[发明专利]重冰区同塔双回路输电线路设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路设计领域，尤其涉及一种重冰区输电线路设计方法。

背景技术

我国西南地区为水电资源富集地，是重要的清洁能源基地，受地理条件限制，大批梯级水电站主要集中在第一和第二阶梯交界地带，电站直接或间接采用500kV电力线路翻越崇山峻岭后送至交流特高压变电站或直流特高压换流站。这些500kV电力线路所经区域的特点主要表现在：第一，海拔高，覆冰重，交通差，地形地质条件复杂，冰雪灾害频发，受外部环境限制，线路按重冰条件设计的情况很普遍；第二，绝大多数地区属于少数民族地区，且自然保护区和风景名胜区多，人文社会环境复杂。随着水电输出线路的增多，往往在同一电力输送通道内需架设多回线路，线路走廊资源日渐稀缺，以至于传统上采用单回路架设的高海拔、重覆冰线路也有了采用同塔双回路架设的要求。

重冰区输电线路融冰脱落时往往会引起导线的上下振动，这一现象称为冰跳。由于无法准确把握不同工况下导线脱冰动力响应规律，从而缺乏重冰区同塔双回线路设计的方法，因而在重冰区采用同塔双回路架设方式在国内外尚无先例。近年来，国内外学者通过模拟试验和数值分析等方法对导线脱冰动力响应进行了大量研究，但其研究模型均采用忽略导线抗弯和抗扭刚度的3自由度杆系简化模型，且多数未考虑杆塔约束的影响，其研究方法和思路虽然为系统地把握导线脱冰动力响应规律进行了有益的探索，但由于其研究结论多数只给出了部分定性的结论，对于工程应用还有一定距离。

目前，我国输电铁塔设计中主要遵循的规程规范为GB50545-2010《110kV～750kV架空输电线路设计规范》和DL/T5440-2009《重覆冰架空输电线路设计技术规程》。其中，《110kV～750kV架空输电线路设计规范》提出对输电线路设计工作的基本原则，《重覆冰架空输电线路设计技术规程》则适用于同塔单回路重冰区架空输电线路设计和同塔单、双回路中冰区架空输电线路设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种重冰区同塔双回路输电线路设计方法，解决现有技术中在重冰区不能采用同塔双回路设计的技术问题。

《重覆冰架空输电线路设计技术规程》的附录A--规程的用词说明部分明确记载：

A.0.1为便于在执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：

1、表示很严格，非这样做不可得用词：正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”。

2、表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”。

3、表示允许稍有选择，在条件许可时首先应该这样做的用词：正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”。

4、表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词：采用“可”。

因此，本发明中的用词也遵循上述《重覆冰架空输电线路设计技术规程》的附录A--规程的用词说明。

本发明解决其技术问题所采用的重冰区同塔双回路输电线路设计方法，包括：

A.利用有限元分析软件建立包括铁塔、导地线、绝缘子串、间隔棒、覆冰荷载、脱冰荷载、风荷载和同时气温在内的多档精细化塔线耦合模型；

B.利用步骤A建立的塔线耦合模型，得到导地线在覆冰荷载、脱冰荷载、风荷载和同时气温组合工况作用下的静力平衡状态，与理论计算值进行对比，验证塔线耦合模型的正确性；

C.确定塔线耦合模型正确后，利用步骤A建立的塔线耦合模型，分别模拟不同脱冰工况下导线脱冰跳跃动态过程，总结出脱冰过程中重冰区输电线路脱冰动力响应规律：

C1.冰跳高度和横摆距离规律：

(1)导线的冰跳高度正比于覆冰厚度、连续档数、档距和脱冰率，反比于导线截面积；

(2)导线脱冰时的横摆距离正比于覆冰厚度、连续档数、风速、水平档距和脱冰率，反比于导线截面积，且采用V型绝缘子串比采用I型绝缘子串的横摆距离大；

C2.杆塔动力荷载变化规律：

(1)脱冰过程中连续档内直线塔和耐张塔沿线路方向的荷载均小于按《重覆冰架空输电线路设计技术规程》计算得出的静力标准荷载，且其不平衡张力随档距差增大而增大；

(2)脱冰过程中直线塔和耐张塔水平方向和垂直方向的荷载均大于按《重覆冰架空输电线路设计技术规程》计算得出的静力标准荷载；

(3)对于两侧均为非连续档的耐张塔，其不平衡张力按《重覆冰架空输电线路设计技术规程》中最大使用张力的百分数计算得出静力标准荷载后，再按《重覆冰架空输电线路设计技术规程》中规定的相应脱冰率进行验算，从计算得出的静力标准荷载与验算值中取大值；