两型三新设计实施专业方案.docx

灵州-绍兴800kV特高压直流输电线路工程包1（宁东换流站-红井子乡东南（宁陕省界）“两型三新”设计实施方案 08月灵州-绍兴800kV特高压直流输电线路工程包1（宁东换流站-红井子乡东南（宁陕省界）“两型三新”设计实施方案批 准： 审 核：校 核： 编 写： 目 录1.“两型三新”基础内涵和内容11.1 建设“两型三新”输电线路背景11.2 “两型三新”设计指导文件11.3 建设“两型三新”输电线路目标和总体要求22.“两型三新”设计实施方案32.1 路径优化32.2 导线选型122.3 极间距优化122.4 绝缘配合和接地132.5 绝缘子串和金具132.6 塔型选择182.7 杆塔计划和经济档距182.8 大规格高强角钢应用222.9 结构设计优化222.10 杆塔设计创新252.11 防腐、防盗及登塔方法282.12 基础优化设计292.13 采取多个环境保护和水土保持方法311.“两型三新”基础内涵和内容1.1 建设“两型三新”输电线路背景“两型三新” （资源节省型、环境友好型，新技术、新材料、新工艺）输电线路建设是国家电网企业落实落实科学发展观关键实践，是标准化建设关键组成部分，是资产全寿命管理在基建工作中关键表现。近几年来，国家电网企业基建标准化建设深入推进，结果丰富，逐步形成以“三通一标”为基础，以“两型一化”、“两型三新”为载体，以“建设项目全寿命周期管理”为引领三个台阶，并得到应用实施。国家电网企业基建部自7月以来，周密组织、加强协调，组织相关单位和教授开展了“两型三新”线路建设相关工作。国家电网企业1号文相关转变电网发展方法、加紧电网建设意见（国家电网办1号）明确，要“大力开展两型一化变电站和两型三新线路建设”。国家电网企业基建部在输电线路通用设计基础上，强化应用全寿命周期管理理念，开展“两型三新”输电线路试点工程设计和建设工作，研究、编制了国家电网企业“两型三新”线路设计建设导则，组织各网、省企业全方面开展试点工程建设，取得丰富结果。 1.2 “两型三新”设计指导文件我院定时组织工程组设计人员跟踪学习国网企业“两型三新”、基建新技术方面相关文件，要求在设计全过程以上述文件为指导，应用全寿命周期理念开展各项设计论证工作。“两型三新”设计关键指导文件以下：国网企业基建技术189号相关征求对国家电网企业“两型三新”线路设计建设导则（征求意见稿）意见通知。国家电网企业“两型三新”线路设计建设导则。国家电网办1号相关转变电网发展方法、加紧电网建设意见。国家电网基建技术113号相关深入加强“两型三新”电线路工程建设试点工作通知。国家电网基建技术143号相关做好“两型一化”变电站和“两型三新”输电线路建设工作总结通知。国家电网基建286号相关全方面开展“资源节省型、环境友好型，新技术、新材料、新工艺”试点输电线路建设通知。国家电网基建26号相关全方面实施“两型三新”线路设计建设工作通知。国家电网基建1553号相关印发通知。国家电网基建技术384号相关印发通知。国家电网基建1059号相关深入深入加强输变电工程通用设计和新技术等应用工作通知。1.3 建设“两型三新”输电线路目标和总体要求建设“两型三新”输电线路目标是：落实项目全寿命周期管理理念，推广应用新技术、新材料、新工艺，在确保输电线路功效可靠前提下，节省走廊资源，提升线路输送容量，降低建设和运行总体成本。建设“两型三新”输电线路总体要求是：技术创新、安全可靠、经济合理、节省环境保护。设计理念上，落实科学发展观，应用全寿命周期理念，推行标准化设计，提升单位走廊输送容量，提升输电线路建设效率和效益。设计标准上，遵照输电线路通用设计总体标准和差异化计划设计标准，在现有设计规程、规范基础上，深入优化创新，推广应用多年成功理论研究、试验结果和工程实践经验。设计方法上，综合考虑工程建设成本和运行维护成本，合理确定整个输电工程可靠度，从路径选择、气象条件、导地线选型、绝缘配合、金具选择、杆塔排位、杆塔计划、杆塔和基础设计等步骤进行多方案综合比选和优化，实现线路各部分（导地线、绝缘子、金具、杆塔、基础等）功效协调、寿命周期协调，加强技术集成应用，加强系统统筹优化，削短“长板”、补长“短板”。 2.“两型三新”设计实施方案2.1 路径优化2.1.1 路径选择标准本着“资源节省”和“环境友好”标准，在路径选择时实践“四个衔接”、“三沿”、“三化”和“直进、直出、直转、归并整齐”等一系列科学、友好新思绪。具体到本标段路径选择，关键遵照以下标准：(1)在现场及收资调查时，对线路经过走廊周围村落民房、风电场、矿区、油井、道路、铁路及滴灌等地物设施进行具体正确调查；(2)在路径优化选择时，充足表现以人为本、保护环境和可连续发展友好意识，应尽可能避免大面积拆迁民房，避开已建及计划中滴灌设施；(3)在线路经过矿区时，综合考虑沿已建定武高速平行走线，以最大程度降低压覆矿产资源；(4)在路径优化选择时，结合风电场实际情况及地方政府意见，在优化路径同时，降低对计划风电场影响；(5) 在路径优化中，充足表现以人为本、友好社会及保护环境意识，线路经过地域十分干旱，生态系统脆弱，应尽可能避让植被相对密集区域，降低对生态环境破坏。(6) 路径方案在靠近现有等级公路及简易公路时，不仅考虑改善交通条件，方便施工和运行，也要避免对其它设施影响，预防迁移费用增加。(7) 充足考虑地形、地貌，避免大档距、大高差、相邻档距相差悬殊情况。(8) 避让易形成风灾、冰灾及塔位冲刷微气象、微地形区域。(9) 在经济合理前提下尽可能避开恶劣地质区、及险恶地形段。(10) 对已建、在建电力线路尽可能按高跨处理，并对计划电力线路预留通道和跨越位置。2.1.2 应用高清卫片、航测和海拉瓦技术优化路径伴随科技进步，我院多年来已在220kV及以上线路工程中全方面推广应用全数字化航空测量和海拉瓦技术，含有丰富航片、高清卫片选线和路径优化经验。关键表现在：2.1.2.1 换流站至华罗330kV双回线段该段关键障碍物为在建风电场，依据航飞图进行了路径优化，以愈加合理避让风机、龙源风电场110kV升压站及其项目部。具体见下图。图2.1-1 线路穿越龙源风电场图2.1-2 路径优化调整航片图2.1.2.2 华罗330kV双回线至定武高速段依据现场勘查，结合压覆矿产评定汇报及批复意见，新乔井田以西、京能风电场至定武高速段（即原可研路径平行330kV段）线路，能够进行局部优化，该段沿线关键障碍以下：1、京能风电场（已建）；2、烟墩山周围村落；3、华电宁东矸石电厂罗山330kV双回送电线路。本阶段该段路径方案进行了以下优化。京能风电场北侧转角向东移至风电场东北角处，由此完全避开京能风电场，再者跨越宁东矸石电厂罗山330kV双回送电线路较易；线路再从京能风电场东北角右转向南至定武高速北侧、新乔井田以西，再沿定武高速北侧转折平行走线。图2.2-3 线路跨越矸石电厂-罗山330kV线路具体优化详见下图所表示。图2.1-4 路径优化调整航片图2.1.2.3 定武高速至宁陕省界段依据航飞图，结合初勘情况，该段沿线关键障碍以下：1、定武高速、及其北侧滴灌、强滩110变及进出线路等；2、周家场村落及其新开农田；3、银仪风电场；4、红井子乡至宁陕省界段零星油井5、和包2接头点本阶段该段路径方案进行了以下优化。1、在考虑高速公路隔离栅30m以外要求基础上，结合压覆矿产评定汇报及批复意见，尽可能靠近高速走线，并考虑定武高速北侧滴灌、强滩变及其进出线路影响；2、线路避开了周家场村落及其新开农田；3、结合红井子乡至宁陕省界段零星油井分布及银仪风电场风机分布，进行局部路径优化；4、和包2设计单位协调后，将接头点南移，以使整体路径更顺畅。图2.1-5 线路穿越银仪风电场图2.1-6 线路避开采油井图2.1-7 线路穿越南洼村南部图2.1-8 本标段终点宁陕交界处具体优化详见下图所表示。图2.1-9 定武高速至宁陕省界段优化（1）图2.1-10 定武高速至宁陕省界段优化（2）图2.1-11 定武高速至宁陕省界段优化（3）经过卓有成效路径优化，从根本上实现了资源节省和环境友好。后续设计阶段中还将采取全数字化航空测量和海拉瓦技术深入从每个塔位细节进行优化设计，降低工程造价，提升设计效率。2.1.3 路径选择时注意避让不良地质、易覆冰、大高差等地域线路路径尽可能避让已经有多种矿产采空区、不良地质和覆冰严重地段。耐张段长度不超出10km，避开大档距、大高差、相邻档距悬殊地段。当无法避开时，在档距、高差相差悬殊山区缩短耐张段长度；在相邻档距相差悬殊地段，提升一级杆塔使用条件，提升线路安全度。转角和塔位选择时注意避让易形成冲刷地段。2.2 导线选型本工程导线选择相关控制指标关键参考中国外其它电压等级相关标准、已建线路设计运行经验、相关特高压直流关键技术研究结果、环境保护要求，并结合工程具体情况，经综合分析比较后确定本工程采取1250mm大截面导线。2.3 极间距优化依据电科院最新研究结果、塔头空气间隙、V串部署，结合本标段气象条件，极间距取值以下：轻、中冰区直线塔最小极间距海拔（m）盐密（mg/cm）500100015000.0818.318.318.719.60.1519.619.620.221.3注：此表采取直线塔绝缘子串V串夹角85。当V串夹角大于85时，极间距离要合适增大。为了工程设计、加工、运行方便，提议1500m以下海拔，轻、中冰区直线塔最小极间距离取20m，1500m及以上海拔取21m。轻、中冰区耐张塔最小极间距离海拔（m）盐密（mg/cm）500100015000.08141415160.1514141516注：耐张塔根据导线表面电场强度增加6%，从海拔0m起算，每增加1000m，可听噪声增加2.2dB计算。为了工程设计、加工、运行方便，提议本工程轻、中冰区全线耐张塔最小极间距离取16m。2.4 绝缘配合和接地本标包线路为中、重污区，盐密0.08mg/cm2和0.15mg/cm2。经过对各类绝缘子积污特征及污耐压特征分析，推荐悬垂串均采取合成绝缘，V串结构；耐张串采取4联550kN级瓷或玻璃绝缘子，中污区每联72片，重污区每联83片；跳线串采取160kN级合成绝缘子V串结构。本工程在有中、重腐蚀地段接地采取铜覆钢接地。2.5 绝缘子串和金具2.5.1 串型选择和防掉串方法800kV直流特高压输电线路选择大截面、多分裂导线，导线荷载大，串型结构复杂，所以，选择合理绝缘子串型和金具是十分必需。经过具体分析I型和V型悬垂绝缘子串特点，从其绝缘强度、电压分布、极间距离及绝缘子串价格等方面作了比较分析，认为采取V串能够减小极间距离，缩小走廊宽度，降低拆迁量、降低对生态环境破坏，含有愈加好综合经济性能。所以，特高压直流输电线路悬垂串推荐采取V串。2.5.2 提升V型串外侧肢可靠性方案外侧肢单联部分金具加强方案，结构简单，造价增加较低，含有很好技术经济优势。依据对哈郑线和本工程类似地形段施工图数据分析，结合本工程地形特点，根据26%直线塔采取单肢单联串配置时，对各技术方案经济性比较表明，采取外侧肢单联整肢金具加强方案费用最低，提议采取。2.5.3 标准化依据国家电网企业正在编制800kV特高压直流线路标准化金具相关要求，串型计划时关键考虑串型结构、挂点、绝缘子吨位、型式等原因，不再考虑区分绝缘子串长，含有更广泛适用性，也简化了招标采购。对本工程拟采取标准化悬垂串型初步计划以下：本工程标准化串型计划表气 象 区编 号单肢绝缘子强度轻、中冰区8V1-50-30H13008V1-50-42H14208V1-50-55H15508V2-5065-24H22408V2-5065-30H23008V2-5065-42H24208V2-5065-55H25508P12-5065-55H25508P22-5065-55H25508V2S-5065-84H28408V32-5065-42H34208V32S-5065-55H355020mm重冰区8V1-50-42P14208V1-50-55P15508V21-5080-42P24208V21S-5080-42P24208V21-5080-55P25508V21S-5080-55P25508V31S-5080-55P3550依据国家电网企业正在编制800kV特高压直流线路标准化金具相关要求，对本工程拟采取标准化耐张串型初步计划以下：耐张串型初步计划标准串型气象区编号绝缘子强度串长（N为片数）轻、中冰区8N42-5065-55P455064537003+N2408N42-5065-55PR455065827132+N2408N3-5065-76P376057536203+N280注8N2-5065-30P23004120+N19520mm重冰区8N42-50100-55P45505907+N240注：760kN盘型绝缘子结构高度暂按280mm，以最终招标结果为准。2.5.4 联塔金具改善联塔金具是将悬垂或耐张绝缘子串连接到铁塔横担上一个金具，是决定送电线路安全运行关键原因。除要求有足够机械强度以外，更需要它能灵活地转动、耐磨损等。绝缘子串需要在两个正交方向上运动，所以要求连塔金具能在两个正交方向上灵活转动。经过对常见三种联塔金具：UB挂板、耳轴挂板和GD挂板特点和运行经验分析，从简化挂点设计和施工方便角度考虑，悬垂V串挂点金具采取EB耳轴挂板，耐张串挂点金具提议采取GD挂板。在GD挂板使用上，向上线工程中碰到过当转角度数大于60耐张塔导地线挂线角钢和挂线金含有磕碰现象，图所表示：导线挂线角钢和挂线金具碰磕图本工程设计中应该对此问题加以重视，在GD挂板用于大转角时，需注意预防和GD挂板联接U形挂环和挂线角钢发生碰撞，在设计时挂孔至螺栓中心距离和挂线角钢端部需配合，使U型挂环在转动45情况下，和挂线角钢仍保持一定裕度。将挂线角钢端部至挂孔之间间距缩短，以满足大转角需要。或更换为新型金具，将挂点金具GD挂板螺栓中心和挂孔之间距离加长到最少40mm。 2.5.5 新型整体式联板悬垂串中关键是分裂联板选型，中国西北地域建设超高压750kV输电线路，六分裂联板采取了组合联板和整体联板两种型式，各有利弊。整体联板型式稳定性好，金具零件少，结构简单；组合联板型式可使悬垂线夹摆动更为灵活，单件重量轻，便于制造、运输和安装。中国外六分裂输电线路大多全部采取了整体式联板，从设计、施工经验看来，在山区搬运没有问题，所以，推荐采取整体联板。推荐六分裂整体联板以下图：整体悬垂联板2.5.6 新型六分裂分体式耐张联板对整体式联板和分体式耐张联板结构进行了分析，因整体联板采取焊接形式，焊接点可能会存在缺点。整体式联板和分体式联板相比单重大，不方便搬运和施工，鉴于以上原因推荐采取分体式耐张联板。本工程在耐张串中，对20mm以下冰区两串绝缘子串经过二连板合并为两个受力点，一个方法是采取整体联板即由二直接变为六个挂点。另一个是经过联板组合变为两个一变三。整体连板型式稳定性好，金具零件少，结构简单。为安全计，推荐采取整体联板。下图是耐张串采取4550kN和3760kN绝缘子串时推荐组合联板图。（a）4550kN耐张串组合联板（b）3760kN耐张串整体联板本工程耐张用六分裂联板强度等级为2200kN。2.6 塔型选择本汇报针对800kV特高压直流送电线路特点，对不一样塔型进行了分析论证，选择了安全可靠、经济合理导线水平排列自立式铁塔。采取大截面导线后，导线风荷载随直径线性增大，而自重随直径平方增加，所以1250导线风偏角度比630和720导线显著减小。采取“V”型绝缘子串能够有效减小极间距长度、限制绝缘子串摇摆角，减小塔头尺寸及输电线路走廊宽度，预防风偏闪络，从而降低工程造价，减轻对环境影响。伴随工程经验积累，V串防掉串方法也越来约成熟，现在特高压直流合成V串连接方法大全部采取了环形连接，从根本上避免了球碗连接掉串可能性，增大夹角已经不是防掉串关键手段。以上原因全部许可V串夹角深入减小从而压缩极间距，减轻塔重，降低拆迁。本工程耐张塔采取干字型，软跳线因其跳线弧垂和风偏过大，势必造成铁塔加高、横担加长，所以耐张塔跳线均采取硬跳线方法，而硬跳线固定方法有悬垂“I”串方法和“V”串方法，常见“I串”方法因为风偏、摇摆、及不均匀覆冰脱冰等问题，轻易发生闪络。且转角度数过大时，内角侧跳线处于地线保护范围外，轻易发生跳线雷击闪络事故，要避免此种事故发生，势必加长地线横担长度，对铁塔受力而言，无形中增加了扭力臂，加大了扭距。为此，耐张塔跳线串挂线方法采取垂直线路双“V”串挂线方法，可有效处理跳线保护问题。2.7 杆塔计划和经济档距（1）本工程直线塔采取V型串自立塔，耐张转角塔采取干字型塔，导线水平排列。（2）本工程理想平地情况下经济塔高为51m，经济档距为524m。（3）依据工程实际需要，增加了加强型直线塔、单极塔、F型塔和接地极共用塔等塔型。依据本工程科研需要，增加了免横担，支柱复合绝缘子杆塔，V串深入塔身直线塔。（4）地形划分为平地、丘陵、通常山地、高山大岭，各占一定百分比，所以杆塔按平腿和高低腿分别设计。（5）平丘地形杆塔增加-1m、-2m减腿，在丘陵地形可和基础加高主柱配合使用。（6）在10mm冰区平丘及山区地段试用JL1X1/G3A-1250/70钢芯铝型线绞线、JL1X1/G2A-1250/100钢芯铝型线绞线，试用JL1X/LHA1-800/550铝合金芯铝型线绞线。（7）依据本工程基础设计风速、设计覆冰厚度取值及海拔高度、地形分布.，导线型号等，对杆塔计划系列进行分组。杆塔计划种类统计表系列风速覆冰海拔导线型号地形长度直线耐张使用说明系列一271001500JL1/G3A-1250/70平丘59352直线常规14型，直线转角，直线使用条件超出4型采取系列三杆塔，跨越、加强型使用系列四，耐张12型，耐张34型使用系列二系列二301001500JL1/G3A-1250/70平丘215.654直线常规14型，2型采取绝缘子伸入塔身，直线使用条件超出4型采取系列四杆塔，跨越、加强型使用系列四，直转使用系列一或系列四，耐张14型系列三271001500JL1/G2A-1250/100山地33462直线常规16型，直转、跨越、加强型使用系列四，耐张12型，耐张34型使用系列四系列四301001500JL1/G2A-1250/100山地127.994直线常规15型，直转、跨越12型、加强型，耐张14型系列五30101500JL1/G2A-1250/100山地82.252直线常规15型，直转、跨越使用系列六，耐张12型，耐张34型使用系列六系列六33101500JL1/G2A-1250/100山地52.974直线常规15型，直转、跨越，耐张14型系列七271501500JL1/G2A-1250/100山地127.152直线常规15型，耐张12型，耐张34型使用系列八系列八301501500JL1/G2A-1250/100山地158.674直线常规15型，直转、跨越，耐张14型，对于超出1500m海拔校核后使用系列九3020中01500JL1/G2A-1250/100山地20.243直线常规14型，耐张13型系列十3020重01500JL1/G2A-1250/100山地20.132直线常规13型，耐张12型系列十一301001500JL1/G2A-1250/100山地/11F型塔系列十二271001500JL1/G2A-1250/100山地/1单极终端塔系列十三291001500JL1/G2A-1250/100山地/23单极塔系列十四271501500JL1/G2A-1250/100山地/74接地极共用塔系列十五301501500JL1/G2A-1250/100山地/1/接地极共用塔系列十六271001500JL1/G3A-1250/70平丘/1/免横担，支柱复合绝缘子系列十七301001500JL1X（1）/G3A-1250/70钢芯铝型线绞线平丘/4/直线常规14型系列十八301001500JL1X（1）/G2A-1250/100钢芯铝型线绞线山地/5/直线常规15型系列十九30101500JL1X（1）/G2A-1250/100钢芯铝型线绞线山地/4/直线常规14型系列二十301501500JL1X（1）/G2A-1250/100钢芯铝型线绞线山地/4/直线常规14型累计8538通常段杆塔共计划14套杆塔系列，共102种塔型（含平腿、高低腿塔），其中悬垂塔73种，耐张塔29种；特殊杆塔系列分6个系列，共21种塔型，其中悬垂塔12种，耐张塔9种；全线累计123种塔型（含免横担复合绝缘子塔）。2.8 大规格高强角钢应用和一般规格角钢塔比较，大截面角钢塔含有以下优势：以大截面单角钢替换一般规格双组合角钢，能够大幅降低组合角钢填板及接头连接板重量；采取大截面单角钢后，能够降低塔身风载断面形状系数，从而有效降低塔身风荷载，降低铁塔主材内力，对减轻塔重十分有利。推广采取大规格高强度角钢，以期达成降低杆塔指标，节省工程投资目标。当极端最低温度低于-30时，采取Q235B、Q345B一般规格角钢和Q345B大规格角钢；部分塔型采取Q420C高强钢（不采取大规格角钢）。对于焊接结构优先采取Q345B，必需时也可采取Q420C。当极端最低温度不低于-30时，采取Q235B、Q345B、Q420B一般规格角钢，大规格角钢采取Q420B。2.9 结构设计优化1）直线塔头型式选择和优化部署借鉴多年直流工程丰富设计经验，本工程悬垂直线塔头型式推荐采取下图方案。直流线路由两极导线和两根地线组成，水平排列铁塔为完全对称结构，羊角型地线放在平导线横担上，横担结构简单，传力分工明确。悬垂直线塔塔头型式依据计算结果分析，初步确定本工程在轻冰区II型悬垂直线塔做成尖横担，III型以上悬垂直线塔横担设置挂架。横担端部设计挂架2）铁塔口宽及塔身坡度优化塔身上下口宽大小直接影响铁塔整体刚度和塔重。对于本工程直线塔，在满足横担结构要求及变形要求前提下，塔身口宽不宜过大，太大则增加辅助材耗量，对塔重不利。而坡度选择则应在塔重相差不大前提下，尽可能取小坡度，以减小征地范围，有利于环境保护。3）塔身断面型式考虑到正方形塔断面和扁塔相比，整体稳定好，对于直线塔纵向刚度提升和抵御冰灾、雪灾和风灾能力和预防串倒能力是有帮助，而且方塔高低腿和塔身连接比较简单，施工、加工比较方便所以本工程推荐采取正方形铁塔断面。4）塔身结构部署及节间优化因为本工程铁塔最高呼高普遍比较大，所以塔身斜材部署方法对构件选材和铁塔强度有很大影响。铁塔构件部署设计时，首先依据本工程使用角钢材质，和主材初步计算规格确定节间长度参考值，再结合优化设计计算确定主材节间最优长度。本工程铁塔塔身角钢主材拟采取Q420角钢，所以应依据斜材和主材夹角关系和长细比等综合考虑确定节间长度。5）塔身斜材部署及优化塔身斜材部署形式也是铁塔设计中很关键一项工作，制约塔身斜材基础条件是斜材对外荷载抵御力矩和计算长度选择，见下图所表示： （A） （B） （C） （D） （E）塔身斜材部署形式上图中，通常（A）和（B）用于塔身宽度较小情况，（C）用于塔身宽度较小且因为呼高较高节间较多需要增加结构隔面情况，（D）用于塔身宽度较宽斜材部署情况，（E）用于塔身宽度较宽且因为呼高较高节间较多需要增加结构隔面情况。6）隔面设置及其优化依据以往工程经验，对横隔面形式采取标准是：铁塔头部或塔身截面较小部位，关键采取（a）、（b）、（c）及（d）形式，对于塔身截面较大部位则关键采取（e）、（f）及（g）形式。铁塔中常见隔面形式为了确保铁塔抗扭刚度，隔面设置按小于5倍平均宽和4个主材接间分段，全部塔身隔面全部采取刚性隔面。7）铁塔高低腿优化铁塔采取长短腿设计是保护线路环境最有效手段。依据本工程特点，山区铁塔系列均按全方位长短腿设计，塔腿级差和基础主柱调整范围不满足地形时，采取钢桁架调整。为充足适应丘陵地形，在不严重影响塔重情况下，本工程将平丘系列塔增加-1.0m、-2.0m减腿，再配合高低基础，以达成最大程度地保护自然生态环境要求。2.10 杆塔设计创新本工程导线采取61250mm2大截面导线结构，为确保本工程杆塔结构安全性、合理性和经济性，杆塔结构设计优化专题对杆塔型式选择、荷载及其组合、材料选择、结构部署、结构计算和节点结构方法等方面进行研究，以期降低工程投资，确保特高压线路长久安全运行。（1）免横担塔设计对于特高压直流线路杆塔而言，其结构尺寸、荷载和构件受力均较大，尤其是在断线或不均匀覆冰等工况作用下，产生较大纵向不平衡张力，对于常规杆塔而言，均经过结构承载力来 “抵御”该荷载，分析结果表明，该纵向张力是横担及塔身斜材等构件控制工况，所以怎样“释放”该张力成为研究关键，经过研究，提出了组合绝缘子概念。组合绝缘子是由一个复合绝缘子和一个支柱绝缘子组成平面三角形结构（图1），在通常情况下，由支柱绝缘子传输压力，复合绝缘子传输拉力。 图1 组合绝缘子组成 图2 组合绝缘子塔组合绝缘子经过转动节点和塔身相连（图1），该节点可实现前后转动。目前后侧导线产生纵向不平衡张力时，组合绝缘子绕转动节点开始向张力大一侧转动；在前后侧导线线长保持不变情况下，张力大一侧档距和张力变小；而张力小一侧档距和张力变大，直到前后侧张力相等，达成新平衡，转动停止；当纵向不平衡张力消失时，组合绝缘子向相反方向转动，即自动恢复到转动前状态。简单来说就是“张力驱动、转动释放、导线约束”。组合绝缘子塔和常规角钢塔相比，钢材减小28%，塔重降低15%，基础混凝土减小40%，综合造价降低约10%，经济性十分突出。（2） 应用800kV铁塔通用设计标准和结果本工程铁塔结构优化设计参考800kV特高压直流输电线路铁塔通用设计标准和要求，在杆塔型式选择，结构部署优化等很多方面均和其标准和要求一致，既能够确保杆塔安全可靠，对于推行工程标准化建设、降低工程造价也有着主动意义。（3） 杆塔材料选择1） 综合考虑铁塔加工、运输、安装难度及造价经济性，本工程不推荐采取钢管塔，采取角钢即可满足工程要求。2） 双组合角钢考虑弯扭屈曲后，当构件长细比较小时，扭转对构件承载能力有较大影响，承载力有较大程度降低。组合角钢受力不均匀，提议设计时采取组合长细比考虑主材稳定承载力折减。旋转90度后新型十字型截面较常规截面受力分布愈加均匀，承载能力有所提升，提议在在后续工程中开展深入试验研究，逐步推广使用。3） 对L300角钢在本工程适用性进行探索研究，从L300角钢现在加工水平、承载能力，主材螺栓部署等方面进行了计算分析。对于转角度数较大转角塔，若采取肢宽为300mm大规格角钢，则能够实现Q420材质22#双拼大角钢向Q420材质300mm单角钢转换，从而达成降低塔重目标。4） 对Q420、Q460角钢在本工程适用性进行分析，因为Q460钢和Q420相比，并无显著塔重优势，且其产品质量、稳定性和供货全部不能确保，所以不推荐采取Q460高强角钢，推荐采取Q420角钢。（4） 杆塔部署方案优化对直线塔塔头部署、V串挂点悬挂方法进行了优化，在满足电气要求情况下，压缩导线极间距。推荐在轻冰区采取V串深入塔身方案。对耐张塔横担及跳线挂架进行了优化，耐张塔采取矩形横担方法，耐张塔跳线采取直接挂在塔身上型式，以方便运行维护人员登塔。结合分析及计算结果，对塔身坡度、塔身斜材部署、横隔面设置、铁塔接腿（身）型式、高低腿极差、小级差长短腿、塔腿斜材夹角、构件计算长度、重冰区杆塔抗扭等进行了优化设计。（5） 杆塔节点结构本文对角钢塔横担根部节点连接、横担折弯处连接、单双肢角钢主材过渡节点、塔腿辅助材节点、大角钢连接节点等方面进行了分析，并总结以往工程铁塔设计经验，推荐较优节点型式。（6） 杆塔风荷载影响研究1） 风振系数研究利用有限元法根据随机振动理论计算了本工程ZC27103B塔风振系数。并将有限元ansys计算值和荷载规范计算值、高耸规范计算值、直流规范报批稿推荐值进行了详尽分析比较。本工程初步设计和施工图设计杆塔风振系数根据800kV直流架空输电线路设计规范GB 50790-取值合理，满足工程设计要求。2） 铁塔埃菲尔效应优化设计在本工程中，通常铁塔主材交点均已超出了横担高度。所以，埃菲尔效应对本工程铁塔斜材内力影响较小，通常能够不予考虑，对部分坡度较大铁塔需进行复核。（7） 高强度大规格角钢应用依据特高压直流铁塔负荷条件，常规单角钢截面已不能满足设计要求，需要采取双拼组合或四拼组合断面角钢。经比较分析采取大规格角钢，铁塔钢材单基指标可节省5%左右。而且采取大规格角钢能够大量节省填板和螺栓数量，加工和安装更方便易行，且质量更有确保。本工程提议深入推广大规格高强度角钢应用。2.11 防腐、防盗及登塔方法1）防腐方法全部铁塔构件(含插入角钢)、螺栓(含防松扣紧螺母、防卸螺栓)、垫片、垫圈均需热浸镀锌防腐2）防松防盗方法(1) 最短腿地面以上10.0m范围内铁塔螺栓均采取防卸螺栓。(2) 全塔除装防卸螺栓（含有防松性能）外其它单螺帽螺栓均采取螺栓防松方法（通常为扣紧螺母）。(3) 舞动区按国家电网企业新建输电线路防舞设计要求（国家电网基建755号）要求实施。3）登塔方法铁塔主材上设置登塔脚钉，在对角主材上部署，间距400-450mm。全高70m以上铁塔，在合适位置设置简易检修平台，平台外围设置安全护栏。2.12 基础优化设计本工程依据沿线地质水文条件，结合线路工程特点，根据“安全可靠、方便施工、便于运行、重视环境保护、节省投资”标准，对开挖类基础、掏挖类基础、岩石类基础、锚杆基础等多个型式进行充足论证。客观地评价了各型基础优缺点，选出适合本工程各区段特点基础型式。本段线路关键地貌为丘陵间夹沙地地貌、丘陵地貌、低山地貌。多在不良地质作用不发育区和低发育区走线。线路低山段关键岩性为黄土，经现场踏勘，局部有落水洞发育。地型百分比：丘陵81.5%、山地10.6%，沙漠7.9%。线路沿线地层覆盖层关键有粉细砂、黄土状土、角砾，基岩为泥岩、砂岩。依据现场调查及参考资料初步分析，线路经过绝大地段地下水多埋藏较深，可不考虑地下水对杆塔影响。线路平行中盐高速段局部低洼地段地下水埋藏较浅，地下水类型多属第四系孔隙潜水，考虑地下水变幅，地下水最高埋深1.53.5m。另岩层表面低洼地段，冲沟周围及易汇水地段存在上层滞水可能性。基坑开挖时采取合理有效基坑降排水及支护方法，因水量不大，可采取明排方法。本阶段线路沿线地下水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋均按中等腐蚀性考虑。沿线地基土大部分对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋具微弱腐蚀性。仅线路局部区段泥岩、泥质砂岩、砂质泥岩段硫酸盐含量较高，对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋均具中等腐蚀性。线路（以宁东换流站为起始点）038.9km段在0.15g档，其它线路均在0.10g档，相当于地震基础烈度为度。参考GB-18306-中国地震动参数区划图，区域范围内50年超越概率10%地震动反应谱特征周期均处于0.45s内。线路地下水较浅段上覆砂、土层多较薄，地基土多为碎石土层、岩石层，故可不考虑液化对土层影响。综合沿线地层岩性，可不考虑地震液化影响。线路表层黄土状土具湿陷性，属非自重湿陷性土，大部层厚较小，基础底部多在黄土状土层底板以下，仅部分地段塔位基底下可能存在黄土状土，依据基础埋深结合邻近工程湿陷数据，属级非自重湿陷；线路低山段黄土层较厚，多大于20m。湿陷等级按IIIIV级自重考虑。依据线路特点，可采取灰土垫层处理。沿线仅局部有小型泥石流、落水洞发育，线路总体路径较稳定。本包基础使用推荐方案，依据本工程地质特点，将本工程地基概括以下为四大类：（1）对于丘陵及山地塔位，优先采取原状土基础；对于平地地段塔位，可采取开挖基础或掏挖基础，配合其它基础型式。（2）对于轻易积水和汇水塔位考虑采取开挖基础，不轻易汇水和积水塔位考虑采取掏挖基础。（3）对于地表沙化严重，零星分布耐旱性荒草地段采取直柱板式基础或台阶式基础。（4）对于表层黄土层较厚，多大于20m，自重湿陷等级IIIIV级地段，关键采取掏挖或人工挖孔桩基础，配合部分直柱板式基础，基础底板下采取灰土垫层处理。2.13 采取多个环境保护和水土保持方法本工程在选线过程中，对沿线和环境相关地方政府、城市计划、