Q420Q460高强钢在特高压交直流输电铁塔中的应用课件.ppt

420/Q460,高强钢在特高压交直流输电铁塔中的应用,(,秦庆芝,),淮南上海输变电工程变电站初步设计,淮南,1000kV,变电站,北京国电华北电力工程有限公司,-,Q420/Q460,高强钢,在特高压交直流输电铁塔中的应用,内容,Q420/Q460,高强钢在输电铁塔中的应用现状,Q420/Q460,高强钢特性,Q420,高强钢在,1000kV,交流输电铁塔中的应用,Q420,高强钢在,800kV,直流输电铁塔中的应用,1000kV,交流输电钢管塔应用,Q4,0,高强钢试验研究,Q420/Q460,高强钢工程应用技术经济比较,Q420/Q460,高强钢应用需注意的问题,Q420/Q460,高强钢在输电铁塔中的应用现状,我国输电线路铁塔一般采用角钢结构，当有特殊需要时采用钢管结构或混凝土结构,铁塔用材主要以,Q235,和,Q345,热轧角钢型材或钢板为主Q235,和,Q345,钢材具有强度稳定性好、离散度低的优点，缺点是屈服点低，与国外先进国家相比我国输电铁塔结构所用钢材强度值偏低、可选择的范围较小，如日本常用的,SH590,钢屈服强度,440Mpa,，美国的,ASTM A572,钢，屈服强度,450Mpa,。

近几年，随着我国电力建设的快速发展和特高压交直流工程的建设，使得铁塔趋于大型化，同塔多回路、电压等级为特高压等都使铁塔设计荷载越来越大，常用的,Q235,和,Q345,热轧角钢强度和规格难以满足工程使用要求，虽然可用组合角钢和钢管来解决但在加工、施工和经济性等方面存在一些弊端，经对铁塔优化设计和综合技术经济比较采用高强度的,Q420/Q460,高强钢更具用实用性和经济性因此在近几年设计完成的特高压交流,1000kV,、直流,800kV,工程、,750kV,、,660kV,以及,500kV,的同塔双回路等输电线路工程都大量的采用了,Q420,高强钢，取得了较好的经济和社会效益Q420/Q460,高强钢特性,Q420/Q460,高强钢与普通,Q235,和,Q345,钢材相比，本身具有强度高的特点，在强度和承载力上能提高很多，但其稳定系数折减也比,Q235,和,Q345,钢材快对轴心受拉强度控制构件，其选材主要是由材料本身强度来决定，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,是主要影响因素,钢材强度设计值,单位为,N/mm2,类别,材料,厚度或直径,（,mm,）,抗拉,抗压和抗弯,抗剪,孔壁承压,*,钢,材,Q235,16,215,215,125,370,16,40,205,205,120,40,60,200,200,115,60,100,190,190,110,Q345,16,310,310,180,510,16,40,305,305,175,490,40,63,295,295,170,440,63,80,285,285,165,415,Q420,16,380,380,220,560,16,40,360,360,210,535,40,63,340,340,195,510,63,80,325,325,185,480,Q460,16,415,415,240,595,16,40,395,395,230,575,40,63,380,380,220,560,63,80,360,360,210,535,铁塔结构是输电线路的直接支撑结构，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，采用,Q420/Q460,高强钢与普通,Q235,和,Q345,钢材相比承载力有明显提高。

强度等级钢材的强度承载力比值 （厚度,16mm,）,稳定系数,钢材品种,抗拉或抗压设计值,N/mm,2,与,Q235,的承载力比值,与,Q345,的承载力比值,Q235,215,1,Q345,310,1.44,1,Q420,380,1.77,1.23,Q460,415,1.93,1.34,以轴心受压主材，长,1500mm,L16016,角钢为例，不同强度等级钢材的承载力比值见下表：,稳定系数,钢材品种,稳定系数,承载力,（,kN,）,与,Q235,的,承载力比值,与,Q345,的,承载力比值,Q235,0.868,915.688,1,Q345,0.8180,1244.241,1.355,1,Q420,0.7860,1465.533,1.600,1.18,Q460,0.769,1547.033,1.689,1.24,输电铁塔结构设计,采用高强度,Q420/Q460,钢材，对常用的主材构件，其强度和承载能力都有较大提高，示例构件,Q420,强度较,Q235,提高,77%,，较,Q345,提高,23%,，,Q460,强度较,Q235,提高,93%,，较,Q345,提高,34%,；承载力,Q420,较,Q235,提高,60%,较,Q345,18%,；,Q460,较,Q235,提高,69%,，较,Q345,提高,24%,；强度和承载能力都有明显提高，因此可达到节约钢材的作用。

3.,Q420,高强钢在,1000kV,交流输电铁塔中的应用,1000kV,晋东南南阳荆门交流特高压试验示范工程是我国拥有自主知识产权、自主研发设计的第一条,1000kV,特高压交流输变电工程，输电线路起自山西省长治的晋东南,1000kV,变电站，经河南省南阳,1000kV,开关站，止于湖北省荆门,1000kV,变电站输电线路单回架设，线路全长约,639.847km,，额定电压为,1000kV,，自然输送功率为,5000MW,由中国电力顾问集团公司和华北、中南、华东、西北、西南、东北六大设计院共同完成输电铁塔的设计，全线采用角钢型铁塔，铁塔塔材用量约,10,万吨依据路径特点优化设计了平地、丘陵地区适用的猫头型直线塔、山区适用的酒杯型直线塔和干字型耐张塔，塔高限制区门型限高塔，煤矿采动动影响区分体型耐张塔等共,45,种塔型，猫头型及酒杯型直线塔采用导线呈中相“,V”,串,边相“,I”,串排列工程应用的铁塔经过优化设计后，塔身主材、横担主材及塔身横材等均采用了,Q420,高强钢，有效的降低了铁塔的材料耗量kV,山区酒杯型直线塔实景,kV,平地、丘岭猫头型直线塔实景,kV,干字型耐张转角塔实景图,实景,kV,限高区门型直线塔实景图,kV,限高区门型耐张转角塔实景图,kV,煤矿采动影响区分体耐张塔实景图,1000kV,特高压输电铁塔，采用,8,分裂,LGJ-500/35,导线，电气间隙、铁塔外荷载及塔型尺寸等都较一般,500kV,线路铁塔大且更为复杂，根据特高压工程建设“安全可靠、自主创新、经济合理、环境友好、国际一流”的原则，铁塔优化设计时在塔身主材、横担主材及塔身横材，角钢规格在,L100X8,以上时均采用了,Q420,高强钢，并配合,8.8,级,M24,的螺栓，优化了结构的构造，减少了设计、运输、安装的工作量，有效地降低了铁塔耗钢量和节省工程投资，取得了较好的经济效益。

以,1000kV,特高压输电铁塔,ZBS2,酒杯型直线塔为例，呼称高,60m,铁塔全高,65m,，单基塔重,63.47t,其中,Q420,高强钢应用,28.09 t,占整个塔重的,44%,塔腿主材如采用,Q345,钢材料规格为,2L180X16,采用,Q420,高强钢材料后规格降为,2L160X14,；塔身某段主材,如采用,Q345,钢材料规格为组合角钢,2L180X12,采用,Q420,高强钢材料规格降为单肢角钢,L200X20,以,1000kV,特高压输电铁塔,JTS1,干字型耐张塔为例，呼称高,45m,全高,72.3m,，单基塔重,97.398t,其中,Q420,高强钢应用,33.635 t,占整个塔重的,34.5%,塔腿主材如采用,Q345,钢材料规格为,2L200X20,采用,Q420,高强钢材料规格降为,2L200X16,；塔身某段主材,如采用,Q345,钢材料规格为,2L200X16,采用,Q420,高强钢材料规格降为,2L180X14;,经过铁塔优化计算采用,Q420,高强钢材对常用的主材构件，其强度和承载能力都有较大提高，降低塔重约,6-8%,左右Q420,高强钢在,800kV,直流输电铁塔中的应用,云南,-,广东,800,特高压直流输电线路工程，是由六大设计院和广东电力设计院联合设计的我国第一条特高压直流输电线路工程，导线采用,6,分裂,LGJ-630/45,导线，设计覆冰厚度,10mm-30mm,线路全长约,1417km,，系统输送功率为,5000MW,，全线采用角钢型铁塔，经过充分的合理规划及优化设计共设计了,49,种塔型，在铁塔结构的塔身主材、横担主材等关键部位均采用了,Q420,高强钢，与之相匹配的连接螺栓采用了,8.8,级高强螺栓。

800kV,云南,-,广东,特高压直流线路,直线塔,实景图,800kV,云南,-,广东,特高压直流线路,直线转角塔,实景图,800kV,云南,-,广东,特高压直流线路,耐张转角塔,实景图,2007,年在北京昌平科技园区建成了我国第一个进行,+,800kV,直流输电关键技术研究的特高压直流试验基地，它在电压等级、设计规模、综合试验能力等方面均处于世界领先地位,其中同塔双回直流试验线段总长,1084 m,，是世界最长、试验线段可升压至,+,1200kV,电压等级世界最高，包括电源终端塔、换极性塔、门型直线塔和门型锚塔等800kV,特高压直流试验基地试验线段塔型,800kV,特高压直流试验线段门型,直线塔,实景图,门型直线塔总高,88,米宽,80,米,设有连接两侧立柱的固定横梁和两层各,60,米长活动横梁，采用全螺栓连接角钢结构，塔型结构主材采用十字四组合及双拼组合角钢，斜材采用,T,型双组合角钢，两层活动横梁垂直方向运动和水平移动为自动控制该塔单基总重,705,吨,其中塔架重量,565,吨,两层活动横梁各重,70,吨在铁塔设计时针对外荷载大的特点，在各种塔型结构的塔身主材、横担主材均采用了,Q420,高强钢，与之相匹配的连接螺栓采用了,8.8,级高强螺栓，有效地降低了,7%,的塔重，在保证安全可靠的基础上取得了较好的经济效益。

向家坝,-,上海,800kV,特高压直流输电线路工程和锦屏,-,苏南,800kV,特高压直流输电线路工程，导线分别采用,6,分裂,ACSR-720/50,导线和,6,分裂,ACSR-900/4,导线，线路全长,1,km,和,km,，输送容量为,7200MW,全线采用角钢型铁塔，在铁塔结构的塔身主材、横担主材等关键部位均采用了,Q420,高强钢，与之相匹配的连接螺栓采用了,8.8,级高强螺栓以向家坝,-,上海,800kV,特高压直流输电线路工程应用的,ZC30102,型直线塔为例，呼称高,60m,铁塔全高,66.5m,，单基塔重,46.29t,其中,Q420,高强钢应用,19.80 t,占整个塔重的,42%,塔腿主材如果采用,Q345,钢材料规格需使用组合角钢,2L180X14,采用,Q420,高强钢材料规格可以为单肢角钢,Q420 L200X24,，不仅降低了杆件规格，又减少了组合角钢连接的缀板和加工、安装工作量1000kV,交流输电钢管塔应用,Q4,0,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,2655.95km,；导线采用,8ACSR-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。