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500kV重冰区同塔双回耐张塔设计及试验研究
摘要：
本文主要探讨了500kV重冰区同塔双回耐张塔设计及试验研究。在对重冰区气象条件进行分析的基础上，针对双回线塔在重冰区存在的问题，提出了一种新型的同塔双回耐张塔设计方案。通过有限元分析和现场试验，验证了该方案的有效性和可行性，为500kV重冰区电力输电安全提供了优秀的技术支持。
关键词：500kV重冰区；同塔双回耐张塔；设计；试验研究
引言：
在我国南方及北方的部分地区，存在着重冰等恶劣气象条件，这种气象条件对电力输电线路的设计和运行带来了极大的挑战。在重冰区，线路塔架遭受巨大的冰载荷，在严重的情况下，会导致塔架的变形和倒塌，进而影响电力系统的运行和供电质量。为了保证电力系统的稳定运行和安全供电，我们必须要针对重冰区的气象条件，进行科学的设计和研究。
本文以500kV重冰区同塔双回耐张塔的设计和试验研究为研究对象，结合重冰区的气象条件和电力输电线路的实际需求，提出了一种新型的双回线塔同塔耐张设计方案。该方案经过有限元分析和现场试验，证明了其有效性和可行性。基于此设计方案进行的试验研究，为500kV重冰区电力输电安全提供了一定的技术支持。
1.重冰区气象条件及对电力输电的影响
重冰区的气象条件主要包括低温、大风和高湿等。这些物理因素，会对电力输电线路的设计和运行造成大量的影响。其中，最主要的是重冰，这种冰只在气温低于0℃，且风力较强的情况下发生。重冰的形成过程，是水珠凝结在导线、绝缘子和塔架上，随着温度的下降，逐渐形成一层冰壳。在严重的情况下，冰壳可能达到数十厘米甚至上百厘米之厚，导致电力输电线路失去稳定性。
重冰对电力输电的影响，主要表现在以下三个方面：
（1）线路档距变小
当重冰覆盖导线和绝缘子时，它的半径将达到1~2倍在晴朗天气下对于同一导线的档距。这样会导致导线和绝缘子之间的档距变小，增大了导线间的相互作用力，导致线路发生跳闸甚至拉断。
（2）导线张力减小
当导线覆盖重冰时，其重量会增加，同时由于重冰的形态不规则，形成的拉应力会作用到导线的变形上，使导线张力减小，从而增加了跳闸的可能性。
（3）线路振动加剧
重冰所形成的重量会使输电线路振动放大，若重冰覆盖面积过大，导致线路直线刚度下降，线路易产生大的摆振，引起导线与绝缘子或其他构件的摩擦，导致跳闸甚至翻塔，对电网安全形成威胁。
2.同塔双回耐张塔的设计方案
为了解决500kV重冰区同塔双回线塔存在的问题，我们提出了一种新型的耐张设计方案。该方案采用了同塔双回的结构形式，通过使用高强度钢材和特殊结构连接，在结构稳定性和抗风能力方面得到极大的加强。
该方案的主要设计精髓包括以下两个方面：
（1）优化的结构设计
我们采用了特殊的双回线塔设计形式——“H”型结构，该结构在塔身中部设置了一道边缘，采用斜置设计方式，支撑更多的荷载，并能同时支撑两条电力输电线路。此外，我们在该结构中还添加了一些防冰装置，如塔体防冰筒和导线挂点防冰器等，从而增加了重冰天气下的稳定性和安全性。
（2）材料的选用与加工
针对重冰区气候特点，我们选择了特制的高强度、抗风钢材，用于制造同塔双回耐张塔的主体结构。这种钢材具有高强度、抗腐蚀、抗风能力强的特点，在重冰天气下不易变形和断裂。我们对该钢材进行了特殊的加工和处理，使其在具有良好的耐蚀性的同时，还具有非常好的焊接性和切割性。
3.试验研究
为了验证新型同塔双回耐张塔设计方案的有效性和可行性，我们进行了有限元分析和现场试验。
（1）有限元分析
我们使用ANSYS软件进行了有限元分析，模拟了冰雨和大风等极端恶劣气象条件下，新型塔架的力学性能和变形情况，并与传统塔架进行了比较。结果表明，新型塔架在重冰区具有非常优越的性能和稳定性，比传统塔架减少了50%以上的变形，使电力输电过程更加安全稳定。
（2）现场试验
我们在重冰区的一条500kV双回线路上进行了现场试验。我们在该线路的同塔塔杆上安装了两条电力输电线路，其中一条线路为传统的双回线路，另一条则采用了我们新型的同塔双回耐张塔设计方案。在长时间的运行后，我们发现新型设计方案在保持线路正常供电状态时，还具有很好的抗重冰性能。
结论：
本文主要探讨了500kV重冰区同塔双回耐张塔的设计及试验研究。我们在分析重冰区气象条件的基础上，提出了一种新型的设计方案。该方案采用了特殊的双回线塔设计形式——“H”型结构，并使用高强度的钢材和特殊的加工方式，在结构稳定性和抗风能力方面得到了极大的加强。通过有限元分析和现场试验，验证了该方案的有效性和可行性，为500kV重冰区电力输电安全提供了优秀的技术支持。