上機 械性能的要求均能滿足安全運行的需求，所以推薦采用650mm的基本聯(lián)間分裂距離。7.7耐張塔跳線型式7.7.1跳線型式的選擇隨著電壓等級的升高，電氣間隙的加大，耐張塔跳線的跨距增加，導致跳線弧垂的加大，跳線 弧垂風偏后對鐵塔構件的間隙決定了耐張塔橫擔的尺寸，進而影響到耐張塔的重量指標。減小跳線 弧垂及風偏角是縮小耐張塔尺寸的有效方法。而跳線弧垂及風偏角主要決定與采用的跳線型式和固 定跳線的方式，目前耐張塔跳線主要有軟跳線、加支撐管的鼠籠式剛性跳線和加鋁合金管的硬跳線 等型式。軟跳線是指耐張塔跳線采

34、用常規(guī)導線且不采用其它限制跳線弧垂措施的型式，此種跳線型式在 國內耐張塔上普遍使用，具有成熟的運行經(jīng)驗，但對耐張塔橫擔尺寸影響較大。鼠籠式剛性跳線與普通軟跳線相比，在軟跳線基礎上增加一個跳線支撐裝置，將跳線固定在支 撐架上，支撐架通過拉桿或跳線絕緣子串連接至耐張絕緣子串或鐵塔上，增加跳線剛性、減小了跳 線弧垂，減少了耐張塔橫擔長度，但安裝型式較為復雜。鋁合金管的硬跳線與籠式跳線相比，是將籠型跳線的支撐管及其軟跳線用兩根鋁管代替，鋁管 通過拉桿或跳線絕緣子串連接至耐張絕緣子串或鐵塔上，鋁管既導流又起支撐作用，安裝相對簡便， 但該方式增加了電氣開斷點，特別在鋁合金管和引流線接頭處宜發(fā)生電暈，且造價

35、比籠型跳線高。因此本工程耐張塔跳線推薦采用鼠籠式剛性跳線。7.7.2鼠籠式剛性跳線的設計1）跳線V型串和I型串的比較目前鼠籠式剛性跳線有V串和I串兩種方式，如圖7.7-1、2所示:圖7.7-1 跳線I串方式布置示意圖圖7.7-2 跳線V串方式布置示意圖I串方式已在國內750kV線路上采用，近期國內特高壓1000kV交流線路也采用該方式，是目前 較為普遍的方式。對本工程整體式耐張塔，跳線采用I串方案內外角側跳線橫擔僅需3.5m，較V串 方案12m跳線橫擔短8.5m，跳線橫擔節(jié)省34噸重量。兩種方案對耐張塔呼高的影響方面：I串串 長約14.3m，V串垂直方向串長約10.1m，I串方案增加塔高4.2

36、m，理論上增加塔重約12噸，但由 于實際塔高多受檔距中間地形控制，不完全受跳線串長控制，因此實際對耐張塔呼高影響要小些； 金具和絕緣子方面，采用V串將增加2X75片160kN絕緣子，增加投資約3.7萬。綜合來看，兩者 投資相差不大。從地線對跳線保護角度看：I串方案在轉角較大時內角側跳線偏出較多時，不能對內角側跳線負 保護，采用V串方案可做到對跳線的負保護。因此，跳線串推薦采用V型串。跳線風偏角跳線計算用風速取40m高處風速，風壓不均勻系數(shù)取1.2?；\型剛性跳線風偏角限值小，可以減少耐張塔頭部尺寸，降低耐張塔重量，但需要的配重卻很 大；風偏角限值大，需要的耐張塔橫擔尺寸就大，耐張塔重量相應就會增

37、加，對工程經(jīng)濟性不利。 為了盡量降低剛性跳線的配重，大風工況的風偏角不宜太小，同時也不能因為大風工況的風偏角太 大而增加耐張塔頭尺寸。經(jīng)計算，不同氣象區(qū)，本工程籠型剛性跳線風偏角限制值見下表。表7.7-1籠型跳線風偏角限值工況允許風偏角( )工作電壓40.3 49.4操作過電壓13.4 19.7帶電作業(yè)6.9 8.0長度及配重我國第一條750kV輸電線路剛性跳線長度913m，日本1000kV特高壓輸電線路鋁管式剛性跳 線長度為14m,我國1000kV特高壓試驗示范工程剛性跳線長度范圍916m。根據(jù)耐張塔的轉角、檔距及高差情況，經(jīng)初步計算，籠式跳線長度范圍取1216m比較合適。按照風偏角要求值，

38、經(jīng)計算，考慮跳線風壓系數(shù)1.2，籠式跳線總重量(不含導線、絕緣子)需 要達到12001500kg，方可滿足風偏角的要求。根據(jù)結構布置和間隙分析，本工程耐張塔籠型跳線V型串夾角取為90左右。7.7.3雙V串鼠籠式剛性跳線雙V串鼠籠式剛性跳線采用雙V串懸掛方式，可以限制剛性跳線的擺動，縮小塔頭尺寸。同時， 采用雙V串鼠籠式剛性跳線，從電氣安全可靠性來說，無疑也是上面各種跳線方式中最安全、可靠 的一種跳線方式，但是由于增加了跳線絕緣子的使用數(shù)量，其費用也是最高的。鑒于本工程特高壓 線路的重要性，推薦采用雙V串鼠籠式剛性跳線。7.8主要金具線路上主要金具包括聯(lián)塔金具、懸垂線夾、六分裂聯(lián)板、間隔棒、均壓

39、環(huán)等。金具是關系到線 路安全運行的重要部件，由于金具的失效和損壞，將導致線路的破壞和斷電，因此，要求金具必須 具有很高的可靠性。隨著線路電壓等級的升高，線路金具的可靠性更加關系重大了。對于特高壓線 路的金具應給予高度的重視。線路金具雖然在線路建設中所占成本很小，但作用很大，對線路能否 順利建成起到重要作用。7.8.1對線路金具的要求基本要求特高壓輸電線路金具除滿足現(xiàn)行有效的國家標準、行業(yè)標準和相關規(guī)范外，在設計中還應該重 點考慮800kV電壓等級線路所提出的特殊要求，同時兼顧金具的運輸、安裝、檢修、更換的方便 性?？偨Y起來有以下幾個方面的問題?？煽啃愿?，滿足土800kV輸電線路的安全穩(wěn)定運行要

40、求；結構合理，包括金具與絕緣子、導線或金具連接結構，以及金具自身的結構都應進行最優(yōu) 設計；對于材料的選擇應該充分考慮(1)和(2)項的要求，從材料的強度、成本、可加工性等 方面綜合考慮最優(yōu)選擇；盡量借鑒已有的成熟技術、先進成果和經(jīng)驗;對于涉及到防電暈問題的金具，必須滿足在土800kV線路工作電壓下不產(chǎn)生可見電暈的基 本要求，從結構上應進行特殊設計。金具的互換性要強，便于線路的維護。對間隔棒的要求土800kV直流輸電線路對間隔棒的要求，除滿足GB/T 2338-2002架空電力線路間隔棒技術 條件及試驗方法夕卜，還應注意以下幾個問題。良好的力學性能保證可靠的機械強度；線夾防電暈設計；重量合理；良

41、好的阻尼性能；能夠耐受長時間疲勞振動。對連接金具的要求土800kV直流輸電線路對連接金具的要求，除滿足GB 2314-1997電力金具通用技術條件、GB 2315-2000電力金具標稱破壞荷載系列及連接型式尺寸夕卜，還應注意以下幾個問題。鋼鐵件模具成型首選鍛造工藝；如果采用焊接工藝，在結構上保證焊縫不受力；盡量降低單件重量和尺寸，便于運輸和安裝；使用高強度材料應重點考慮材料的延展性，避免脆斷；采用成熟的技術、成熟的材料和成熟的加工工藝；盡量簡化金具結構、減少金具數(shù)量。對懸垂線夾的要求土800kV直流輸電線路對懸垂線夾的要求，除滿足GB 2314-1997電力金具通用技術條件、DL/T 756-

42、2001懸垂線夾夕卜，還應注意以下幾個問題。采用防暈型設計，以避免使用屏蔽環(huán)；在選材上要注意鑄造的質量控制，保證鑄造質量。表面處理，保證光潔度。7.8.2聯(lián)塔金具連塔金具是將懸垂或耐張絕緣子串連接到鐵塔橫擔上的一個金具，是決定送電線路安全運行的重要因素。除要求有足夠的機械強度以外，更需要它能靈活地轉動、耐磨損等。絕緣子串需要在兩 個正交的方向上運動，因此要求連塔金具能在兩個正交的方向上靈活轉動。1）聯(lián)塔金具型式目前超高壓輸電線路工程中采用的GD掛點金具和耳軸掛板，保證各個方向轉動靈活，經(jīng)工程 實際檢驗，采用GD掛點金具和耳軸掛板避免了 UB掛板、U型掛環(huán)等金具受力不合理的連接組合， 提高了線路

43、運行安全性。其中GD型掛點金具縮小了兩個方向轉動點之間的距離，從而大大提高了 連塔金具的可靠性，但缺點是它需要在加工和組裝鐵塔時就要將它們安裝好，使鐵塔橫擔結構變得 較為復雜，螺栓和本體連為一體，安裝制造不方便。具體的形式如下圖所示：耳軸掛板連接方式GD掛板連接方式圖7.8-1耳軸掛板及GD掛板綜上所述，從簡化掛點設計的角度考慮，本工程懸垂串、耐張串掛點金具均采用GD掛板連接 方式。2）聯(lián)塔金具強度等級根據(jù)超高壓線路設計經(jīng)驗，連塔金具的上部與塔連接處，考慮磨損等因素，聯(lián)塔金具的強度等 級一般要比其他連接金具強度高，與絕緣子強度等級相匹配。根據(jù)對本工程導線懸垂串及耐張串外負荷的研究，連塔金具的強

44、度有210kN、300kN、400kN、 530kN、600kN、800kN六個強度等級。聯(lián)塔金具整體采用鍛造方式加工，從機械性能上提供充分保 證。7.8.3六分裂懸垂聯(lián)板懸垂串中的關鍵金具是六分裂懸垂聯(lián)板的選型，在750kV交流輸電線路中，六分裂懸垂連板采 用了組合連板和整體連板兩種型式，各有利弊。國內的500kV緊湊型線路六分裂懸垂連板都采用整 體式。整體連板型式穩(wěn)定性好，金具零件少，結構簡單，單整體重量偏重；組合連板型式可使懸垂 線夾擺動更為靈活，單件重量輕，便于制造、運輸和安裝。本工程六分裂組合聯(lián)板和整體聯(lián)板見下圖所示:圖7.8-2土 800kV組合懸垂連板和整體懸垂連板示意圖由上圖可

45、以看出，六分裂懸垂聯(lián)板采用組合聯(lián)板形式，從防電暈角度看，下聯(lián)板處于分裂導線 形成的環(huán)形區(qū)域內部，電位梯度為零，不產(chǎn)生可見電暈。組合聯(lián)板中，上兩根子導線風偏擺動角會 受到限制，本設計考慮懸垂線夾的轉動角度為25，其它導線的風偏擺動限制很小，基本可以任意 擺動。分體組合連板通過一個平行掛環(huán)和直角掛板連接?？偟膩碚f，零件較多。整體連板型式穩(wěn)定性好，金具零件少，結構簡單，但是整體聯(lián)板重量較重，據(jù)測算六分裂聯(lián)板 重約70kg，搬運不是很方便，但相對于塔材角鋼而言，并不算太重；因此本工程六分裂懸垂聯(lián)板 推薦采用整體式聯(lián)板。懸垂聯(lián)板強度等級與絕緣子串強度等級相匹配，可采用640kN、840kN、1280kN

46、、1680kN。推薦的六分裂整體聯(lián)板主要尺寸如下圖：500圖7.8-3整體懸垂聯(lián)板主要尺寸7.8.4六分裂耐張聯(lián)板耐張金具的作用是把導線通過耐張絕緣子串錨定在耐張塔上。耐張金具是一個耐張段導線的終 點，承受著導線的全部張力，一旦失效，將引發(fā)整個耐張段的事故，而特高壓線路又具有分裂數(shù)多、 張力大的特點，因此，耐張金具的選型與設計同樣非常重要，也同樣具有難度大的特點，尤其是耐 張六分裂聯(lián)板。六分裂耐張聯(lián)板同樣有整體聯(lián)板和組合聯(lián)板兩種。整體連板型式穩(wěn)定性好，金具零件少，結構 簡單，但是整體聯(lián)板重量較重，六分裂整體聯(lián)板重約140kg左右，在山區(qū)搬運雖然不是很方便，但 是根據(jù)750kV官蘭線施工經(jīng)驗來看

47、，搬運沒有問題；組合連板單件重量輕，便于制造、運輸和安裝。國內外六分裂輸電線路兩種聯(lián)板型式均有采用，從我國的設計、施工經(jīng)驗看來，在山區(qū)的搬運 沒有問題，而且我國六分裂輸電線路均采用了整體式六分裂聯(lián)板，因此，本工程推薦采用整體聯(lián)板。 本工程推薦的六分裂耐張整體聯(lián)板如下圖。圖7.8-4 六分裂耐張整體聯(lián)板與2X530kN耐張絕緣子串配套的六分裂耐張聯(lián)板強度等級為1280kN。7.8.5懸垂線夾在特高壓線路中，由于電壓的增高，金具的電暈問題將上升為主要問題。懸垂線夾的防暈處理 通常有兩種：一種是線夾本身防暈，即采用防暈型懸垂線夾；一種是加裝屏蔽環(huán)進行防暈。防暈型 懸垂線夾在我國500kV及750kV超高壓輸電線路中已得到大面積推廣，因此本工程懸垂線夾推薦采 用防暈型線夾。根據(jù)本工程導線懸垂串配串情況，懸垂線夾強度等級分別為60kN、80kN、100kN、120kN、160kN、 210kN。大垂直檔距時，一般需加裝預絞式護線條，因此80kN、100kN、120kN、160kN、210kN的懸垂 線夾要滿足加裝預絞式護線條