复合横担在油田110 kV输电线路上的应用

胜利油田电力管理总公司

复合横担在油田110 kV输电线路上的应用

郑春生

胜利油田电力管理总公司

针对胜利油田110 k V输电线路存在的对地安全距离不够的问题，对杆塔结构进行简化设计。使用“4只复合绝缘子+2只复合横担”组合型式，简化原有杆塔结构，提升导线悬挂高度，调整交叉跨越距离。复合横担绝缘子具有良好的抗弯曲性能和防脆断性能，以及防污能力强、耐冲击等特点，在孤五线现场应用10年来效果较好。该方法施工简便，成本费用低廉。

复合横担；输电线路；杆塔；安全距离；荷载

胜利油田110 k V输电线路建设年代久远，部分是油田设计院[1979]定型设计，设计直线杆有Z-18，Z1-21、Z2-24、Z3-27四种杆型，采用钢筋砼电杆双杆组装。

20世纪80年代建设期间多为空旷盐碱地，线路防护区开阔。后随城乡社会经济发展和城市建设步伐的加快，多处线路导线对地、构筑物和林木等距离严重不足，不能满足规程规定的安全距离要求，特别是直线杆Z-18（呼称高度13 m），直线跨越杆Z1-21(呼称高度16.9 m)两种杆型因对地距离不足引发多起线路跳闸事故。

结合国内外复合绝缘产品的技术发展和实际运用情况，2004年开始与电力修造厂合作，采用“复合绝缘子+复合横担”方式，对线路杆型结构进行简化改造，改变导线悬挂方式，提升杆塔呼称高度，以满足导线对地安全距离。

1 杆型结构简化设计及稳定性分析

1.1 直线杆型的基本结构

直线杆Z-18采用Ø230 mm上下两段拔稍双杆，结构为水平排列布置，无横梁（叉梁）型式，杆型高度为18 m，适用于LGJ-150型导线。拉线使用4根GJ-70钢绞线，对地夹角60°。杆塔基础采用底盘、拉盘直埋方式。

杆塔上部由导线铁横担HZC-450-1（总长9 m，总重150.5 kg）、1根横拉杆及4根斜拉杆（拉杆为Ø16 mm钢筋及调节螺栓等）组成。

1.2 杆塔简化思路及设计

（2）选用实心复合横担绝缘子替代悬挂导线的横担及横拉杆、斜拉杆等组件，采用“边相复合横担绝缘子+中相复合悬式绝缘子”型式悬挂导线。

两个边相选用1只复合横担+1只棒形悬式复合绝缘子，呈“∠”型布置。复合横担水平安装，固定在电杆适当高度，起到原边相铁横担作用，用于支撑导线；棒形悬式复合绝缘子起斜拉杆作用。

中相选用2只棒形悬式复合绝缘子，呈“∨”型布置悬挂中相导线。在杆塔顶端加装铁横梁，用于固定“∨”型绝缘子串。

为确保杆塔整体稳定性，在杆塔中部加装铁横梁，以防杆塔位移变形，发生迈步及杆身扭曲。简化设计后杆塔整体结构呈“H”型，如图1所示。

图1 直线杆Z-18结构简化

（3）边导线保护角核算。提高架空避雷线悬挂高度，双避雷线悬挂点上移，规程规定[1]杆塔上避雷线对边导线的保护角一般为20°～30°。

由于杆塔采用对称双避雷线，中导线位于两避雷线中央，不做保护角核算，只需考虑边导线[2]。

按照避雷线支架安装高度2.7 m，复合横担（导线悬挂点，导线呼称高）安装在原导线横担横拉杆位置高1.5 m处进行核算，边相导线保护角在避雷线保护范围内，导线悬挂高度应提升3.2 m。

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1.3 稳定性分析

简化设计的杆塔承受的风荷载、覆冰荷载及导线避雷线张力等可变荷载没有变化；而承受的杆塔自重荷载、导线避雷线绝缘子金具的重力等永久荷载，由于导线铁横担及拉杆等取消而变小，即垂直于地面方向作用于杆塔上的所有重力荷载（垂直荷载）变小，横向荷载与纵向荷载基本不变。

杆塔的简化设计其整体结构和型式没有改变，杆塔、拉线基础也没有变动，因而杆塔稳固的基础不变。

2 复合横担设计及技术参数选定

复合横担绝缘子结构由连接底座、护套、芯棒、伞裙和挂头组成。连接底座是由金属材料经加工焊接而成的，它是复合横担绝缘子与杆塔金具连接部件，承受着复合横担绝缘子在运行过程中各种力作用下的弯曲负荷[3-4]。挂头采用铸铝件，并具有拉环，直接与导线绑扎固定。护套、芯棒、伞裙的功能、材料及制作工艺与棒形悬式复合绝缘子基本相同。

产品技术参数如下：

（1）复合横担。结构高度1 580 mm，绝缘距离1 260 mm，芯棒直径60 mm，质量21.5 kg。固定导线的端部有拉环，与斜拉绝缘子“U”型端头配合使用。

（2）斜拉绝缘子。结构高度1 490 mm，绝缘距离1 260 mm，芯棒直径18 mm，质量4.8 kg，两端采用“U”型金具。

避雷线使用高度为2.7 m的槽钢铁帽支架支撑。

3 试验及挂网运行

2004年以来，使用保定电力修造厂生产的FHD-110/10（带拉环）复合横担，将“导线铁横担+3只复合（瓷）绝缘子”改为“4只复合绝缘子+2只复合横担”组合型式，使导线悬挂点提高3.0～4.5 m左右。

2004年5月在110 k V孤五线15#、34#、40#、41#四基杆塔试点施工试验，结构满足了导线驰度对构筑物的安全距离，降低了杆塔上部荷载，经过10年试验运行效果良好。目前，在110 k V输电线路上已有65基杆塔130支复合横担在网运行。

4 杆塔简化结构的优点与改进

4.1 丰富了杆型型式

杆塔使用复合横担以简化结构设计，对于110 k V双杆取消导线铁横担，降低了杆塔上部承受荷载，优化杆塔型式，丰富了线路杆型型式。同时，110 k V线路使用单杆设计，导线采用复合横担悬挂，具有很强的应用价值。

4.2 降低了线路改造成本

复合横担绝缘子与原来采用增加杆塔等方式处理交叉跨越问题相比，能有效地利用狭窄的走廊并降低杆塔高度，施工简便易行，可节约大量的人力、物力和财力。

4.3 需进一步优化定型

大截面导线绑扎在运行中存在隐患，因而横担挂头采用上、下两个拉环，以改变导线绑扎形式，用线夹固定导线并悬挂于挂头下拉环。杆塔中部加装的固定铁横梁采用槽钢或“工”字钢。

5 结论

（1）复合横担绝缘子抗弯曲性能好，防污能力强，抗冲击能力强，防震和防脆断性能好，安装方便，可免维护，不需人工清扫，运行安全可靠性高。

（2）采用“4只复合绝缘子+2只复合横担”组合型式，简化原有杆塔结构，提升导线悬挂高度，调整交叉跨越距离是可行的；同时，其施工简便，成本费用低廉。

（3）复合横担的运行维护经验需要进一步积累，运行年限有待于研究，以确定合理的运行时间。

[1]交流电气装置的过电压保护和绝缘配合：DL/T 620—1997[S]．北京：中国电力出版社，1997.

[2]张殿生．电力工程高压送避雷线路设计手册[M]．2版，中国电力出版社，2003：123-123.

[3]标称电压高于1 000 V的交流架空线路用复合绝缘子：定义、试验方法及验收准则：GB/T 19519—2004[S]．北京：中国标准出版社，2005.

[4]高压线路用有机复合绝缘子技术条件：JB/5892—91[S]．北京：机械科学研究院出版社，2001.

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.022

郑春生：高级工程师，1988年毕业于承德石油学校工业企业电气化专业，现任胜利油田电力管理总公司首席专家，从事电力生产技术管理及电网运行工作。

2015-06-30

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