420q460高强钢在特高压交直流输电铁塔中的应用-中国电力工程.pptVIP

５．1000kV交流输电钢管塔应用Q4６0高强钢试验研究 　　　　皖电东送淮南-上海1000kV交流输电线路工程是我国第一条交流特高压同塔双回路线路工程, 线路全长2×655.95km；导线采用8×ACSR-630/40，设计基准风速取27m/s、30m/s、32m/s三类风区，设计覆冰有10mm、15mm二类冰区。全线采用同塔双回路钢管塔结构，钢管塔材料采用Q235和Q345钢。在工程设计同时由国家电网公司、华北院、中国电科院和电力顾问集团公司组成课题组进行Q460高强钢的应用研究并选择了应用较多的一种直线型塔SZ2U直线塔进行了真型试验。 　　SZ2U高强钢管塔全高103.6米，呼高57米，塔重131.8吨，该塔塔身主材、横担主材和部分横材采用Q460高强钢管，塔身主材高强钢管之间的连接采用Q460带颈锻造法兰，在国内输电线路工程中是首次, 塔腿主材最大钢管直径Q460 ф426X10。同时，钢管、高颈法兰和插板连接大量采用了系列化、标准化的成果，主材采用Q460高强钢后，与Q345相比，其重量减轻约11%；(采用Q345 钢材的同等设计条件和高度的塔型SZ272P, 单基重量148.4 t,塔腿主材最大钢管直径Q345 ф508X12)。采用高颈法兰和插板连接后，减少了焊接工作量，提高了加工的效率及质量。 Ｑ４６０钢管及Q460带颈锻造法兰 １０００kV同塔双回Ｑ４６０钢管ＳＺＵ２直线塔真型试验实景图 　　2010年1月中旬在河北霸州特高压杆塔试验基地进行了SZ2U高强钢管塔真型试验，先后顺利通过4个断线工况以及导地线安装、60°大风、90°大风和60°大风超载等共8个工况的试验。60°大风超载工况试验，检验铁塔的极限承载力，加荷至设计荷载的120%时，主要受力杆件达到其屈服强度，与设计计算结果基本吻合，加荷至130%时，塔腿主材发生塑性变形但结构未破坏。试验表明Q460高强钢管和法兰的设计、加工等可以满足工程要求，也表明了钢管塔具有更好的承载性能与稳定能力。 　　　采用钢管作为同塔多回大荷载杆塔的主要受力构件，与角钢塔相比，塔重可减轻15％～20％，基础砼量节省20%左右。采用Q460高强钢管与Q345相比，直线塔可降低塔重8～10%，转角塔降低10～16%。使用Q460高强钢带颈锻造法兰后，法兰重量比刚性法兰可减轻30%左右，降低塔重指标2～3%。采用Q460高强钢管塔可有效降低塔重和基础耗材及工程造价，减小杆塔根开，压缩线路走廊宽度，减少拆迁和对植被的破坏、林木的砍伐，有利于节约资源和环境保护，具有显著的综合经济效益和社会效益。 　６．工程应用技术经济比较 　　　铁塔构件的选材主要是取决于其受力状态，对于铁塔受力材主要由轴心受力的强度控制和轴心受压稳定控制来确定。对于轴心受力的强度控制构件，其选材主要是由材料本身的强度来决定，构件材料量与材料强度设计值成反比，强度越高其所用材料越少；对于轴心受压稳定控制构件，构件的长细比λ是主要影响因素。 　　　采用Q420/Q460高强钢材，对于由轴心受力强度控制的单根杆件，其强度和承载能力都有较大幅度提高，Q420钢强度分别为Q235钢和Q345钢的1.77和1.23倍，Q460钢强度分别为Q235钢和Q345钢的1.93和1.3４倍。 因此，在杆塔设计中，由轴心受力强度控制的构件采用高强钢有明显的优势，如铁塔受拉的横担上平面主材、塔身横材等采用高强钢降低塔材耗钢量效果明显。 　　对于由轴心受压稳定控制的铁塔受力材，如塔身主材、塔身斜材、横担下平面主材等构件，轴心受压稳定设计值与构件稳定系数ф值和压杆稳定强度折减系数mN有关, 受压稳定系数ф值的主要影响因素就是构件的长细比λ，随着钢材强度的增加，其稳定系数是减小的，也就是说杆件的承载能力并没有随其钢材强度增加而相应的成正比增长。 　　对于角钢构件，当构件长细比λ小于40时，构件由强度控制，同规格Q420角钢比Q345角钢承载力提高约19% - 22%，同规格Q460角钢比Q345角钢承载力提高约28% - 33%，Q420/Q460比Q345钢具有明显优势； 　　当构件长细比λ在40-80之间时，构件由稳定控制，同规格Q420角钢比Q345角钢承载力提高约8% - 19%，Q460角钢比Q345角钢承载力提高约12% - 28%，采用Q420/Q460钢一般可使角钢规格降低1-2个规格，且长细比λ越低其优势越大； 　　当构件长细比λ大于80时，构件由稳定控制，同规格Q420角钢比Q345角钢承载力提高不足5%，Q460角钢比Q345角钢承载力提高不足12%，不宜采用Q420/Q460高强钢。当构件长细比λ大于120时，Q420/Q460与Q345角钢承载力基本相当； 　　根据1000kV晋东南～南阳～荆门交流特高压