杆塔设计

杆塔设计（共12篇）

杆塔设计 篇1

1 引言

杆塔作为输电线路建设的重要组成部份之一, 对于其建设安全性、经济性方面的要求不断提高, 加上城市的不断扩大, 城市土地的使用紧张, 相关工程项目提出了输电线路建设尽量减少占用土地的要求, 同时要求减少其对于周边环境的影响。因此, 为了适应城市土地的控制, 满足城市规划发展的要求, 需要通过对输电线路杆塔运行情况的分析与比较, 提出合理的杆塔设计方案。

2 输电线路杆塔概述

输电线路的杆塔, 主要作用在于支撑架空的输电线路, 用以保持输电线路的杆塔之间, 以及输电线路和地面之间能够保持安全距离, 从而保证在遭遇各种状况时, 都可以顺利输送电能, 从而保障人民的正常工作和生活用电, 进而确保输电线路自身的安全稳定。

针对输电线路架设的设计, 其主要内容之一就是对于杆塔的设计, 杆塔的稳定性则主要取决于设计水平能否达到相关的运行标准。而为了确保杆塔在受到外力作用时, 依然能够保证其稳定的运行状态, 首先需要保证的就是杆塔的设计与建设, 以此为基础, 进一步设计杆塔的具体位置、选材、选型以及杆塔间距离的设置等。

3 城市输电杆塔的设计

3.1 钢管塔设计

电力行业对于输电线路设计提出了更高要求, 钢管塔在工艺上可缩短加工周期和安装周期, 减少整条线路的施工时间, 使供电线路更好更快地投入使用, 加快了线路巨大投资的资金周转及回拢, 以适应各行业的高效率、创新效益的要求。目前, 土地使用显得越来越紧张, 城市规划越来越严格, 对供电部门提出的要求也越来越高, 希望供电部门把现有的输电设施重新合理布局, 而钢管塔正适合于这一新形势的要求。通过选用新型塔型, 即钢管塔, 其突出的优点主要包括以下几点:

(1) 钢管塔的宽度及占地面积比窄脚塔小很多, 用等高的两种塔型比较如表1所示, 可以得钢管塔的宽度及占地面积比窄脚塔少60%以上, 因此钢管塔更适合城市用地紧张的发展需要。

(2) 钢管塔的加工工艺较铁塔简单, 工序较少、且钢管塔生产过程中可减少环境污染, 更好地适应日益严格的环保要求。对相同负载的线路支承, 钢型塔的加工周期及安装周期短, 线路投资资金周转快, 这将大大地解决及缓和在铁塔加工及安装中存在的较为突出的两大问题。

(3) 安装不用拉攀线, 减少了青苗及土地的补偿费用。

(4) 钢管塔具有强度高, 刚性好, 受撞处不易折断, 可抵御强台风袭击的优点。

(5) 结构新颖, 造型美观, 设计上具有较大的灵活性和选择性;结构上体现了互换性和多用性。

(6) 坚固耐用, 运输中不需要特别的重型设备, 并可分段套接, 从而降低了安装, 运输费用。

(7) 在使用寿命上经热浸镀锌及防护处理后, 可达五十年以上。对相同负荷的支承物而言, 钢管塔比铁塔具有优势, 它的安装工期、安装费用均为铁塔的1/6。采用钢管塔的成本比铁塔低。

3.2 钢管杆设计

钢管杆属于一种单杆结构, 在城市的输电线路工程中, 为了让其能够承受各种工作条件的作用力, 通常会设计档距较小、排布密集、用量较大。其造价占工程总造价的比重较大, 因此如何使其结构最优化, 降低本体造价是钢管杆设计的关键之一。

(1) 钢管杆的结构较为简单, 其中的构件较小, 却具有较低的风载体形系数。因此, 作用于钢管杆杆身上的风荷载通常也较小, 同时, 钢管杆还具备良好的柔性, 有利于保证强风情况下的安全性。

(2) 由于城市土地的紧张, 为了提高利用率, 城市规划部门要求设计狭窄的高压线路走廊, 或者设置绿化带以作为高压架空线路的通道。普通的自立式铁塔由于根开宽, 通常要求走廊空间大, 因而占位多。而钢管杆因为杆径小, 占地少, 所需要的走廊空间也相对较小, 可以在4~6m宽的绿化带内直接架设, 可满足走廊受限制地区的杆塔架设要求。

(3) 城市发展过程中, 对于市容的要求日益重视, 钢管杆结构匀称、线条明快, 搭配机翼型横担, 造型耳目一新, 如果再涂上城市主色调, 还可以美化周围景观。由于现阶段钢管杆钢材通常采用的是Q235, Q345, 强度较低, 不适用于一些回路多、容量大的送电线路, 因此必须保证钢材强度较高, 荷载能力达标。

3.3 窄基钢管塔设计

城市线路以走廊狭窄、共塔回路数多为特点, 而窄基钢管塔占地较小, 整体刚度大, 所以窄基钢管塔通常适用于多回路共塔的城市线路建设: (1) 由于多回路共塔, 导地线作用于钢管塔的外负荷相对较大; (2) 由于走廊空间的限制, 钢管塔往往会采用较小的根开设计, 导致钢管塔基础的作用力较大。因此, 合理选择其基础型式, 即能够在基础上满足承载力要求, 并达到经济的合理施工。

3.3.1 基础选型

根据塔位具有的典型地质条件, 窄基地钢管塔可适用的基础类型中, 可供选择的包括插入式基础、板式基础, 均采用的是大开挖形式, 通过基础浇制全面制模, 以主柱、底板配筋等来保证其抗压和抗拔方面的性能。由于插入式基础的主柱和塔身坡度一致, 能够将铁塔内力沿着主柱的轴线, 直接传递到基础底板上, 从而有效减少了水平力可能对基础主柱、底板造成的影响, 避免出现偏心弯矩问题, 合理受力, 从而减小基础外形尺寸、基础主柱和底板配筋量。如果采用插入式基础, 则需要将塔腿以主材的方式, 插入基础主柱, 与基础连接;如果采用的是板式基础, 则需要将铁塔以塔座板和基础地脚螺栓连接固定在杆塔基础上。

3.3.2 插入钢管锚固设计

将插入钢管设置于基础底板的钢筋上, 然后在插入钢管的管身上, 设置承压板, 在插入钢管的底部, 设置锚固角钢, 用以增加插入钢管和混凝土的锚固能力, 具体设置如图1所示。

3.3.3 插入钢管调整螺栓设置

注意保持插入钢管坡度与主材坡度一致, 确保插入式基础的实际承载效果, 且插入钢管与主材钢管的连接才能严密。为避免加工及施工误差造成插入钢管的坡度偏差, 在插入钢管的底部设置调整螺栓, 以便在放置钢管杆时对插入钢管进行定位, 并对其坡度进行调整, 以达到设计要求, 插入钢管的调整螺栓设置如图2所示。

3.4 电缆设计

在城市线路的设计中, 由于城市规划部门对于线路的总体规划中, 存在道路通道空间要求的限制, 因此在实际设计时, 难以实现杆塔的架空设计, 只能改为电缆线路, 以达到节约杆塔架设空间的目的。

3.4.1 电缆护套选择设计

电缆的外护层通常会选择PE护层和PVC护层两种。PE护层的优势在于机械性能比电气性能好, 但J-PVC护层更加便于施工安装, 不具有阻燃性能, 因而适用于直埋与穿管敷设;PVC护层还具有阻燃性能, 可以明敷于隧道中。

为了便于电缆维护和试验, 应当在外护层设置一层外电极, 电缆生产厂家通常都采用在外护套上涂一层石墨的方式。为了让石墨层在施工及运行中有脱落时能及时发现, 最好选用红色的外护层或与石墨的颜色有鲜明反差的颜色的外护层。

3.4.2 电缆的敷设

对于各种敷设现场, 首先应当了解敷设的总体规划长度、各转变点位置、工井位置、上下坡度以及地下管线的位置等因素。在检查电缆线路的总长度时, 应当先检查线路上是否存在预留位置, 从而为今后的电缆检修保存电缆余量。为了保证电缆的运行可靠性, 应当尽可能减少电缆的接头数量。对于高压电缆, 则可以采用假接头的形式来完成交叉互联, 在不破坏导体连接性的情况下, 提高电缆输电能力。电缆盘旋转最好选择在转变处、接头处以及上下坡的起始点, 注意测量各转变处电缆的弯曲半径是否符合相关要求。

电缆中的接头处需要采取防水处理措施, 避免进水造成的绝缘部分直接暴露于水中, 从而引起安全问题。高压电缆的接头虽有金属护套, 但金属护套的连接处仍然存在弱点。因此需要重点加强接头位置的防水, 例如通过直埋, 在接头的位置修建水泥槽, 经过密封处理后, 再填砂盖板, 然后直埋。

4 结语

杆塔作为输电线路的重要组成部分, 积极做好输电线路杆塔的优化设计, 合理控制其占地和经济效益, 通过合理设计塔头、塔身尺寸、传力路线等措施, 让我国输电线路杆塔设计得到进一步的优化, 更加适应社会发展的要求, 我国的电力事业也一定能更上一层楼。

摘要：在我国经济迅猛发展的同时, 电网建设也随之进步, 对于城市建设中的输电线路杆塔设置也明显加强。对于城市的输出电线杆塔设置与设计, 必须充分考虑到其建设的安全性、经济性等问题, 从而提出优化输电线路杆塔设计方案, 本文即对此进行了探讨, 以供参考。

关键词：城市,输电线路,杆塔,设计

参考文献

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[3]李英民, 郑妮娜, 肖洪伟, 等.基于可靠性理论的特高压送电线路杆塔设计风速确定方法[J].电网技术, 2010 (7) :5~8.

杆塔设计 篇2

张 晓 非

摘要：介绍了环形混凝土电杆在无线通信基站的使用，即可节约造价，又可提高耐久性，其独特的快装基础，具有施工安装方便快捷、低碳环保，大大提高生产效率和减少对环境的污染。

关键词：通信基站；造价；耐久性；方便快捷；低碳环保

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前言 目前 GSM网络已进入成熟期，面对复杂的外部环境及激烈的市场竞争，GSM网络工程建设遇到许多新的课题：如何快速应对市场

发展及用户感知度提升的需要？如何提高网络利用率？如何

最大限度降低工程建设成本？客观上要求基站建

设方案的多样性、灵活性！GSM 数字射频拉远设备（GRRU、TD-SCDMA）以其输出功率大、噪声抑制能力强、拉远距离长、组网灵活、有利于提高网络利用率等优势，可作为目前GSM 宏基站建设的有利补充。GRRU 及TD-SCDMA设备远端可长距离拉远、灵活安装于覆盖目标周边，每个远端需要覆盖的范围相对于普通宏基站要小，因此，总体而言

GRRU及TD-SCDMA 设备对天线挂高的要求通常要低于普通宏基站，尤其是在农村地区可充分利用周边的高地或建筑物，进一步降低天线安装对铁塔高度的要求。

基于这种背景，移动公司网络部向我们提出了易于安装、能满足挂高要求、安全实用、降低造价、低碳环保的环形混凝土电杆应用信息。

为了减少传统移动通信基站混凝土基础施工进行的湿作业，所产生的环境污染，我们从低碳环保考虑。积极全面开展

“资源节约型、环境友好型、工业化” 移动通信基站建设工作。建设“两型一化”移动通信基站，是我们贯彻落实党的十六届六中全会精神，履行社会责任，落实科学发展观，建设“资源节约型、环境友好型” 社会的具体体现；是提高移动通信基站建设效益和效率的有效途径。

为此，我们与移动通信设计院合作，将传统的环形混凝土电杆同钢管塔的结构相融合，设计开发出了新型环形混凝土结构的无线通信基站。

可行性调查 自立式环形混凝土电杆最高 15米，埋深2.5米，天线挂高只有12.5米，不能满足天线挂高要求。拉线式单杆混凝土电杆最高可做到20米，但拉线占用空间太大，且运行中拉线易受破坏。三段环形混凝土电杆，高度可做到30米左右，但造价较高。移动公司2008年曾建设一个试点站，最终结算价格约为10.4万元（不含基础费用），造价太高不宜推广。新型环形混凝土结构杆塔解决了以上环形混凝土电杆存在的不足。天线挂高可达17米、20米、23米及以上，不需打拉线，且造价分别在2.7万、3万、3.3万元左右（包含基础及安装一体化施工），经济实用。2

环形混凝土杆塔与传统铁塔建站方式比较 2.1 天线挂高及安装数量比较 18米钢筋混凝土杆塔天线挂高可达20米，能满足大部分地区需要，我公司最新推出的21米钢筋混凝土杆塔，挂高为23米，可满足特殊高度需求。目前根据用户需求，我们设计生产了能够安装了3付及6付双极化天线的通信杆塔。该通信杆塔可同时满足TD-SCDMA与GRRU网一站共用。

铁塔是一种传统的基站方式，高度可达20米到60米，选择范围大，可以安装6-10付天线，满足后期扩容或共建需求。2.2 造价比较 18米钢筋混凝土杆塔综合造价约为3万元左右（含杆体、爬梯、馈线架、天线抱杆、攀爬安全系统、快装式基础及安装一体化施工）铁塔造价：20米单管塔及20米三管塔（含一层平台）用钢量约为3.8吨，市场价约为3.8万元（含安装但不含基础）。基础造价约在1.8万元左右。一基20米高铁塔费用可建设两基18米（天线挂高20米）钢筋混凝土杆塔。基础造价比较：铁塔基础约需1.8万元左右，而18米钢筋混凝土杆塔快装基础为0.9万元左 右，差别明显。

通过造价比较，同样 20米天线挂高情况下，钢筋混凝土结构杆塔同铁塔相比，价格降低 40—50%，具有明显的价格优势。

2.3 运输及施工

钢筋混凝土杆塔及快装基础属于预制产品，工 厂化加工，现场施工快，可实现当天挖坑、当天组 塔、当天完工。可大大减少施工过程中的社会工作 量，降低社会工作成本，可在短时期内完成集中批 量安装任务。但钢筋混凝土杆塔需现场吊装，适用 于吊车可以进场的基站。

铁塔为钢结构现场安装，构件尺寸小，便于运 输安装，但现场施工周期长，社会工作量大。

2.4 后期维护和使用比较

钢筋混凝土结构杆塔采用离心成型工艺，混凝 土在高速离心运转的情况下，排除多余水分，经离 心成型后的混凝土质地非常密实，混凝土强度得以 提高，从而很好地保护钢筋不受外界侵蚀，大大提 高了钢筋混凝土结构杆塔的耐久性。据有关资料表 明环形钢筋混凝土电杆在正常设计荷载条件使用 下，能保证质量使用 50年以上。在后期运行中不用作任何防腐处理，与铁塔相比大大降低了防腐费用。因塔体为混凝土结构，野外运行无人为破坏，没有 二次维护费用。环形截面钢筋混凝土电杆构件的体 型系数为 0.7，铁塔构件体型系数为1.3，在同风压同受风面积的情况下，环形截面钢筋混凝土杆塔大 大降低了作用于杆塔的风荷载，所具有的体型不易 覆冰，设有的防雷保护与接地，起到良好的防雷作 用。铁塔必须有专人定期进行观测和维护，塔体为 钢制品，容易被盗，每经过大风或者覆冰天气之后，易对塔体产生变形或覆冰，需要全面检查、维护，并需定期进行防腐处理，工作量较大，从而使运行 成本大大增加。

2.5 网络维护的比较

钢筋混凝土杆塔采用钢制爬梯，攀爬，同时加装了攀爬防坠系统，确保了运行维护 便于维护人员的人员的生命安全；铁塔同样为钢制爬梯或脚钉，便 于网络维护。

快装基础与现浇基础的比较

新研制开发的快装基础，工厂化标准模具加工

成型，蒸汽养护，强度高，通用性好。基坑开挖结 束后只需 2个小时就可吊装就位，回填夯实。对于需要转移的基站可二次吊运，重复利用。不产生闲 置或报废，经济效益可观。

传统现浇基础，基坑开挖后要组立模板，现场进行钢筋绑扎，偏远地区还要现场配制混凝土，需搅拌机、电源、振动棒、运输工具等辅助设备，现场浇注的混凝土质量受气候、环境、施工人员技术水平等影响，很难达到设计的混凝土强度。曾有施工队把C30混凝土做成C10强度，质量较难控制，特别是冬季施工，质量、工期更难保证，且周期长，带来的社会工作量大。现浇混凝土基础只能一次使用，不能二次利用。

新型钢筋混凝土杆塔与传统水泥杆的比较

新型钢筋混凝土杆塔的杆段同基础连接方式为法兰连接，就位准确、强度高。攀爬采用钢制爬梯用包箍同杆段连接，实用安全。内部配筋量大，弯矩值高。外表采用进口防腐涂料进行喷涂，同钢管塔一样美观，又对混凝土起到保护作用。

传统水泥杆采用直埋方式进行立杆，埋深影响杆体高度，且受不同施工地点、土壤容重影响，运行过程中杆段会产生倾斜。攀爬为脚扣式攀爬，专业施工人员能攀爬，但运行维护人员难操作，且安全没有保障。外表为普通混凝土，容易受到大气污染和冰雪的侵蚀。

可行性综合分析

钢筋混凝土杆塔在施工周期上有明显优势，当天就可以安装完毕，造价低廉，是同等高度铁塔造价的50%，可循环利用，对于需要转移的基站可分解吊运，重新安装，可多次使用。

造型美观，增设了攀爬防坠落系统，确保安装运行维护人员的生命安全，杆塔表面采用进口防腐涂料喷涂，如钢管塔一样美观大方。可满足广大农村、城镇市场TD-SCDMA及GRRU网络的建设。当今我国高速铁路建设飞速发展，高速铁路是以搭载旅客为目的，在高速铁路上提供良好的现代通信应用，已成为高铁运行的一大特点，其网络要有良好的覆盖和较强的宽带数据通信能力。用钢筋混凝土杆塔在铁路沿线建设移动通信基站，是一个较为经济合理的高速铁路通信的解决方案，可大面积推广。

国家水泥混凝土制品质量监督检验中心对36m钢筋砼结构通信杆塔进行检验，强度、挠度、裂缝宽度均满足中华人民共和国国家标准GB/T 4623-2006《环形混凝土电杆》标准要求。

我们一直以用户关注为焦点，坚持“诚信、创新、服务、共赢”的经营理念，大力推广技术进步。计划 进一步研制开发39m~45m环形钢筋混凝土结构杆塔大面积用于移动通信基站建设，为我国无线通信 和环境保护事业做出更大贡献。

收稿日期：2011-03-16

作者简介：张晓非

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输电线路杆塔疲劳可靠性 篇3

关键词：输电线路；杆塔；疲劳损伤；可靠性；环境荷载；研究

输电线路杆塔疲劳问题对于电力系统和电网线路的正常输电运行有着很大的危害影响。随着社会经济的发展以及电力用户的电力需求不断增长，高耸结构输电线路杆塔在电力运行输送中应用数量越来越多，因此，输电线路杆塔疲劳对于电网线路运行安全影响越来越大，输电线路杆塔疲劳可靠性在进行输电线路设计中也被列为重要考虑范围。高耸结构输电线路杆塔在环境荷载作用下的疲劳损伤主要有低频循环与高频循环两种类型。其中，低频循环输电杆塔疲劳损伤主要是指频次相对较少的强风暴雨对于输电线路杆塔疲劳的加剧损伤；高频循环输电杆塔疲劳是指在输电线路杆塔的结构使用期内，由于低水平应力循环的重复作用，对于杆塔疲劳的加剧累积损伤。

1、杆塔疲劳损伤可靠性分析

1.1 疲劳损伤分析模型建立

电力系统的电网线路中，对于输电线路杆塔的疲劳损伤分析，主要是从环境荷载作用与输电导线本身的附加动力作用对于输电线路杆塔疲劳损伤影响的两个方面进行的。结合以往对于输电线路杆塔疲劳损伤情况的分析试验结果可以知道，输电导线中的电流流场情况以及输电导线本身的悬挂和不悬挂情况，对于输电导线附加动力作用的疲劳损伤增加影响作用并不大。所以，在进行输电线路杆塔疲劳损伤分析模型建立时，主需要从以下几个方面进行建模分析。首先，在进行输电线路杆塔的疲劳应力作用分析时，可以将输电导线的质量因素归入到输电导线附加动力疲劳损伤加剧影响作用中。其次，在进行输电线路杆塔疲劳可靠性分析中，对于输电导线的疲劳影响不进行考虑。最后，在进行输电线路杆塔疲劳可靠性分析模型的建立时，是以输电线路杆塔刚度与强度情况分布均匀，并且输电线路杆塔连接点之间连接可靠为条件，假设输电线路杆塔疲劳损伤发生在杆塔的最不利于荷载的界面结构中。

1.2环境荷载作用特征

进行输电线路杆塔的环境荷载作用特征分析，主要就是对于阵风以及暴雨环境条件下的输电线路杆塔的荷载情况进行分析。

首先，阵风环境条件下的输电线路杆塔荷载主要是指顺风向的湍流脉动作用。对于这种情况下的输电线路杆塔荷载的计算，是在假定阵风作用是平稳并且随机的状态下，通过阵风风速功率谱密度函数实现的，如下列公式（1）（2）所示。

（1）

（2）

如上述两个公式中，公式（1）表示的是空间两点i与j之间的互功率谱密度函数关系，而公式（2）则表示的是公式（1）空间两点之间的相干函数关系。建立公式（2）中的函数关系是通过建立计算坐标，在已知计算点的平均风速情况与顺风向的湍流频率情况下进行公式关系的建立。

阵风作用对于输电线路杆塔的疲劳影响，根据风速大小的随机分布风湍流情况有不同的影响作用。通常情况下，一年中风湍流在10米高度处的概率情况，可以通过下列公式（3）中的函数关系式计算出，而一年中，风湍流处于最大情况概率的计算则如下列公式（4）所示。

（3）

（4）

通常情况下，在暴风环境条件下，平均风速的变化是根据暴风发生的时间先升高然后减低的，暴风发生的整个过程一般在3分钟到25分钟之间。

对于输电线路的雨荷载特征的分析，是将中等的降雨量作为荷载特征分析标准，并根据年降雨量情况进行具体分析。通常情况下，在进行输电线路杆塔的雨荷载特征分析时，只是通过雨对于输电杆塔结构的平均作用力进行分析的。

2、阵风响应荷载特征分析

在输电线路杆塔的疲劳损伤影响因素中，风力荷载作用下的输电杆塔结构动力响应是一个比较重要的影响因素。在进行电力系统电网线路的设计过程中，由于风力环境作用与输电杆塔结构荷载的不确定，就会给输电线路的架设设计带来一定的困难，对于输电线路杆塔结构的阵风荷载作用特征进行分析，有利于对于输电线路杆塔疲劳可靠性进行把握，以保证电网线路的安全稳定运行。

在风力作用下，输电线路杆塔结构的荷载特征根据风力作用情况的不同，可以分为两种。第一种是基于位移的阵风响应因子对于杆塔结构荷载作用影响。这一种风力作用对于杆塔结构荷载的影响变化特征，主要是由位移变化的风力作用峰值与风力作用的平均值进行计算得出的。在进行基于位移的阵风响应因子变化特征分析中，根据风力变化峰值以及风力平均值的计算公式如下（5）所示。

（5）

在上述对于基于位移的阵风响应因子作用变化的计算，是在进行阵风响应变化的随机假设情况下，根据对于风力峰值变化因子的统计，最终计算出来的。总之，在基于位移的阵风响应因子作用中，输电杆塔结构的荷载的变化主要呈现出以下规律，在风力作用下，随着风力作用变化中的平均风速以及风速湍流强度的加大，输电杆塔的塔顶位移动力响应也会逐渐加大，而这时的位移阵风响应因子也是呈现逐渐加强变化。如下图1所示，为输电杆塔塔顶的位移功率变化情况。

图1 输电杆塔塔顶位移功率谱密度

此外，阵风作用下，杆塔结构的动力响应变化的另一响应因子，是指基于弯矩的阵风响应因子，它在不同的风俗条件下也呈现不同的响应变化特征。

3、输电线路杆塔疲劳可靠性的研究

根据上述对于输电线路杆塔疲劳可靠性分析模型，在对于输电线路杆塔疲劳可靠性进行分析时，首先应注意對于疲劳可靠性分析条件进行假设，以保证输电线路杆塔疲劳可靠性分析结果准确可靠。其次，需要对于输电线路杆塔疲劳可靠性的失效概率进行确定。在进行输电线路杆塔疲劳可靠性失效概率确认过程中，可以通过完全分布法对于概率进行确认，也可以通过具一次二阶矩法对于输电线路杆塔疲劳可靠性失效概率进行确认。在确定了输电线路杆塔疲劳可靠性的失效概率之后，根据输电线路杆塔的结构情况，输电线路杆塔是一种由杆件拼装成的杆塔结构形式，因此，在对于输电杆塔疲劳可靠性进行分析时，输电杆塔中的单根杆件以及杆塔阶段单元的疲劳可靠性分析都可以看做是一个结构体系进行分析，最后通过串联或者是并联的方法，对于输电线路的杆塔疲劳可靠性进行分析。对于输电线路杆塔疲劳可靠性的表示形式，主要通过对于输电线路杆塔结构整体失效率表示出来的。

4、结束语

总之，对于输电线路杆塔疲劳可靠性的研究，有利于提高输电线路杆塔的疲劳可靠性，保证电力输电线路的安全稳定运行，具有一定的研究价值和意义。

参考文献：

[1]白海峰，李宏男.输电线路杆塔疲劳可靠性研究[J].中国电机工程学报.2008（6）.

[2]杨靖波，李正.输电线路钢管塔微风振动及其对结构安全性的影响[J].振动、测试与诊断.2007（3）.

[3]杨靖波.输电线路钢管塔微风振动及其对结构安全性的影响[J].电力建设.2008（2）.

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输电线路杆塔抗强风设计研究 篇4

在现代社会, 电力行业公用性和电力系统同时性的特点, 决定电网事故影响大、速度快、后果严重。偶然的事件、局部的事故能够迅速波及整个网络, 并在相连的巨大电网间传递, 使得城市顷刻间陷入彻底瘫痪, 经济损失难以计数。2003年8月14日美国中西部和西北部以及加拿大由于溃网而造成的大停电波及5000万人和61800MW的电力供应。在美国造成的经济损失约40-100亿美元, 造成加拿大当月份的GDP减少了0.8%。该次事故震惊了全世界。重大电力事故、特别是大面积停电事故, 必然是一场深重的灾难, 其损失、后果和造成的影响, 都是难以估量的, 这绝不是危言耸听。

我国是一个风灾频发的国家。每年在我国登陆的台风平均有15个左右, 龙卷风、飑线风、雷暴等都给高压输电线路带来了极大威胁。根据不完全资料统计显示, 仅2005年, 发生在我国的强风 (包括飑线风、龙卷风和台风) 共导致500k V输电塔倒塌18基, 110k V以上输电线路倒塔60基, 严重损害了社会及经济效益[3,5]。

随着社会和经济的发展, 越来越多的高电压等级的输电线逐步在勘察、设计、建造中。而线路等级越高, 其对风的敏感度就越来越高, 风致输电线路故障的问题就越突出。本文将从设计阶段入手, 研究适当的输电线路杆塔抗强风应对策略及设计优化措施, 以提高杆塔的抗风能力, 保障输电线路的安全和稳定。

1 差异化设计

线路工程的地理位置、气象条件及其在电网中的重要性不同, 需要线路抗风能力并不相同。在重大自然灾害时, 为保证电网安全、保证重要负荷供电、降低电网项目全寿命周期成本, 同时避免普遍提高设计标准增加过多投资, 对不同线路以及同一条线路的不同区段进行差异化设计是提高电网整体抗风能力的重要措施。

1.1 差异化设计的范围

应采用差异化提高标准设计的重要线路工程一般包括:电网规划确定的核心骨干网架线路、战略性输电通道线路、重要负荷的供电线路以及事故时抢修特别困难抢修恢复成本很高的线路等。

1.2 差异化设计原则

确定为重要线路工程, 110k V~330k V线路可将气象条件重现期提高至50年一遇, 抢修特别困难、抢修恢复成本很高的线路可根据全寿命周期费用比较情况确定提高标准的幅度。500k V及以上线路可将气象条件提高至100年一遇, 或将结构重要性系数提高至1.1。

1.3 差异化设计对项目经济指标影响

由于我国输电线路设计规范有最小设计风速的限制, 110k V~330k V输电线路的基本风速不宜低于23.5m/s, 500k V~750k V输电线路, 基本风速不宜低于27m/s, 因此对于统计风速低于最小设计风速地区的线路, 提高设计风速重现期对线路投资影响很小;对统计风速较大的强风地区线路, 设计风速重现期由30年提高至50年, 铁塔重量增加5%~8%左右, 线路投资增加2%~3%, 设计风速重现期由50年提高至100年, 铁塔重量增加8%~10%左右, 线路投资增加4%~6%。

线路结构重要性系数提高0.1, 线路投资增加约3%~6%, 线路电压等级越低, 增加幅度约高。

综上, 差异化设计后线路投资增加的相对数值在我国现有的经济条件下是可以接受的, 不会大幅增加电网建设的投资, 却能有效提高电网的抗风能力。

2 线路路径选择

2.1 路径选择宜考虑

(1) 要加强区域气象资料的收资、调查和勘测, 准确确定线路基本风速, 尽量避开调查确定的历年台风破坏严重地段;

(2) 选择山坡的背风面, 充分利用地形障碍物和防护林等避风效益, 尽量避免输电线路经过河岸、湖岸、山峰以及山谷口等容易产生强风、局地风等微地形地带;

(3) 尽量避免输电线路沿垂直台风登陆风向的山脊走线, 避开海岸线10km内无屏蔽地形的区域, 以及在海岸线20km范围内平行于海岸线走线;

当无法避开以上地段时, 应采取必要的加强措施。

2.2 线路宜避免大档距、大高差及前后档距相差悬殊的情况, 当无法避免时, 应采取必要的加强措施。

2.3 经过Ⅰ类风区时, 耐张段长度不宜超过3km。

3 微地形地段抗风设计

微地形是大地形成的一个局部的、狭小的范围, 是有利于大风生成、发展和家中的局部区段[1], 对输电线路有着显著影响。一般将微地形分为高山分水岭 (或山丘、山峰) 、地形抬升形 (或悬崖、山坡) 和垭口 (或峡谷风道、波动地形) , 如下图1所示。微地形区域的输电线路杆塔风荷载效应明显增大了, 其中山丘和垭口的风荷载效应增大最显著, 其次为悬崖, 总体风荷载效应比平坦地形时增大了10%~30%左右[2]。因此, 当由于输电线路整体走向需要, 输电线路无法避免经过了微地形地段时, 可以逐段考虑风速及电线平均高度的变化, 并适当加强塔身的抗风强度设计。

3.1导地线平均高度

当输电线路位于微地形区域, 地面隆起或凹陷导致导/地线的平均高度及沿线风速与平原地区不同, 因此需要重新计算导/地线的平均高度, 并且考虑沿线风速的变化。

3.2风速修正

(1) 沿主风向地形收窄的海湾深处、峡谷、山口等地段, 气流从开敞区域进入狭窄区, 流区压缩, 按照伯努利定律和连续性定理, 风速必然突然增加, 称为狭管效应, 此时风速与气象站资料有很大不同, 应将基本风压乘以大于1的增大系数。以往的研究资料表明, 国内一些资料中, 取1.4的增大系数, 欧洲钢结构协会标准ECCS/T12对这种情况最大取1.5风压调整系数。建议输电线路经过与主风向一致的上述地段时, 设计基本风速乘以1.1~1.2增大系数。

(2) 距离海岸边500m范围内陆地上的线路杆塔, 计算风荷载时地面粗糙度类别应按A类考虑, 距离海岸边500~1500m范围的过渡区内, 地面粗糙度类别宜按A类考虑或在B类基础上加以修正。

(3) 飑线风和局地大风等具有作用范围较小、生成快、消失快、阵发性强、风力强劲、破坏力大的特点, 一般不可预报, 与统计风速关联性小, 应经实地调查后方可确定是否需要提高线路设计风速。

4 输电杆塔抗强风结构设计措施

4.1 合理选择杆塔型式

为了提高输电杆塔抗风性能, 位于强风地区的杆塔可经经济技术比较后优先选用以圆截面钢管为主要构件的钢管塔来代替角钢塔。从受力角度考虑, 钢管和拼合角钢相比, 截面中心对称, 钢管断面各向同性, 截面受力性能好, 抗弯刚度大。在同时满足稳定的条件下, 钢管的截面要比角钢省35%左右, 挡风面积较角钢小20%-40%。且钢管的体型系数小仅为角钢塔的0.6-0.8倍, 所以钢管塔有较明显的抗风优势。

4.2 合理设置杆塔横隔面

无横隔面的输电杆塔结构破坏模式表现为主材的弯扭失稳, 横隔面可有效抑制主材的截面扭转效应, 并显著提升塔段的抗风承载力和变形能力, 提升塔段的整体稳定性。《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》 (DL/T 5154-2012) 提出的塔身构造隔面设置间隔较ASCE规范的规定偏大。对于在风速较高地区, 建议参照ASCE规范中对横隔面设置的要求, 按不大于23m的间隔适当增加构造横隔面以控制局部振型过早出现, 有效提高杆塔整体稳定性与抗风能力[6,7]。

4.3 布置紧凑, 降低塔高

多回路塔导线常规布置形式为导线垂直排列, 造成多回路塔塔高通常较高, 塔头风荷载调整系数较大。通过调整导线布置形式, 使导线布置尽量紧凑, 可以大大降低多回路输电塔的塔高, 减小结构风荷载调整系数, 降低风压, 提高结构抗风能力。

以双回直线塔为例, 常规布置形式如图2 (a) 所示, 塔高为71.3m。采用紧凑型布置后结构布置形式如图2 (b) 所示, 塔高明显降低, 仅为50m。我国已建成的500k V同塔双回紧凑型塔如图3 (a) , 220 k V六回路塔如图3 (b) , 均取得了良好的效果。

4.4 瞬时风速下屈服强度校验

目前杆塔设计风荷载采用设计气象重现期的距地面10米高10min时距的年最大风速为样本的极值Ⅰ型分布概率统计值。按照国内外研究人员所得瞬时风速与10min时距平均风速的比值在1.45~1.5左右。但是, 不同的天气过程比值有较大影响, 一般雷暴大风的比值最大, 台风次之。表2为我国广东茂名和日本宫古岛的实测数据。表中数据表明, 对一些特殊的风灾天气过程, 瞬时风速与10min时距平均风速的比值远大于一般统计。

因此, 对于路径条件限制选在风灾频发地段的重要杆塔, 建议验算在极端瞬时风速下杆塔构件的弹塑性性能, 以确保铁塔强风时不倒塌。设计时, 根据附近气象观测站点记录的极端瞬时风速, 通过地形修正, 确定塔位最大瞬时风速及其产生荷载标准值, 由此计算杆塔构件最大应力, 校验构件的屈服强度[4,8]。

4.5 防连续倒塌设计

对于风灾天气多发地区的线路, 防连续倒塌设计是降低灾害损失的有效措施。杆塔结构的防连续倒塌分为两个层次:一是杆塔自身构件系统的防止连续失效措施:1) 结构主要受力系统传力路径清晰;2) 主要受力系统布置为超静定结构;3) 结构支撑系统不应设置为全塔的最薄弱环节。二是杆塔防串倒措施:1) 控制耐张段长度;2) 设计在大风工况下同时可以抵抗3%~5%纵向张力的直线塔作为防串倒塔。

4.6 减震措施

对于位于强风频发地段的高塔 (全高大于100米) , 可采用风振控制措施, 降低铁塔风载动态响应。通过在铁塔构件上设置振动控制装置可降低结构对风致振动的动力响应。目前使用较多振动控制装置有调谐质量阻尼器 (TMD) 、粘弹性阻尼器 (VED) 、金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器和粘性液体阻尼器等。国内大跨越铁塔上已有TMD和VED的探索性使用, 取得了一定的振动控制效果。在台风登陆地区建设的输电线路可试验研究适合的振动控制装置, 提高杆塔的抗风能力。

4.7 线路组件强度配合原则

输电线路系统的各部件———导线、绝缘子、金具、铁塔、基础, 是一个整体工作系统, 其中的任何部件的破坏都将导致系统结构功能的失效。但有的部件破坏损失小易修复, 有的部件破坏对系统则是致命的;有的部件提高其可靠度成本投入小, 有的部件可靠度的微小提高都会导致成本的大幅增长。这就要求设计者要全面考虑协调配置各部件的强度, 使在同样的可靠度标准下建设成本最低, 事故抢修的时间和成本最少。按照这一概念, 为合理地协调各部件的强度, 建议遵循下列原则[3]:

(1) 最先破坏的部件应对系统其余部件产生最小的荷载冲击 (动态的或静态的) , 以减少连锁破坏;

(2) 一旦破坏发生, 所需抢修时间和费用最少;

(3) 最先破坏的部件其破坏极限与承载极限之比应接近1.0;

(4) 系统中那些最廉价部件不应成为其最薄弱环节。

5 结语

(1) 在线路规划阶段, 应加强区域风气象资料的收资、调查和勘测, 尽量避免输电线路经过河岸、湖岸、山峰以及山谷口等容易产生强风、局地风等微地形等不利地带。

(2) 当输电线路无法避免经过微地形地段时, 应考虑微地形对风速及电线平均高度的影响, 进行风速修正。建议输电线路经过沿主风向地形收窄的海湾深处、峡谷、山口等地段, 设计基本风速乘以1.1~1.2增大系数。

(3) 对风速较大地区的输电线路杆塔, 应在设计阶段, 综合采用抗强风结构设计措施以最大限度地增强杆塔的抗风能力, 减小风灾发生时电网损失。

参考文献

[1]王守礼, 李家垣.微地形微气象对送电线路的影响[M].北京:中国电力出版社, 1999:9-12.

[2]高雁, 杨靖波.微地形区域输电线路杆塔电线风荷载计算方法[J].电网技术, 2012, 36 (8) :111-115.

[3]屈靖, 郭剑波.“九五”期间我国电网事故统计分析[J].电网技术, 2004, 28 (21) :60-62, 68.

[4]Simiu E, Scanlan R H, Wind effects on structures:fundamentals and applications to design (third edition) [M].New York:John Wiley&Sons, 1996

[5]谢强, 钱摇琨, 何涛, 等.华东电网输电线路风致倒塔事故调查研究[R].上海:同济大学生命线工程研究所, 2005.

[6]中国电力工程顾问集团西南电力设计院.DL/T 5154-2012架空输电线路杆塔结构设计技术规定[S].北京:中国电力出版社, 2013.

[7]中国电力工程顾问集团公司.GB50545-2010110k V~750k V架空输电线路设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2010.

国内复合材料杆塔的应用现状 篇5

南方电网的广东电网公司于2007年针对复合杆塔的应用研究进行了立项，项目选用了加拿大RS公司的复合杆塔，其力学真型试验在中国电力科学研究院进行。同时，项目开展了包括电气性能、机械性能、老化性能等关键性问题在内的研究。

鞍山铁塔开发研制中心与鞍山铁塔厂合作，于2006年在辽宁省电力公司立项研制高强度复合材料杆塔。采用了两段插接八边形20m长杆，端部加载3t情况下，杆顶挠度为2m。常熟市铁塔有限公司曾与加拿大RS公司洽谈合作复合材料杆塔项目，但因为RS公司要求过高而未能达成一致意见。除此之外，国内已有多家生产企业开始对复合杆塔的应用进行探索研究。温岭市电力绝缘器材有限公司自1995年开始研究复合材料，研制成功了220kV及以下抢修塔（门形、带拉线）、110kV复合材料横担和杆头，其中抢修塔已经进行了多项电气和物理性能试验，并在工程中得到应用。

2009年6月，国家电网公司基建部组织了“复合材料杆塔项目启动会”，中国电力科学研究院、国网电力科学研究院与各省电力公司与设计院、材料厂家密切配合，选取了典型环境的试点工程，全面开展了复合材料杆塔的基本材料性能、老化性能（酸、碱、盐、紫外老化特性等）、电性能、淋雨、防覆冰材料、真型结构试验与构件连接技术试验、防雷接地试验等，并在部分试点工程线路上进行复合材料杆塔/复合材料绝缘横担构件运行试验（下图）。

通过国网试点工程的应用试验，清楚地认识到，输电线路跨越距离长，长期处于各种复杂的自然环境和气象条件下，输电杆塔必须满足强度、刚度、抗疲劳、耐久性等性能要求。同时，输电杆塔作为输电导线的支撑结构，必须满足必要的电气性能要求。因此，将其应用于输电杆塔中还存在以下瓶颈及制约，需要给予极大的关注：(1)材料刚度/杆体挠度问题。(2)节点连接问题/防雷接地与疲劳、可靠性。(3)热稳定性问题/自然老化问题。(5)回收/环境问题。(6)成本问题。国家电网公司拟进一步开展复合材料在输电杆塔上的应用研究，解决应用瓶颈问题。

2012年，武汉南瑞自主研制的“220kV及以下电力输送用新型复合材料杆塔”在武汉通过中国电力企业联合会组织的产品技术鉴定。鉴定委员会一致认为复合材料杆塔综合技术性能达到国际先进水平，其中基体材料和大尺寸产品的制造技术达到国际领先水平，建议产品挂网运行，积累运行经验。

复合材料杆塔的成功应用将有望解决传统输电线路杆塔闪络事故率高、运维困难、耐腐蚀性能较弱等诸多问题，同时节约土地资源，减少电网系统钢材用量，降低输电线路综合运行与维护成本，为我国输配电线路建设改造提供有力技术支撑，具有重要的应用价值。武汉南瑞在国内首次采用小角度缠绕以及拉缠工艺技术，以改性聚氨酯树脂作为基体材料研制了电力输送用新型复合材料杆塔和横担样品。经中国电力科学研究院、国网电力科学研究院电气设备检测中心检验，该样品结构设计合理，具备优异的机械性能、突出的绝缘性能、良好的耐老化腐蚀性能等特点。目前，110kV复合材料杆塔已在国家电网公司智能电网科研产业（南京）基地顺利完成立塔。

杆塔设计 篇6

【关键词】配电线路；杆塔；基础施工；技术要点

配电线路杆塔的土建工程中具有较为复杂的施工要点，影响着工程的整体质量以及能否顺利完成工程进度。对此，我们要加以研究，在保证工程施工质量的前提下，尽早完成工作。对此，我们应从几个方面加以控制，包括对施工作业流程的控制，工程作业目标的选定，接地工程的质量检测以及施工过程中的安全问题，相信通过对这几方面的研究，一定能够促使工程朝着又快又好的方向发展。下面，让我们首先探讨在施工作业中应该注意的几点问题。

1.施工作业流程控制

1.1首先我们要确定杆塔基础中坑位的位置，待其确定之后，在进行下一步的工程。由于设计中已经规定了坑口的基本尺寸以及施工的基础面层，所以可以直接进行挖掘工作。在施工过程中，应在土坑的四周留有一定的坡度，对于深度以及边坡的距离应根据实际情况进行计算之后再决定设计值，必须要将坑底铲平。根据实际情况对水坑以及流沙坑的施工进行考量，从而选择出正确的施工方式，保证工程的质量.

1.2对模板进行支立时，需要确保基坑已经挖好，在确保基坑的相关大小以及尺寸的情况下，重点检查基坑是否满足规定的深度，如果没有符合相关规定，就不能进行后续的工程，以免影响工程的整体质量。完成上述检查工作后，就可以开展模板的支撑工作了，同之前的施工一样，也要先对相关的数据进行测量，只有保证数据的准确无误，才能做到工程的整体质量不受影响，避免造成牵一发而动全身的影响。基层表面的平整是其他各个层面平整的基础，以混凝土为主要材质进行倒膜成型后的形状，是保证模板能够支撑起来的前提，因此，操平找正这一工序在模板支立的过程中十分重要。在完成底座模板的支立工作后，就可以固定模板的盒壁以及坑壁了，采取的主要材料是木桩以及相关器材，对底模与立柱都要进行操平找正的工序。待一切工序完成后，再开始用设备对基础地脚螺栓进行安装，对整体的基础开展检查工作，确保每一道工序的准确无误。

1.3如果上述工程确保没有差错，就可以开展混净土的浇筑工程。在这道工序中，混凝土的浇筑是保证混凝土能否形成规定形态的重要保证。首先混凝土的材料应该按照一定的比例进行混合，混合之后的混凝土材料要适当的进行搅拌，搅拌的时间与速度都具有一定的要求，过快或过慢都会影响到最终混凝土的质量，严重情况下还会造成离析现象的出现。浇灌的位置是从四周在2米以内的高度垂直向下滴落，同时也应该注意是否发生了离析的状况，浇灌要按照分层的顺序，防止出现变形或是下沉，更不能出现流浆的情况，钢筋笼要同模板之间留有一定的距离，有时候砂浆可能会通过没有模板铺垫处渗漏出来，这种情况下，就要增加一定的砂浆的比例或是延长混凝土的初凝时间，由此能够有效解决上述问题，最终确保工程的整体质量。

1.4拆模及养护，为使混凝土在浇灌后有适宜的硬化条件，并防止其发生不正常的收缩，防止暴晒使混凝土表面产生裂纹，要对混凝土进行正常的覆盖和浇水养护。混凝土的养护在混凝土浇完后12小时内开始浇水养护，在混凝土浇灌2至3天后拆模，要严格把握住基础拆模关，自上而下拆模，保证混凝土表面及棱角不受损坏，并要求强度不低于2.5MPa。

1.5混凝土施工注意事项：混凝土的施工要求，应是最终达到规定的强度。即使所用的原材料完全符合要求，但若施工不当，则不仅能降低强度，甚至会影响质量以致完全报废。故混凝土工程的施工，必须严格遵守规定。

2、接地工程

2.1敷设接地体

1）接地体规格、数量、长度应符合设计，不允许负公差，不允许严重锈蚀，设计要求热镀锌的应进行热镀锌。按要求进行防腐处理。

2）接地体放进坑内应平直。

2.2焊接

第一，接地体与杆塔进行连接时要使用螺栓，除此之外，所有的断口都要选择应用焊接；第二，焊接面（扁钢为四面焊接）圆钢为双面焊接，焊口可靠、满焊，采用搭接时，搭接长度：圆钢为直径的6倍，扁钢为宽度的2倍。焊接完毕冷却后，应涂上油漆。

3）接地引下线与杆塔应接触良好，引下美观，与地网接口埋深在0.6m以下。

4）接地电阻测量：接地电阻应满足设计和规范要求，否则报告上级有关部门请设计处理。

3、施工管理及安全措施

第一，具体工作区域必须有专门负责人员只会，所有的施工管理人员都要戴上红袖章；第二，所有的施工人员都要穿上专门的工作服，不允许赤脚施工，或者是穿着凉鞋以及其他不利于施工的鞋子，不允许在距离路边比较近的地方进行施工，所有的施工人员都要穿上专门的凡光衣；第三，所有参与施工的人员都要严格依照有关章程进行施工，同时根据设计图纸需求来完成施工任务；第四，施工现场要有明显的防护区域标志以及相关的安全标识，没有任何允许任何人员都不能擅自进入到施工场地中，同时施工人员需要在施工前后路段大约50m位置处设置警示牌，以警示驾驶人员放慢速度形势；第五，施工现场所应用的临时电源，必须安装上总开关，同时还需要安装上漏电开关，避免发生电事故，所有的电影都需要安排专门的人员来进行管理，每个一段时间就要对电缆外观进行检查，如果发现插头或者是电源线出现了破损要立即更换，不允许使用。

4、结语

通过对配电线路杆塔土建施工项目的控制与管理，能够有效保证施工质量，在施工过程中经常容易发生各种棘手的问题，如果不加以解决将会对工程质量造成不同程度的影响，因此，我们要在施工前对这一情况进行有效的预防，在施工时严格遵守工程规章制度以及控制工程管理，在每一步施工完成后，就还要进行检查，确保此项工程质量不影响到后续的施工质量，相信只要严格控制每一环节，就能够保工程进度朝着又快又好的方向发展。

参考文献

[1]王芸.配电线路的杆塔基础特点及优化[J].科技风，2011（23）

探讨架空输电线路杆塔的结构设计 篇7

关键词：结构设计,输电线路,杆塔,原则

杆塔结构的设计质量与电网线路的可靠性、经济性密切相关, 只有坚持从实际出发, 坚持科学的结构设计原则, 并不断加强技术创新, 才能真正满足现代化电网建设需求。那么作为新时期背景下的架空输电线路杆塔的结构设计人员, 就必须对当前架空输电线路杆塔设计目前面临的主要问题有一个基本的认识, 并采取有效地措施, 以全面提高架空输电线路杆塔工程质量。基于此, 笔者结合自身工作实践, 做出以下几点探究性的分析思考。

1 架空输电线路杆塔设计目前面临的主要问题

1.1 杆塔结构型式的选择

在选择架空输电线路杆塔的结构型式时, 应充分考虑其经济效益。就目前而言, 被世界范围内公认经济效益最明显的, 非拉线塔莫属。不过, 在山区或者城市周边地区, 受运输条件、打拉线施工条件的影响, 拉线塔的施工难度较高, 因此, 建议选用自立式铁塔。对我国而言, 在选择架空输电线路杆塔塔形时, 应以拉线塔为主, 自立式铁塔为辅。拉线塔结构轻便, 且型式也有多种。一是广泛应用于超高压线路中的拉V塔, 二是适宜应用于特高压线路工程的相间无构架的拉线-拉索杆塔, 其优点是能够有效缩小相间距离, 紧凑线路, 缺点是杆塔的占地面积较宽, 在加拿大、美国等国家最先投入使用。三是绝缘支持式杆塔, 其制造难度较高, 成本的投入也较大, 幸亏其通过利用支撑导线替换悬吊导线, 从而使得杆塔高度得到科学的减小, 能够在造价上获得适量的补偿, 这种杆塔目前还处于研制阶段, 应用较少。

而常规自立式铁塔也分两类, 一是单回线路自立式铁塔, 主要有三角形和吊线水平布置两种, 二是双回供架铁塔, 由于它们的机械强度很高, 因此故障发生率很低。

1.2 杆塔强度问题

一般来说, 杆塔强度往往会受到其结构形式、受力形式以及杆塔制造材料等因素的影响。为确保正常、稳定、持续性的供电, 输电线路必须保持长期的安全、稳定运行, 而在运行时, 作为起支持避雷线和导线作用的杆塔, 也要求具备较高的承受荷载能力, 并且能够将其变形控制在允许范围内, 也就是指合格的杆塔, 其刚度和强度都必须满足相关规定要求。与其他构件相比, 环形截面构件在建设输电线路杆塔时更能节约用料, 且在每个方向都具有同等的承载力, 能够保证优良的施工质量。与普通振捣法相比, SEC法所浇筑成功的混凝土强度能有效提高30%。鉴于上述两种因素的影响, 环形截面混凝土构件是目前国内输电线路中应用数量最多的构件, 其也有预应力构件及普通构件之分。在浇注预应力构件前, 注意必须先进行钢筋的张拉处理, 等混凝土完全凝固再把张力撤出, 而混凝土在此时为阻止钢筋的回缩, 比如会受一个预应压力, 这个预应力在构件受拉或承载过程中, 能在一定程度上抵消受拉或承载时的应力, 保证杆塔不产生裂缝, 延长其使用寿命和稳定性。

2 输电线路杆塔结构研究的主要内容

2.1 杆塔负载研究

研究杆塔负荷的主要方向有杆塔的结构关键性系数、荷载组合原则、设计风速、负载周期、如何计算杆塔的动态和静态的风的荷载。其中, 结构关键性系数的确定必须通过研究其可靠性指标来实现, 而负载周期则根据塔风振系数的研究而获得, 通过深入研究负载周期, 有助于技术人员找到高压导线的最科学的荷载组合。总而言之, 全面研究相关的杆塔负载值的根本目的在于找出其外部荷载的基本变化规律, 提高杆塔结构设计的客观性、可靠性、科学性。

2.2 杆塔结构的基本设计原则及有效方法

经多年实践, 目前最科学、最常用的杆塔结构设计方法是极限状态设计法, 其方法基础以概率理论为主。相关人员在设计杆塔结构时, 必须确保结构完全输电线路的严格电气性能规定, 通过可靠度指标对杆塔构件的真实可靠度进行度量确定。一般来说, 杆塔结构的设计应严格遵守下列三大原则:一是必须坚持保证杆塔的刚度、稳定、强度和投入运行的可靠性、安全性为设计前提的原则。二是结构设计应坚持结构形式简洁、构件布置科学、传力线路清晰、简单、直接、精短的设计原则。三是应坚持合理降低钢材的消耗量, 控制杆塔造价的合理性、经济性的设计原则。

在研究杆塔结构的设计方法时, 不但要研究杆塔结构的构件承载力计算、力学模型计算、杆端节点机构分析等问题, 而且要对杆塔模型的选择进行深入的研究, 探讨塔头类型、铁塔节间、根开、坡度等的布局及改善提升方法。在现阶段, 杆塔设计通常以理想的铰接式空间桁架为设计基础, 把塔空间视为完整的静态系统, 根据受力的稳定条件和平衡条件展开杆塔内力的分析, 来选择合理的杆塔材料。

3 结语

综上所述, 加强对架空输电线路杆塔的结构设计的探讨和分析具有重要的现实意义。输电线路杆塔是现代电网线路中的不可缺少的重要支点, 因此杆塔结构的设计者, 必须树立科学的设计理念, 不断参考前期的设计案例, 不断总结经验教训, 认真分析杆塔结构的功能作用, 计算杆塔荷载变化的规律, 加入创新技术, 保证杆塔结构设计的可行性、经济性、合理性。

参考文献

[1]张晓迎.架空输电线路杆塔结构设计相关问题分析[J].民营科技, 2010, 05:53.

[2]陈明亮.浅析架空输电线路杆塔结构设计[J].民营科技, 2010, 11:285.

湿陷性黄土场地杆塔基础设计分析 篇8

黄土是一种年轻的地质土层, 这种土以黄色粉土颗粒为主, 具有大孔隙与垂直节理, 有的具有湿陷性, 从地质年代上看, 第四纪早、中更新世的黄土即所谓的老黄土不具有湿陷性 (在压力200k Pa的情况下) , 而晚更新世和全更新世的黄土一般具有湿陷性, 具统计我国黄土分布面积约为65km2, 其中湿陷性黄土为38万km2, 占我国黄土总面积的60%。

2 黄土湿陷变形机理

黄土在一定的压力作用下, 受水浸湿饱和后, 结构迅速破坏而产生显著的附加变形的性能称为黄土的湿陷性, 对于黄土的湿陷性形成机理, 国内外学者进行了大量的研究, 主要有毛管假说、熔盐假说、胶体不足假说、欠压密理论、机构学说。

对于工程界普遍认为是由于黄土的结构性造成黄土具有湿陷性这一特殊的性质, 高国瑞认为只有结构学说能包括上述的各种假说的合理部分, 黄土由于其特殊的结构, 对于工程建设影响特别大, 尤其是对于地基的处理, 处理的不合理不恰当都会使结构处于不安全的状态。而过于保守的处理方式会花费大量的人力、物力造成经济不合理, 本文从实际的电力线路工程提出一种经济合理的地基基础设计方法。

3 工程简介

山西500k V双回路线路工程全线同塔双回线路长125km, 其中单回路64km, 杆塔基础拟采用斜柱板式基础、直柱板式基础、掏挖基础、挖孔桩基础, 裸露岩石及岩石完整性较好的塔位可考虑采用岩石嵌固基础或岩石锚杆基础。工程线路沿线经过的地貌单元主要为:低中山区, 黄土丘陵区, 沿线地形起伏大, 海拔高度为1135.66~1553.56m, 开挖基础埋深一般不大于5.5m, 底板宽度不大于10m, 掏挖基础埋深一般不大于8.5m, 底板宽度不大于4m, 挖孔桩基础桩长一般不大于20m, 桩径一般不大于2.5m。实际探井施工深度为20m, 揭露的土层自上而下依次为黄土状粉土 (0~10m) 、卵石、泥岩, 地下水埋藏深度大于20m。

4 湿陷性黄土评价

本工程仅以两级杆塔下的黄土试验数据进行湿陷性评价:

湿陷性黄土场地自重湿陷量的计算按《湿陷性黄土地区建筑规范》 (GB50025-2004) 第4.4.4条公式:

式中: —第i层土的自重湿陷系数;hi—第i层土的厚度

—因地区土质而异的修正系数, 根据《湿陷性黄土地区建筑规范》 (GB50025-2004) 附录A, 线路沿线所在区域为边缘地区, 故取为0.5。湿陷性黄土场地湿陷量的计算按《湿陷性黄土地区建筑规范》 (GB50025-2004) 第4.4.5条公式:

式中: —第i层土的湿陷系数;hi—第i层土的厚度

—因地区土质而异的修正系数, 基底下0~5深度内, 取为1.5, 5~10m深度内取为1, 基底埋深按1.5m考虑。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》 (GB50025-2004) 第4.4.4条及4.4.5条, 湿陷量计算如表1。根据计算结果, 自重湿陷量介于26~61mm, 湿陷量介于230.5~349mm, 综合判定该两级杆塔下黄土为非自重湿陷性场地。

5 地基基础方案选择

方案1根据试验结果, 两级杆塔下的黄土均为非自重湿陷性场地, 由于杆塔主要承受水平荷载及上拔力, 根据《湿陷性黄土地区建筑规范》 (GB50025-2004) 第5.7.1条第4款, 建议位于湿陷性黄土层较厚场地的杆塔采用桩基础, 桩端须穿透湿陷性黄土层, 在自重湿陷性黄土场地桩端应支撑在可靠的岩 (或土) 层中, 在非自重湿陷性黄土场地, 桩端应支撑在压缩性较低的非湿陷性黄土层中。方案2黄土产生湿陷性的主要原因是由于黄土在饱和状态下, 基础底面压力超过黄土湿陷起始压力所致, 又根据气象资料, 岢岚县内年均降雨量在138mm~249mm之间, 降雨量较少, 根据勘探揭露地下水位埋深大于20m, 故可控制雨水入渗, 使基底之下黄土始终处于非饱和状态, 这样就可以把具有湿陷性的黄土按普通的粘性土考虑, 采用天然地基而不考虑其湿陷性, 采取防止雨水入渗主要采取以下措施:a.杆塔塔位选择尽量选择在丘陵顶部, 避免选择在洼地, 这样有利于雨水疏散, 避免在塔位处汇集雨水。b.在塔位迎水坡设置排水渠, 将上坡流下的雨水从杆塔两侧引向下坡, 从而避免了雨水对塔位处黄土的冲刷。c.在塔位处移植一种山西省特有的荆棘树, 该树种抗旱性、固土性较好, 成活率较高, 成本较低, 利用其比较强的吸水性及固土性, 降低雨水对塔位处黄土的影响。

注:自重湿陷量从天然地面算起, 湿陷量从地面下1.5m算起 (因基底标高不确定) 。

从经济性及安全性及结合当地的工程经验, 设计最终采用方案2进行地基基础设计, 即不考虑黄土的湿陷性, 按天然地基进行设计。

6 结论

现在位于湿陷性黄土场地工程项目的地基基础设计大部分都是根据土工试验成果, 判别黄土的湿陷性, 及黄土的湿陷等级, 按照《湿陷性黄土地区建筑规范》 (GB50025-2004) 上建议的基础设计方法进行基础设计, 这种设计方法在一般的湿陷性场地取得了较好的效果, 但对于地下水埋藏较深, 年降雨量较小的场地, 采用此种方法设计为保证其安全性, 会产生较高地基基础施工费用, 本文针对这种特殊场地提出从控制雨水入渗来避免黄土湿陷性的产生, 按普通场地不考虑黄土的湿陷性进行地基基础设计, 设计及施工费用明显低于考虑湿陷性的设计方法, 保证安全性的同时, 降低其设计及施工费用。

参考文献

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[4]湿陷性黄土地区建筑规范[M].北京:中国建筑工业出版社.

[5]工程地质手册[M].北京:中国建筑工业出版社.

[6]地基与基础[M].北京:中国建筑工业出版社.

杆塔设计 篇9

1.1 设计思路

工程设计的原则是遵循《110-500kV架空送电线路设计技术规范》(DL/T5092-1999)、《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T5154-2002)的要求以及其他相关的技术规范,结合工程的具体情况,考虑既经济合理,又方便加工、施工及运行维护,同时兼顾环境保护等方面的有利因素。

1.2 路径选择

路径选择和勘测是整个线路设计中的关键,方案的合理性对线路的经济、技术指标和施工、运行条件起着重要作用。为了做到既合理的缩短路径长度、降低线路投资又保证线路安全可靠、运行方便,一条线路有时需要徒步往返3~5趟才能确定出最佳方案,所以线路勘测工作是对设计人员业务水平、耐心和责任心的综合考验。

在工程选线阶段,设计人员要根据每项工程的实际情况,对线路沿线地上、地下、在建、拟建的工程设施进行充分搜资和调研,进行多路径方案比选,尽可能选择长度短、转角少、交叉跨越少,地形条件较好的方案。综合考虑清赔费用和民事工作,尽可能避开树木、房屋和经济作物种植区。

在勘测工作中做到兼顾杆位的经济合理性和关键杆位设立的可能性(如转角点、交跨点和必须设立杆塔的特殊地点等),个别特殊地段更要反复测量比较,使杆塔位置尽量避开交通困难地区,为组立杆塔和紧线创造较好的施工条件。

1.3 设计用气象条件

参考《广西区架空送电线路设计计算用气象条件区划分》资料,结合附近已有线路的运行经验,本线路属无冰弱风区,设计采用的气象条件,最高气温:400℃,最低气温:-50℃,最大风速:23.5m/s,覆冰0mm。

1.4 杆塔选型

不同的杆塔型式在造价、占地、施工、运输和运行安全等方面均不相同,杆塔工程的费用约占整个工程的30%~40%,合理选择杆塔型式是关键。

对于新建工程若投资允许一般只选用1~2种直线水泥杆,跨越、耐张和转角尽量选用角钢塔,材料准备简单明了、施工作业方便且提高了线路的安全水平。对于同塔多回且沿规划路建设的线路,杆塔一般采用占地少的钢管塔,但大的转角塔若采用钢管塔由于结构上的原因极易造成杆顶挠度变形,基础施工费用也会比角钢塔增加一倍,直线塔采用钢管塔,转角塔采用角钢塔的方案比较合理,能够满足环境、投资和安全要求。

针对多条老线路运行十几年后出现对地距离不够造成隐患的情况,在新建线路设计中适当选用较高的杆塔并缩小水平档距可提高导线对地距离。在线路加高工程中设计采用占地小、安装方便的酒杯型(Y型)钢管塔,施工工期可由传统杆塔的3~5天缩短为1天,能够减少施工停电时间。

2 基础工程

2.1 杆塔工程

输电线路杆塔按受力特点可分为直线和耐张型。杆塔选择是否适当对于送电线路建设速度和经济性供电可靠性以及维修的方便性等影响都很大,合理选择杆塔型式、结构,是杆塔工程重要的一环。平地、丘陵及便于运输和施工的地区,应优先采用钢筋混凝土杆和预应力混凝土杆。考虑到实际困难,出线走廊受限制的地区、大跨越或重直档距大时,可采用铁塔。杆塔组立是高压输电线路施工中一个重要的环节,目前我国在110kV输电线路杆塔组立方式,主要有整体组立分解组立。影响杆塔强度的因素主要有制选杆塔所用的材料,杆塔的受力形式及杆塔的结构形式。

2.2 架线工程

输电线路架线施工包括架线前的准备工作。放线导地线连接弛度观测,紧线及附件安装。架线施工从展放方法来讲,分为拖地展放、张力展放。拖地展放线盘处不需制动,线拖在地面行进的方法,此法不用专用设备比较简单,但导线的磨损较为严重,劳动效率低。放线需大量的人工在山区放线质量难保证。张力放线。即使用牵张机械使导地线始终保持一定的张力保持对交叉物始终有一定安全距离的展放方法。它能保证导地线展放质量效率较高,但机械笨重和费用昂贵。

3 光缆施工

光纤不会引雷,但光缆中有金属部分,所以光缆避雷仍值得重视。光缆施工施工前必须做好充分准备,检查设计资料、原材料和施工设备等是否齐备,仔细阅读有关的技术说明书与安装指导手册;架设光缆前必须确保光缆的技术性能,应用OTDR对每一盘光缆进行单盘测试,确保光缆完好方可施工。光缆的卷盘长度为2~3km,其弯曲半径应为光缆外径的15倍以上,施工中不能猛拉和扭结。拖光缆时要前后协调配合,最好有专人协调,否则光缆很容易扭结。光缆接续时,首先对光缆合理配盘,将接点位置选好,要考虑交通方便、熔接环境好等条件,同时要选择合适的接头盒。熔接光纤前将余纤在熔盘内模拟盘绕,走向应该是圆形或椭圆形,余纤的曲线半径要大于35mm,根据熔接盘的大小尽可能大些,余纤长度以盘3圈为宜。

4 结束语

众所周知,质量是企业的效益,质量是企业的生命。施工质量控制是工程项目全过程质量控制的关键环节。输电线路工程质量很大程度上决定与施工阶段质量控制。近年来的输电建设工程,每项工程都有各自特点,设计中脱离工程实际,一味生搬硬套是无法保证设计质量与满足电网发展需要的。只有结合实际,因地制宜,通过优化方案,科技攻关,不断探索与创新,才能满足建设坚强电网的要求,才能开创工程设计“技术先进、安全合理”的全新局面。

参考文献

[1]国家经贸委.110-500kV架空送电线路设计技术规定[S].1999,10.

[2]电力工程高压送电线路设计手册[M].第二版.北京:中国电力出版社,2003,1.

杆塔设计 篇10

在电力线路设计过程中, 其中最为重要的环节即是路径的选择和杆塔的定位, 而且在这两个方向无论是在政策上还是技术性上都具有较高的要求。所以在线路设计过程中, 需要在确保线路安全可靠的基础上, 对可能影响线路工程施工的各种因素进行深入的分析, 从而制定出科学合理的方案。

1 电力线路路径的选择

电力线路路径选择通常可以分为野外选线和图上选线两种类型进行。在线路设计过程中, 结合工程的实际情况, 来对线路路径进行具体设计, 然后再实地进行勘查和收集, 从技术和经济两个层面上进行综合考虑, 通过审批后即可以对电力线路施工方案进行确定。

在进行图上选线时, 需要以地形图为基础, 通过图板来进行地形图布置, 然后对线路起点进行标记, 将走线转角点等进行连续, 这样可以将线路路径的初步方案有效的确定下来。接下来就需要结合这些具体资料进行野外数据的收集, 利用收集到的资料来对各种方案进行评选, 从而确定最经济、合理的几个可靠性方案, 对这几个方案再从经济上和技术上进行分析, 从而确定出最具经济性和可行性的一种设计方案来。在选择路径时, 要对以下内容进行具体的考虑。

首先所选择的方案不仅要有利于施工、便于交通运输, 而且在以后运行维护时也要有较大的便利性;其次, 需要选择最短的线路;再次, 在进行方案选择时, 需要确保所选择的方案具有最好的经济性, 无论是设施、材料消耗及线路投资总成本等都要确保最经济;最后, 再充分的结合实际的地形条件来进行方案的确定, 对施工中可能出现的各种干扰因素进行充分的考虑, 同时方案中涉及的技术和杆型选择的难易程度也要进行综合的和考虑。

在电力线路图上选线工作结束后, 则需要进行野外选线工作。野外选线时需要充分的结合图上选定的路径, 将其具体落实在施工现场中, 然后对路线的走向进行确定, 然后利用相关的标识进行埋设, 这对于后其勘测工作的顺利进行具有积极的意义。

2 杆塔定位

在选择好线路路径后, 则需要对杆塔的位置进行科学的定位。杆塔定位是电力线路施工中十分重要的一个环节, 这不仅会对工程施工的质量产生一定的影响, 而且还会对线路造价带来较大的影响, 如果杆塔的定位不合理, 对电力系统运行的安全性和稳定性也会带来较大的影响, 所以杆塔定位在电力工程施工中具有极为重要的意义, 需要确定杆塔定位的方案的科学性和有效性。

2.1 杆塔室内定位

在进行杆塔定位时通常可以分为室内定位和室外定位两种类型。在进行室内定位时, 则是在平断面图上, 利用大弧垂模板来合理选择杆塔的位置, 并对杆塔位置进行科学排定。而在室外定位中, 则是在室外来对已经固定好的杆塔位置进行校对, 并将其有效的固定好, 这时通常采用标桩来进行。由于杆塔定位的质量会直接影响到电力线路施工的质量和日后的运行稳定性, 所以需要在进行杆塔定位时, 不仅需要确保其与地面的距离要符合相关的要求, 而且还要确保定位要达到相关标准的要求, 特别是在对丘陵和山地进行定位时, 则需要利用最大弧垂模板来直接将直线杆塔位置确定下来。对于耐张段距离的确定, 则需要与杆塔直线位置进行充分的结合, 这样不仅能够有效的查取或是计算导线的应力, 而且能够查看出其所采用的模板K值是否合适, 从而对杆塔定位的准确性进行有效的判断。

2.2 杆塔室外定位

通过杆塔室内定位, 就基本上确定了杆塔位置和杆塔形式, 那么就需要结合定位结果来桩定室外现场杆塔位置。但是因为必然会有一定的差异存在于室内杆塔定位和野外现场具体实际情况之间, 特别是那些复杂地形, 如丘陵、山地等, 有着比较复杂的地形和地质, 那么往往就无法有效地结合室内定位结构来对室外实际杆塔进行确定。因此, 在定位过室内杆塔之后, 需要去野外实地考察, 核对勘测资料, 结合具体情况, 来对杆塔位置进行科学调整。同时, 还需要进行杆塔定位补测工作, 以此来核对室内定位成果, 同时, 还需要核对那些重要跨越档中对物与地的具体距离和最小档距。通过核对补测横断面图和线路转角度数, 以便来更好地修改和补充室内定位工作。线路设计人员要保证线路设计安全可靠性不受影响的基础上, 来综合考虑其他的各种因素, 如造价成本、施工条件、运行维护等, 对设计方案进行评选, 确定出最佳的方案, 保证杆塔定位工作的质量。

3 杆塔定位后的校验

杆塔定位结束后, 必须根据设计的相关要求对其定位情况进行校验, 在初步排定杆塔的高度及位置后, 需对其各部分进行检查及效验, 以进一步确定其位置是否达到设计标准。

3.1 导线悬挂点应力的检查。

如果杆塔处在较高位置, 当其悬挂点过高或两侧档距较大时, 导线悬挂点的应力就会引起所能承受的荷载增大, 在检查过程中, 一旦发现这种现象, 必须及时处理。

3.2 悬垂角的检查。

当高处的杆塔垂直档距较大时, 导线避雷线的悬垂角就会比线夹所在位置的悬垂角大, 当角度过大或出现较大偏离时, 就会导致埋下隐患, 此时, 应根据设计标准把悬垂角纠正。

3.3 杆塔基础的检查。

定位后, 如果杆塔的垂直档的档距较小, 二水平档距较大时, 应对杆塔的荷载能力有一定掌握, 此时应对杆塔进行基础性检查, 一旦发现不合格现象, 应及时处理。对于没有卡盘的地方应添加卡盘, 如果添加卡盘后问题还存在, 则可通过加拉线使杆塔保持稳定。

3.4 对于垂直档距和水平挡距, 可在定位图上进行测量, 若垂直档距在图上的数值为最大弧垂时的数值, 这样很可能会导致绝缘裙边出现积雨及积雪现象, 此时绝缘子的强度及绝缘能力就会有所降低, 为了在一定程度上避免这种情况的发生, 通常以倒挂形式对其进行安装, 对于较偏远的线路, 则把其放在位置较高的杆塔。

垂直档距和水平挡距通常会有较大差距, 此时绝缘子会难以承受导线的重量, 为了避免出现这种现象, 定位后可使用双串或若干片绝缘子, 以使绝缘子的承受能力得到一定增强。

4 结束语

近年来, 电力线路工程施工数量不断增加, 由于路径选择和杆塔定位具有非常重要的意义, 所以为了确保线路能够安全的运行, 则需要在技术和经济性方面进行充分的考虑, 同时还要对实际工程实施中的各种情况进行综合分析, 从而采取科学、合理的电力线路设计方案, 确保电力线路施工的顺利进行。

摘要：近年来, 社会发展过程中对电能的需求量不断增加, 电网进入了快速的改扩建阶段, 电力线路作为电网的重要组成部分, 在对线路进行设计时, 最重要的就是要做好路径的选择和杆塔的定位工作, 只有这两个方面都能高质量地完成, 那么才能更好地确保电力系统的施工顺利进行, 同时对施工的安全性也有了更好的保障。特别是科学地对杆塔进行定位, 这不仅有利于节约工程的造价, 而且更利于后期运行维护工作的开展。文章从电力线路路径的选择入手, 对杆塔定位进行了分析, 并进一步对杆塔定位后的校验进行了具体的阐述。

关键词：电力线路,路径选择,杆塔定位

参考文献

[1]姚帅.分析电力线路设计中的路径选择以及杆塔定位[J].城市建设理论研究, 2013, 2 (49) :123-125.

[2]陈禹谋.浅谈电力线路设计的路径选择与杆塔定位[J].电子制作, 2013, 2 (24) :98-99.

杆塔设计 篇11

【关键词】雷电定位系统；跳闸故障；分析

2011年06月20日14：01：46，110kV城大线跳闸，线路重合闸成功合闸。我部门迅速组织线路运维人员对该跳闸故障进行分析，主要从雷电定位系统的数据、跳闸信息、线路运行环境及跳闸时天气状况等多方面进行仔细论证与综合推断故障区段，最后快速地查找出故障杆塔；体现了雷电电位系统的优越性，提高了工效，保证了线路安全运行。

1.判断故障点位置

1.1根据雷电定位系统进行初步分析

通过查看雷电定位系统雷电信息输出区，110kV城大线#88-#89塔、#99-#101塔附近有雷电活动，且线路路径地图上显示这两处落雷密度较大。从落雷时间看，#88-#89塔附近雷电发生时间为2011年6月20日14：00：06，与该线路跳闸时间相差1分40秒，超出雷电定位系统“时间缓冲区”的误差范围；而#99-#101塔附近雷电发生时间与线路跳闸时间基本吻合，因此更有可能引起本次跳闸故障。另外，#99-#100塔附近雷电回击数比#100-#101塔的回击次数多，且与雷电发生点的距离更近。因此，#99-#100塔成为故障杆塔的可能性较大。

表一 雷电信息输出表

根据110kV城大线近三年跳闸情况的统计分析，可发现约90%跳闸次数为雷击反击跳闸。#99-#100塔的雷电流幅值为-183.7kA，远远超过了该线路的耐雷水平，线路遭受雷击反击跳闸可能性较大；而#100-#101塔遭受雷击的雷电流幅值为-64.9kA，小于该线路的耐雷水平，符合雷击绕击的特点。因此，#99-#100塔将成为我们故障巡视的重点区段。

表二 110kV 城大线2008-2010年跳闸故障类别统计表

110 kV城大线C相跳闸后，线路重合闸重合成功，可见本次故障为单相瞬时性接地故障，符合雷击线路跳闸的瞬时性特点。另结合该线路当年4月、5月份状态巡视缺陷记录表单，证实该线路通道状况良好，且#99-#101塔区段为非树木速长区，显然排除了风偏引起线路瞬时跳闸的可能，进一步证实了雷击跳闸可能性较大。

1.2结合调度提供跳闸信息进行判断

根据调度部门提供的跳闸信息分析，110kV城南变电站保护装置显示110kV城大线保护测距和故障录波测距分别为44.25km、44.90km，保护测距和故障录波测距十分接近，且均位于#98-#101塔之间，进一步排除了#88-#89塔为故障杆塔的可能性。根据表三保护动作情况和故障相别可推断C相瞬时接地短路引起线路跳闸。

表三 110kV城大线跳闸情况表

从表四可以看出， #98-#101塔位于本线路全长82%-84.5%的范围内，符合距离Ⅱ段保护80%-100%的全长范围；而#88-#89塔位于线路全长75.5%范围内。因此，#99-#101塔作为故障段更趋于合理性。

表四 杆塔位置占线路全长的百分比

1.3利用线路运行环境及气象进行综合分析

根据线路平断面图、杆位明细表及相关图纸资料，可知110kV城大线线路全线架设双避雷线，保护角为13.92°，直线塔悬垂串均为8片XP-70型绝缘子，#99-#100塔杆位处的主要土壤均为硬塑粉质土与中等风化强风化粉砂岩及泥岩互层。其中，#100塔为直线塔，塔型为ZB18，呼高为30米，位于山腰，旁边有一深水沟渠，C相为右边导线且处在迎风侧，大号侧、小号侧及塔顶安装有防绕击避雷针，可见该塔所处的环境易遭受雷击，因已加装防雷装置可知反击可能性远远大于绕击。#101塔塔型为ZM2，呼高为30米，位于山腰，未安装防雷装置；#99塔塔型为ZB17，呼高为21米，位于平地，且A、C相均安装氧化锌避雷器。根据线路的运行环境，可推测#100塔为故障杆塔的可能性较大。通过电话询问#100塔附近村民，得知跳闸时刻该区域出现过强烈的雷雨天气，再次证明了雷击概率较大。

综合分析，本次故障原因是110kV 城大线C相雷击造成线路反击跳闸，故障区段可能为#99-#101塔。

2.故障查找

2.1找出故障点

2011年06月20日16：30，线路运维人员对110kV城大线#99-#101塔区段进行故障查找，发现#100塔C相自导线侧起第1、4、7、8片玻璃绝缘子上有明显的闪络痕迹，同时该相悬垂线夹两侧约30cm范围内有明显的白色斑点，导线无断股现象。

现场测量#100塔的接地电阻值，发现A腿接地电阻值偏大，远远超出设计要求值。因此，进一步确认本次故障类型为雷击杆顶反击跳闸。

#100塔接地装置型号为7DT，埋深为0.8米，季节系数可取1.3，根据测量结果等于实测值与季节系数的乘积，可知A腿接地电阻值大于设计要求值，是引起线路反击跳闸的直接原因。

表五 #100塔接地电阻设计值与测量结果对照表单位： Ω

2.2扩大查找范围

为了不留下隐患，线路运维人员对110kV城大线#99塔、#101塔C相绝缘子进行了检查，未发现闪络现象。同时还对#99-#100塔、#100 -#101塔两档导地线及悬垂线夹进行了检查，均未发现雷电流通道痕迹，且#99塔、#101塔接地电阻均满足设计要求。

【参考文献】

[1]王清葵.送电线路运行和检修[M].北京：中国电力出版社，2003.

[2]董振亚.电力系统的过电压保护[M].北京：中国电力出版社，1997：108-150.

[3]中华人民共和国水利电力部.SDJ8-79电力设备接地设计技术规程[S].水利电力出版社，1979.

[4]丁毓山，金开宇.配电线路职业技能鉴定培训教材[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

[5]中华人民共和国电力工业部.DL/T620-97交流电气装置的过电压保护和绝

杆塔设计 篇12

1 线路路径的选择

1.1 路径选择原则

在进行电力输电线架设路径选择时, 主要的遵循原则有以下几点:

1) 总体考虑经济性、施工难度、后期安全维护是否易行等;

2) 线路优选直线、没有跨越、地质环境良好的区域;

3) 尽量不穿越茂密森林区、绿化带、住宅区、高大建筑物、其他障碍物、障碍区等;

4) 如果无法避开障碍物、障碍区时, 应首选穿越线路最短径路, 降低对环境的影响, 以达到环保要求。

1.2 不同地理条件下线路路径的选择

1) 平地路径选择

虽然平地状况最为良好, 但是线路穿越河流、铁路线、公路、建筑物等交叉跨越频繁, 所以径路的选择主要根据线路距离和线路最短穿越区决定。

2) 山区路径选择

山区的特点是各个点海拔高度差异很大, 线路受风偏影响的几率较大, 由于交通运输等问题施工难度很大;如果线路相对地面距离过低或者风偏距过小都有可能造成线路放电, 所以在山地区域进行路径选择时, 尽可能的避免横穿山脊, 应顺山脊走势布线。必须要穿越山脊时要尽可能的在平缓处经过。此外还要考虑尽可能的避开悬崖、滑坡、泥石流多发区、溶洞等恶劣地质带, 降低施工难度和提高线路安全性。

3) 线路转角点选择

在进行线路转角点选择时, 要注意尽量避开峰顶、沟壑、河流、悬崖边缘、滑坡、泥石流频发区段。在高差较大的两个线路点, 处于较高处的杆塔还需要通过耐张塔来增强杆塔, 这时根据情况可以将峰顶的杆塔开断用作转角塔。

4) 跨越河流路径选择

由于跨河段杆塔基座容易被水冲刷导致失稳, 所以, 在进行径路选择时必须要分析雨季最高洪水位情况与冲刷程度估计杆塔的线路跨越距离, 或者进行杆塔基座加固处理;穿过有人员活动区如鱼塘等时, 应当充分考虑人们行动的安全。

5) 森林覆盖区域路径选择

线路径路的选择除了地理位置的优选之外, 还要切实考虑环保因素, 因为输电线路涉及距离长、范围广, 因此如果多次穿越森林区会造成大量砍伐, 形成环境破坏。所以, 在进行路径优选时, 要注意避免穿越深林覆盖区、大型林场、大面积苗圃、自然保护区等, 必须要穿越密集林区时, 要使用高塔跨越方法架设线路, 避免砍伐树木, 减小对环境影响。

2 杆塔定位分析

当布线路径选择工作完成之后, 在此基础上规划定线、断面测绘, 然后在纵断面图上标定杆塔的位置, 这个过程称之为定位。这也是电力输电线路设计中的主要部分, 塔杆位置定位是否准确与整个工程的施工成本、施工方案确定、设备架设方式有着密切关系。所以, 应该准确合理定位, 找到最佳杆塔配置方案。

2.1 杆塔定位的方法

1) 根据线路路径选择与经过地理位置在平断面图上配置出所有特殊杆塔, 例如耐张杆塔、终端杆塔、转角杆塔等确切位置。

2) 在进行定位模板选择前, 先要分析导线出现最大弧垂时的相关气象情况, 还有假设的分析档距, 然后根据K值曲线查找出合适的模板, 依照配置好的特殊杆塔位置始, 通过已选定的模板确定出其余杆塔的位置。

3) 进行杆位排定时当排至耐张段最后或许出现杆塔无法有效利用问题, 这时应当在低成本、安全可靠的基础上可以适当增大或者减小档距, 这样就可以充分有效利用杆塔。

4) 鉴于前期定位采用的塔杆档距, 一般都是根据地形状况、杆塔配置提前设定, 因此在定位之后通常和真实代表档距有出入, 因此要根据定位后代表档距选用相应的模板进行校正处理。也就是计算出实际档距:

2.2 杆塔定位后进行校验

当前期杆塔位置、选型、确定高度工作完成之后, 还要重新对设计方案进行核查来查验是否严格符合有关设计规定。一般线路核查项目通常有:

1) 检查杆塔荷载状况。检验载荷合格条件为:实际水平档距<设计水平档距, 垂直档距<设计垂直档距。

2) 杆塔上拔校验。如果有一个直线杆其悬点在间隔侧杆塔所处的悬挂点下方时, 就要完成上拔校验。通常是在极限温度下进行杆塔上拔校验, 校验是通过“冷线模板”方法进行。首先绘制极限温度下弧垂线模板, 然后将冷板曲线放置于平断面图内, 当冷板曲线处于被校验杆塔导线悬挂点重合位置时。观察悬挂点与冷板曲线的相对位置, 如果被校验杆塔悬挂点处于冷板曲线以上, 那么就没有上拔问题, 反之就出现上拔现象。假如有上拔问题出线, 就要进行相应的处理, 如提升上拔杆或使用轻型耐张杆等。

3) 导线风偏后进行地面或者其它邻近物体间距离校验。通常利用测算危险位置横断面图的方法进行图上校验。校验应该在以下更恶劣的条件下进行:

(1) 导线没有覆冰、风速很大——具有较大风偏角以及弧垂角;

(2) 导线结冰, 风速较小——风偏角不大, 具有较大弧垂角。

4) 相间档断线时进行交叉跨越之间距离校验。在采用直杆作为交叉跨越线路杆塔, 在邻档断线之后, 由于线路张力减弱、垂度增大, 导致线路与地面间距减小, 因此有必要进行校验。如果断线在跨越档侧, 就会造成线路应力的降低, 通常根据以下原则进行断线档的选择:

(1) 档距基本一致时, 优选档距比较大的档侧;

(2) 跨越档相邻侧档距不同时, 优选档距较大档距里面进行断线;

(3) 跨越档某侧档距较大时, 且相邻非直线杆, 校验方法如上。

5) 绝缘子串倒挂校验。当地处于山区时, 由于地势差异非常大时, 就会造成处于低位的杆塔上装置的耐张绝缘子串出现上倾问题, 将会造成绝缘子内藏污纳垢影响其绝缘性, 因此当两杆塔水平位置差异较大时要进行绝缘子倒挂校验。

2.3 杆塔定位应注意的问题

1) 档距尽可能的等距划分, 充分利用杆塔进行档距划分。

2) 对于孤立档, 特别是距离不大的这类孤立档, 由于杆塔受力状况较为复杂, 施工难度很大、维护较难, 因此尽可能的不采用此种方案。

3) 配设斜拉线的杆搭要合理规划拉线位置, 应尽量避开马路边缘、河道岸边, 还要注意拉线不宜过长, 一方面考虑其作用效果, 一方面为降低成本。

4) 杆塔位置确定在陡坡上面时, 要避免其基座自然毁损情况, 如雨水冲刷、滑坡等, 情况严重时要进行加固和修建围护。

5) 在田园区域, 杆塔位置要尽可能的选在田埂处, 以避免对田地耕作的影响, 同时方便检修作业。

3 结束语

路径的选择与杆塔定位尚无统一操作模式, 因此还需要根据不同的地质状况和经济条件在实践中持续探索, 然后进行经验总结和方法提高, 找到更加合理、优化的方案, 从而最大限度的降低施工成本和提升线路的可靠性。

参考文献

[1]李中华.电力线路设计路径的选择与定位的探讨[J].电力技术, 2013

[2]王立新.输电线路基[M].北京:国防工业出版社, 2011