直線桿塔

直線桿塔是指用於架空線路直線段的桿塔。其導線用懸垂線夾、針型或支柱型絕緣子懸掛。交流特高壓輸電線路直線桿塔的設計形式主要採用貓頭型塔。導線呈中相“V”串邊相“I”串排列，中相導線與下相導線最小垂直距離為16m左右，兩邊相導線間最小水平距離為30m左右，因此可以將線路走廊減小到最窄，為節省線路走廊，減少拆遷費用，因此一般採用此種貓頭型系列直線塔。

基本介紹

• 中文名：直線桿塔
• 外文名：intermediatesupport
• 定義：用於架空線路直線段的桿塔
• 特點：其導線用懸垂線夾懸掛
• 學科：電力工程
• 領域：能源

特高壓交流直線桿塔的情況

交流特高壓輸電線路直線桿塔的設計形式主要採用貓頭型塔。導線呈中相“V”串邊相“I”串排列，中相導線與下相導線最小垂直距離為16m左右，兩邊相導線間最小水平距離為30m左右，因此可以將線路走廊減小到最窄，為節省線路走廊，減少拆遷費用，因此一般採用此種貓頭型系列直線塔。

直線桿塔的主要形式為貓頭塔，除靠近特高壓荊門變電站附近及漢江大跨越桿塔有部分桿塔形式為酒杯塔結構外，省內的諸多平原及丘陵地段皆為貓頭塔。現將貓頭型直線桿塔進行分析。

根據500kV輸電線路上的運行經驗，風偏問題除了要考慮設計風速、檔內垂直荷載、桿塔電氣間隙等問題以外，還應把重點放在絕緣子串的風偏角計算上，在500kV線路實際運行中發生過因風偏角過大而導致導線對塔身放電的現象。而風偏角的計算關鍵在於風壓係數的取值，對此將參照超高壓輸電線路的運行維護經驗為基礎進行討論。

湖北省境內的氣象環境情況

通常情況下，500kV線路最大設計風速換算至離地10m基準高時的風速為26.85m/s，從已建成投產的500kV 線路運行情況來看，大風導致倒桿的情況極少出現，所採用的設計風速能滿足該地區線路安全運行的要求，因此，1000kV 線路在湖北平原地區最大設計風速值取為27m/s。

採用以上的氣象資料最大風速為27.51m/s（百年一遇，10m高處），根據山區線路風速與氣象台站統計風速考慮1.1倍的係數，則風速為30.26m/s。為了便於比較風速值均折算到距地20m高的水平。

特高壓交流輸電線路的最大設計風速在平地和山區均已經超過了220kV、500kV和甘肅750kV的線路設計標準，即隨著電壓等級的提高，風速起算值也相應提高，桿塔荷載和風偏安全係數更大。500kV線路最大設計風速已經滿足IEC的2類標準（150年一遇），而對1000kV線路推薦的最大設計風速接近於IEC的3類標準（500年一遇）。折算到距地10m高的水平標準可以得出如下的最大風速的推薦值：平地27m/s；山地30m/s。

風偏校核現狀

導線舞動對線路風偏的影響

導線振動波沿導線呈“駐波”分布，波形為正弦波。而導線舞動實際上是一種複雜的垂直、水平和扭轉的三維運動，因此導線舞動的出現帶有明顯的隨機性，既有在覆冰和覆雪的導線上發生的，也有大跨越線段上發生的，也可在一般的線檔內發生。導線舞動機理研究認為：當導線受到橫向速度的風力作用時，導線將產生一個向上（下）加速度運動，即除了垂直運動外，還使導線受到一個空氣動力力矩的作用而產生扭轉和擺動，當扭轉運動的頻率與其垂直運動的頻率同步時，就會產生導線舞動和擺動。

一般振幅加大0.3～3m ，最大者超過10m，表現在桿塔固定點上就會是順線路方向的舞動和垂直線路的扭轉擺動，這是極易引起線路風偏的一個重要原因。根據以往經驗，在襄陽和荊門的部分地區存在有導線舞動區，在設計該線路走向時則避開了這些舞動區。

風速對導線風偏的影響

風速是導線風偏的必備條件，不同風速有不同的影響，風速在5～25m/s（4～8級）時易發生導線跳躍，但在二級氣象區內一般不會導致故障發生；大風易使導線發生不同期擺動，可能發生對附近物體或塔身的放電。特別是在微氣象微地區，當風向垂直導線軸向夾角>45°時，易形成擺動發生風偏。

在引起導線風偏的主要因素中，故障點高差、應力、線路的檔距、弧垂點與桿塔距離、懸垂串重量等均有著密切的關係。以重量最輕的21t雙聯合成絕緣子懸垂串為例，串長9750mm，整串結構高度11860mm，總重量為944kg。按照特高壓設計風速為27m/s估算，可以滿足運行要求。

在特高壓桿塔中因其線路絕緣子串更長，故相同風偏角情況下帶來的空氣間隙減幅更大。值得注意的是，在計算校驗風偏中，由於使用了合成絕緣子，其重量的減小和串長的增加對垂直檔距丘陵地區均是不利的，在計算允許搖擺角滿足要求的情況下，大風也容易發生風偏。在風比載計算時，多檔使用相同參數而忽略了風的不均勻性的事實，各種風荷載計算的準確性值得商榷，大多基於靜態力平衡原理而忽略了瞬態風的特性，對於風壓不均勻的影響因素考慮的不夠周全等。對於龍捲風或者飈線風的認識的氣候氣象資料的收集和區域劃分有待進一步加強，根據實際條件合理提高局部風偏設計標準。

總結

由於交流特高壓線路桿塔較高，檔距和垂直檔距、水平檔距也較大，線路不經過微氣象區。總體而言，交流特高壓線路發生風偏的可能性較小。經過在500kV線路長期運行的實踐中採用加裝重錘等輔助措施，對抑制風偏有一定的效果。另一方面，在設計時，對沿線氣象區的劃分及分段，可針對每一小段、甚至每一檔的具體情況採取相應的技術措施，同時適當加大線路部件的安全係數和設計裕度，並增加對導線風偏計算方法的研究。

由於風偏故障的發生常常帶有明顯的隨機性，應進一步深入開展對有關微地形對風速的影響、局部地區大風等災害性天氣規律的研究，從而提高線路設計水平和減少輸電線路風偏等故障的損失。由於國內專家曾提出過一些對策，但還未達到像防雷防污那樣成熟的程度，總的來說，不論從理論還是具體的實施上均在進一步深入研究當中。