重冰区特高压酒杯型钢管塔设计及试验

ZB1酒杯型钢管塔是我国第1基应用于重冰区线路工程的特高压单回路铁塔。整塔采用钢管结构,仅在地线顶架采用角钢。钢管最高材质为Q345,全部采用插板和锻造法兰联接;在ZB1塔结构设计过程中,对杆塔塔型优化、节点构造、埃菲尔效应、钢管构件杆端弯矩等进行了研究,完善了铁塔设计。ZB1酒杯型钢管塔成功地通过了真型试验,表明我国特高压杆塔尤其是重冰区杆塔在设计、加工等环节有了可靠保障,可在特高压工程中进一步应用。     

钢管混凝土构件在输电线路大跨越铁塔中的应用

输电线路大跨越钢管塔的结构规模较大时,钢管的局部稳定是设计中的难题,径厚比限值的规定是对此问题的具体要求。为符合规定,设计中通常需增大钢管壁厚,从而产生厚板加工困难、层状撕裂、单件质量过大以及经济指标不理想等问题。在舟山370 m高塔的设计中,对大尺寸钢管采用了钢管混凝土构件,从根本上解决了上述问题。此类复合构件中,混凝土约束了钢管的变形,防止钢管过早发生屈曲;而钢管的限制又可以避免混凝土过早开裂。采用钢管混凝土构件,大大地减少了钢材的耗量,经济效益较好。因此,对于工程地质条件较好的情况,输电线路大跨越钢管塔的主材采用钢管混凝土构件是一个比较合理的方案。     

超/特高压交流同塔四回钢管塔设计及试验

双回1 000 kV与双回500 kV同塔并架四回路SSZT2塔,是我国乃至世界上迄今为止应用于一般线路工程的单塔输送容量最大、高度最高、荷载最大的输电钢管塔。钢管最高材质为Q420,钢管全部采用插板和锻造法兰联接,首次应用强度级差高颈锻造法兰;在SSZT2杆塔结构设计中,对杆塔结构型式、风振系数、埃菲尔效应、钢管构件杆端弯矩等进行了专项研究,完善了超/特高压同塔多回钢管塔的设计,并通过了真型试验。试验表明我国超/特高压同塔多回钢管塔在设计、加工等环节有了可靠保障,可在特高压工程中进一步应用。     

特高压钢管塔锻造法兰优化设计研究

钢管塔在特高压工程中的推广应用对钢管塔的可靠性与经济性提出了新的要求。通过分析比较钢管塔与角钢塔的塔材组成,并结合钢管塔的结构特点,提出了通过降低联接件比重实现进一步提高特高压钢管塔经济性的方法。详细分析了目前特高压钢管塔锻造法兰的应用情况,提出锻造法兰精细化设计的新方法,并结合超/特高压同塔4回钢管塔的设计进行了各种方法的可行性和经济性分析。研究表明：在特高压钢管塔设计中,通过应用强度级差与布置优化、结合锻造法兰进行钢管选材等综合措施,最大程度的降低锻造法兰的比重,能够进一步提高特高压钢管塔的经济性。     

1 000 kV特高压新型钢管及角钢混合塔的设计研究

由于钢管塔优越性显著,中国1 000 kV特高压双回输变电工程基本采用钢管塔结构。然而钢管塔加工工艺复杂、质量要求高、施工难度大,尽管已经采用标准化设计,钢管塔的产能仍很难满足需要。以皖电东送工程为例,参考特高压钢管塔的设计条件,规划设计了新型钢管及角钢混合塔,下横担以上杆件全部采用角钢材料;优化设计了塔身主材钢管变角钢截面处的过渡节点,比较了钢管塔和混合塔2种塔型的动力特性,并开展了经济指标的分析。在保证安全运行的前提下,论证了新型混合塔的可行性,使得杆件中角钢比例大幅增加,钢管比例相应减少,有效缓解钢管应用于输电塔产能不足的问题。     

220\110kV四回路窄基钢管塔真型试验

GSSZ2窄基钢管塔是河北南网第一基220\110kV四回路钢管塔真型试验,根开5.072m,塔高78.7m,重量38.7t,依照《架空线路杆塔结构荷载试验》DL/T899-2004开展试验,分别进行了大风、锚线、断线等7个工况试验。试验表明:GSSZ2塔的位移测试结果满足相关规范的变形要求;应变测试结果基本与计算相符,没有超构件承载力,验证了窄基钢管塔的设计是安全可靠的;试验还验证了锻造法兰在220kV窄基钢管塔中能有效的传力,由于其能降低焊接工作量和提高加工效率等优点,建议以后常规电压等级钢管塔设计中,在法兰厂家生产能满足供货需求的前提下,可推广应用;GSSZ2塔主材采用钢管,横担以及其它斜材采用角钢,角钢与钢管通过节点板连接,试验验证安全可靠。因窄基塔跟开小,塔身宽度小,在单侧断线工况下,扭转位移较大,应合理设置隔面,提高窄基钢管塔抗扭刚度。     

架空输电线路高塔跨越森林的研究

从钢管构件受力分析与实例验证两方面,研究钢管塔的优越性及其在跨越森林地区应用的可行性.结论为:500kV输电线路,由于其荷载较大,跨越森林地区使用钢管塔具有明显的优势;塔型对比分析显示,质量超过20 t的角钢塔使用钢管时,其质量可减少20%～35%,造价明显降低;钢管塔占地面积小,在选择塔位时具有优势.     

Q460特高压双回路钢管塔真型试验分析

SZ2U钢管塔为使用Q460高强度钢材的1 000 kV同塔双回路直线型钢管真型塔,塔全高103.6 m,单基塔质量132 t。依据标准DL/T 899-2004《架空线路杆塔结构荷载试验》,在正常大风、锚线、断线等8 个试验工况下对其进行试验,试验结果表明：SZ2U钢管塔的位移测试结果满足变形要求,应变测试结果没有超过构件承载力,说明试验塔强度和刚度均符合设计要求,并有一定的安全储备;同时节点构造和法兰连接安全可靠。特高压输电钢管塔设计中采用Q460 高强度钢材,既能满足设计要求,又能减轻塔重,建议在实际工程中试点应用。试验同时对输电钢管塔主材的次弯矩进行了真型塔测量,通过实际测量值与理论分析对比,得到输电钢管塔变坡处以下主材的次弯矩效应比较显著,建议工程中建立有限元模型进行强度校核,必要时采用考虑节点刚度的有限元模型。     

输电线路一个耐张段的体系可靠度

作为高负荷电能输送的载体,输电塔一线体系是一项重要的生命线工程。根据跨越高速铁路输电线路对此铁路安全影响的特点,提出跨越高铁输电线路体系可靠度计算的四层次子体系递归计算方法,并对一个典型角钢杆塔输电线路的一个耐张段和一个典型钢管杆塔输电线路的一个耐张段的体系可靠度进行分析。结果表明:提出的四层次子体系递归计算方法是可行的;钢管塔线路体系的可靠度大于角钢塔线路体系;钢管塔线路体系的可靠度由秆塔构件的可靠度控制;输电线路一个耐张段的体系可靠度可通过提高杆塔构件设计的重要性系数、折减直线塔档距或折减转角塔角度来提高。     

直流跨越杆塔选型与结构优化

大跨越高塔是以风荷载为控制设计的高耸结构, 风荷载引起的弯矩甚至起决定作用。角钢构件与钢管构件相比, 其最主要的是风载体型系数比钢管大, 这也是角钢塔耗钢量高的主要原因。所有规格的角钢杆件均要进行稳定强度折减验算, 而对常用规格的钢管而言几乎无需进行稳定强度折减验算。钢管材料各向同性, 不存在强轴、弱轴之说, 加之钢管的回转半径、截面刚度比角钢大, 稳定性能大大优于角钢。并且跨越塔钢管方案总体价格比角钢方案低。因此, 在三沪直流大跨越工程中, 选择了钢管塔结构, 塔身腹杆采用刚性腹杆, 在塔头与塔身连接处设置水平横隔面。     

Brief Introduction to High Tower Structure Design for Large Crossing

1.0verviewl.Sincel958,ECEPDIbegant0designthehighcrossingt0weracrosstheYangtzeRiver,on22OkV.Uptonow,therehavebeenapproximately20setsofhighcrossingtowersdesignedbyECEPDI,settinguponthebothsidesoftheYangtzeRiver,theHuaiheRiver,theHuangpuRiverandtheYongjiangRiver.Theselargecr0ssingprojectscarrylinesofthedesignedvoltagefrom22OkVto500kVhavingtheheightfromlO0mt0200m.l.llnconformitywithdifferenttechnicalrequirements,climate,terrainandgeol0gicconditions0fdifferentprojects,ECEPDIhasdesigned…     

特高压钢管塔线路带电作业间隙放电特性研究

随着特高压工程的建设和发展,钢管塔已大量投运到实际特高压线路工程中。为保证特高压钢管塔线路带电作业的安全开展,仿真计算并对比分析了特高压钢管塔、角钢塔塔身周围的电场分布情况。以1∶1钢管塔模型试验获得各种典型带电作业工况下的操作冲击放电特性,确定了各工况下带电作业的安全距离。通过钢管塔和角钢的冲击放电试验,对比分析了2种塔型结构的操作冲击放电特性。研究成果可在特高压钢管塔同塔双回线路带电作业中提供技术支撑。     

特高压输电线路钢管塔计算模型的选择

特高压钢管塔按整体空间桁架简化模型,采用杆单元进行受力计算,由于假定杆件只承受轴向力而忽略杆端弯矩作用,使得计算结果与实际情况存在差异。以1000kV淮南—上海(皖电东送)输变电工程特高压同塔双回钢管塔为分析对象,采用铁塔设计通用程序的杆单元、有限元计算通用软件ANSYS的梁杆混合单元和梁单元3种计算模型,对钢管塔的静、动力性能进行了分析和比较。结果表明:由3种单元模型计算的主材轴力、杆塔动力特性基本一致;梁杆混合单元模型与梁单元模型计算的主材杆端弯矩接近。建议特高压钢管塔的受力计算,采用梁杆混合单元模型的整体空间桁架法。     

1000kV淮南—上海输变电工程同塔双回钢管塔风振控制

以1000kV淮南—上海(皖电东送)输变电工程同塔双回钢管塔为研究对象,对风荷载作用下杆塔的整体振动以及局部钢管杆件的涡激振动的控制措施,分别采用数值仿真和风洞试验进行了研究。针对整塔的风振,提出采用粘弹性阻尼器并联于钢管主材外侧控制弯曲振动、调谐质量阻尼器置于横担端部控制扭转振动的新型联合控制方案;针对局部钢管杆件的横风向涡激振动,提出采用螺旋形扰流线的控制方案;并给出控制装置的关键技术参数的设计方法。控制措施易于工程应用,在一定的参数下,塔顶处顺风向位移和加速度响应可降低30%,杆件横风向振动基本消失,钢管塔的这2类风振得到有效抑制。     

我国输电线路杆塔结构研究新进展

特高压电网的建设、输电新技术的推广应用给输电线路杆塔的研究提出许多新的课题,安全可靠、经济合理是杆塔结构研究的主要目标和方向。文章介绍了我国输电线路杆塔结构近年来在荷载取值、节点构造、结构优化、风致振动(塔线耦合振动和钢管塔微风振动)以及新材料应用(高强钢、钢管、耐候钢和冷弯型钢)等方面的研究进展以及工程应用情况。并根据研究现状和社会经济发展需求,提出我国杆塔结构在设计理论和方法、承载性能试验以及新材料应用、新塔型等方面需要进一步研究的内容。     

特高压钢管塔主材长细比及径厚比的取值

文章选取1000kV淮南—上海(皖电东送)输变电工程的典型同塔双回钢管塔为研究对象,建立其梁杆混合单元的有限元模型,对塔身主材的应力进行了计算。结果表明杆端弯矩对主材应力的影响程度与其长细比密切相关。通过统计分析,给出了长细比与应力的对应关系。通过分析计算结果及对比国内外设计标准,提出了钢管塔压弯主材圆管截面的径厚比取值建议。研究结果可为我国特高压钢管塔的结构优化提供参考。     

500 kV马鞍山大跨越工程跨越塔电梯的设计与应用

华东电网500 kV 滁马线马鞍山大跨越工程跨越塔塔高257 m, 是国内目前投运的最高的输电线路钢管塔。塔体中央设置封闭式电梯井筒, 内部配置下置式永磁同步无齿轮曳引机变频电梯, 电梯提升高度达到了240m。铁塔结构的方案布置、设计和电梯形式的选用、设计等方面为输电线路大跨越结构电梯的选型和设计可提供借鉴。