输电线路直线杆塔（精选8篇）
输电线路直线杆塔 篇1
1 传统的OPGW光缆接续
OPGW光缆通信是近10年来迅速发展起来的一种新型线路通信方式,具有传输信号稳定、没有电腐蚀、不易受外力破坏等诸多优点,因而在输电线路通信中应用的比例越来越高。
随着时间的推移,第一代OPGW光缆已经投入运行10多年了。由于当时采用的这种新型通信光缆技术还不成熟,留下了一些制造、安装缺陷,因此近年来不时发生一些OPGW光缆断股、光纤进水受潮而导致的光缆损坏的现象,这些情况都属于线路重大缺陷,必须立即停电进行光缆抢修。光缆抢修最彻底的方法是更换一根新的OPGW光缆,而OPGW光缆不能在档距中间直接压接,只能在耐张塔上引下,在杆塔上通过光缆中间接头盒进行光纤的对接,OPGW光缆的铠装层则通过金具串和接地引流线构成通道。
目前,国内外OPGW光缆的接续基本上是在耐张塔上进行的,但220 kV以上输电线路的耐张段一般较长,通常在5～8 km,经过10～20档线路,下面还经常会有铁路、高速公路、通航河流等跨越,因此完整地更换一根光缆有时需要几天时间,特别是如果需要向铁路、公路部门申请跨越的话,时间就更长了,并且一般情况下像220 kV及以上的这种重要输电线路是不允许长期停电检修的。这就迫切需要开发出一种在输电线路普通直线杆塔上就能接续的光缆金具,利用该金具串在直线杆塔上就能固定OPGW光缆并进行光纤对接,使得在确定光缆具体损坏的部位后,仅需更换受损光缆至最近的耐张塔光缆接头盒处的几档光缆,或甚至仅仅更换损坏光缆的那一档光缆。
2 按新规范设计的直线杆塔上的OPGW光缆接续
最新的《110～750 kV架空输电线路设计规范》(以下简称新规范)中“10.1杆塔荷载”规定:悬垂型杆塔地线荷载按断任意一根地线,导线未断考虑;而耐张型杆塔荷载按同一档内,断任意一根地线,单导线断任意一相导线考虑。据此,显然简单地改造(补强与加固)直线杆塔(悬垂型杆塔)地线支架,并加上耐张线夹挂孔是不能达到耐张杆塔荷载要求的。
图1是笔者设计的适用于按新规范设计的直线杆塔的L联板型光缆悬垂耐张金具组装图。它可保持直线杆塔地线支架不变,在地线悬垂金具两侧增加地线耐张挂点,在正常荷载情况下,使得直线杆塔两侧受力平衡,地线支架仅承受垂直荷载的重力作用。它的主要特点是采用U型螺丝配L型联板悬挂在杆塔地线支架上,联板两侧分别挂有光缆耐张金具串(PD挂板、PH挂环),该耐张金具串与OPGW光缆的预绞丝线夹相联接,这样就可以实现耐张金具串两侧光缆的接续。并且无须对原设计的直线杆塔做任何改动。
3 按旧规范设计的直线杆塔上的OPGW光缆接续
在2010年7月份以前,杆塔全部是按照《110～500 kV架空送电线路设计技术规程》的直线杆塔荷载有关规定设计的(以下简称旧规范)。新旧规范中有关直线杆塔荷载设计有很大区别,旧规范中直线杆塔不考虑断地线的荷载情况,仅考虑任意一根地线有不平衡张力(导线未断、无冰、无风),对自立式铁塔而言,地线的不平衡张力为最大使用张力的50%。220 kV输电线路的地线若使用OPGW光缆,则分流线多为JLB40-120、JLB20A-80、LGJ-95/55等。OPGW光缆的地线结构与分流线相差不大,两者的机械运行特性类似。表1列出了OPGW光缆常用的几种分流线有关参数及在运行中可能出现的最大不平衡张力。
由于新规范是吸取了2008年南方冰灾地线支架破坏严重的教训,提高了地线支架的承载能力,对于直线杆塔考虑了地线断线,断线张力取值为100%最大使用张力,因此按新规范设计的直线杆塔在应用L型光缆悬垂耐张金具时,即使一侧发生地线断线的特殊情况,未断线侧的地线最大使用张力100%作用在地线支架上,仍能保证地线支架的安全可靠性。而2010年以前按旧规范设计的直线杆塔没有考虑地线断线后杆塔荷载的特殊情况,如仍采用图1中的L联板型光缆悬垂耐张金具,一旦发生地线光缆断线这种极端情况,未断线侧的地线张力将全部作用在杆塔地线支架上,会对其造成永久性破坏,严重时会酿成更大的事故。因此,必须对L联板型光缆悬垂耐张金具做进一步的改进。
注:1)气象条件为大风30 m/s,低温-20 ℃;覆冰10 mm;高温40 ℃,年平均气温20 ℃。2)线路规律档距lD=330 m时的值。
对于按旧规范设计的直线杆塔,在发生特殊情况下地线断线,首先受到考验的是悬垂线夹。从表1可以看出,当直线杆塔地线发生断线事故时,在不考虑地线金具串长的情况下,直线杆塔地线支架所承受的断线张力在事故气象条件(-5℃、无风、无冰)下均超过了悬垂线夹的握力,地线将会在线夹中滑动,甚至脱出。对常规悬垂金具串而言,如果考虑串长因素地线断线张力有所衰减后断线张力仍然大于悬垂线夹的握力,地线将会从线夹中脱出。因此,对图1中按新规范设计的悬垂耐张金具串做适当改造处理,去掉L型联板,增加常规地线悬垂线夹与一段过渡线;过渡线两侧采用压接型耐张线夹与光缆耐张金具相连,悬垂线夹固定在过渡线上。图2为改进后的线夹型光缆悬垂耐张金具组装图。
4结束语
综上所述,对需要加装悬垂耐张金具的普通直线杆塔,首先要查清线路的设计资料,区分是按新规范设计的直线杆塔还是按旧规范设计的直线杆塔,然后根据具体情况选择光缆悬垂耐张金具。
本文中设计的光缆悬垂耐张金具,对于那些旧线路改造,需要将原线路上的普通地线更换为OPGW时特别适用;还可非常容易地解决耐张段较长的老线路上光缆以前无处接续的问题(除非专门增加耐张塔);如果在运行线路某处发生光缆地线断线,或者发生断芯等事故,则不必将整个耐张段的OPGW光缆换掉,或者使用其他类型的光缆(如ADSS)来接通这个耐张段的OPGW光缆,采用该光缆悬垂耐张金具串可在普通直线杆塔上实现光缆接续,甚至可以将某一特定档已损坏的OPGW光缆进行更换,并可同时增加2个中间接头盒,这大大提高了光缆线路抢修的工作效率。
参考文献
[1]董吉谔.电力金具手册[M].2版.北京:中国电力出版社,1985.
[2]华东电力设计院.110～500 kV架空送电线路设计技术规程[S].北京:中国电力出版社,1999.
[3]中国电力企业联合会.110～750 kV架空输电线路设计规范[S].北京:中国计划出版社,2010.
输电线路直线杆塔 篇2
关键词：35kV输电线路 杆塔 接地 问题 改造措施
对于输电线路而言，杆塔接地的核心价值在于：当雷电击中避雷线或杆塔的过程当中，雷电流能够经由杆塔、接地网流入大地，避免电力线路受到雷击作用力的影响，从而保障整个电力线路运行的安全性与可靠性。从这一角度上来说，接地网设计质量的水平高低会直接对整个电力线路的防雷效果产生至关重要的影响。结合相关实践工作经验来看，大量的输电线路都曾经出现过雷电绕击、反击、以及跳闸等方面的安全事故，由此所引发的经济性损失。人身损失都是不可预估的。而产生以上问题的最根本原因就在于：接地电阻过大，接地网设计不够合理。从这一角度上来说，对35kV输电线路而言，研究其杆塔接地存在的主要问题，探究相应的改造措施是至关重要的。本文即针对以上相关问题作详细分析与说明。
1 35kV输电线路杆塔接地存在的问题分析
1.1 接地网设计存在一定的不合理之处。杆塔线路接地网设计不合理主要体现在：二十世纪八九十年代设计投运的35kV输电线路有很多目前仍在使用，当时我国接地系统设计及建设标准偏低，接地网大多利用扁钢作为接地体材料，不耐腐蚀，运行时间长后，造成接地电阻过大，引起接地电阻不符合要求。
1.2 施工达不到工程要求。接地网施工作业属于隐蔽工程，施工质量极易达不到工程要求。高压输电线路施工线长面广，各处土壤、地质环境又不相同，加上施工人员责任心不强，监督不到位，造成接地体埋深不够，有的甚至部分裸露；回填土未达要求，使得接地电阻过大，腐蚀严重，有的甚至断开，不能很好起到泄流作用。
1.3 接地网腐蚀严重。接地网由于常年埋于地下，极易发生腐蚀，造成接地电阻增大。通常接地网呈现局部腐蚀状态，碳钢材料变脆、起层、松散，甚至会出现多处断裂，特别是埋设在酸碱性较强土壤中的接地体，腐蚀更是严重。在开挖检查中发现所有被锈蚀的接地网，其锈蚀最严重的部位是在接地引下线、垂直接地体入土处至水平接地体弯曲处，有的接地引下线竟被锈断。
2 35kV输电线路杆塔接地改造措施分析
2.1 从地下引接线的角度上来说，接地引下线作为接地体与35kV输电线路杆塔相互连接的最重要载体，其通过电流可以视作系统接地的全部电流。换句话来说，接地引下线截面的实际面积需要高于接地网用材的截面面积。结合实践工作经验来看，两者之间的比值应当控制在1.4：1及以上水平。特别是针对具有高土壤电阻率的地区而言，在有关接地引下线的设计方面，需要采取两根引下线分别连接纵交叉接地带以及横交叉接地带中交叉结地带，在此基础之上还需要确保两者之间焊接的牢固性，从而确保接地引下线的职能能够得到充分的发挥。
2.2 从接地体的角度上来说，对于我国而言，现阶段35kV输电线路杆塔接地改造过程当中，有关接地体截面积的计算是至关重要的。实际工作当中，应当严格参照电力设备接地技术设计技术规程中的相关要求开展。具体的计算公式为：
接地体截面积数值（单位：mm2）≥流经接地体所对应的短路电流稳定数值（单位：A）/接地材料所对应热稳定系数[趋肤效应系数（单位：系数）·短路电流所对应等效持续时间（单位：s）]-1；（其中，接地材料所对应的热稳定系数应当取值为70，同时，趋肤效应系数的取值应当以1.0为准）。
在此基础之上，针对土壤电阻率相对较高的地区而言，需要将接地体的截面积进行适当的调整，同时还需要通过增设垂直接地体的方式，提高此区域内输电线路杆塔的泄流能力，确保整个35kV输电线路运行的可靠性与安全性。
2.3 从施工的角度上来说，要求重点关注以下几个方面的问题：第一，在有关接地网的埋设作业过程当中，由于浅层土壤当中蕴含着大量的杂质以及化合物，以上因素可能会导致浓差电势的产生。而浓差电势的存在使得接地气体的腐蚀速度明显加快。对于深层土壤而言，由于其中的杂质含量相对较小，且受到了接地气埋设深度提升的因素影响，导致了季节性变化系数得到良好的控制。从这一角度上来说，为了能够使接地网的整体使用寿命得到延长，提高运行性能的稳定性，应当对接地网的埋设深度进行适当的拓展。通常，需要将接地网埋设深度控制在0.8m以上，接地体回填土每间隔30cm还需要进行一次夯实处理；第二，接地网的焊接操作过程当中，需要严格参照相关的规范标准加以完成。确保焊接长度的合理性。同时，焊接作业应当自两段向中间逐步开展，杜绝出现点焊等方面的问题。针对十字行以及T字型的焊接位置而言，需要架设扁铁，从而确保焊接的可靠性与合理性。
2.4 从防腐的角度上来说，相关研究结果证实：对35kV输电线路杆塔接地而言，如接地网出现严重的腐蚀问题，势必会适其避雷效果的发挥大打折扣，对于保障整个线路运行的安全性而言也是极为不利的。因此，需要采取必要的防护措施，主要包括以下两点：第一，针对腐蚀不严重的接地网而言，可以通过改造的方式，将其与新接地网相连接，通过多点连接的方式节约人力、物力，从而取得事半功倍的防腐效；第二，针对腐蚀问题相对严重的接地网而言，需要重新铺设并落实相应的防护措施。其中需要关注以下两个方面的问题：①为了能够有效控制接地网的电阻数值，改造过程当中应当增设相应的膨润土防腐降阻剂，提高其腐蚀性能，此项措施对于输电杆塔接地引下线而言尤为适用；②在接地引下线对接过程当中，应当自地面入土位置至水平接地体位置涂抹相应的沥青，避免出现电化学腐蚀问题。
3 结束语
如果将县级供电企业网络框架视作一个整体的话，那么35kV输电线路就好比这一整体中的基础与核心所在。然而从35kV输电线路杆塔接地的角度上来说，仍然存在着设计不合理、施工不达标等方面的问题，由此导致了输电线路运行质量堪忧，并频频发生雷击等相关的安全性事故，也无法保障整个电力系统运行的安全性、稳定性、以及可靠性。为此，有必要对其相关问题进行合理的认识分析，并加以改造。总而言之，本文主要针对35kV输电线路杆塔接地方面存在的主要问题以及相应的改造措施进行了简要分析与说明，希望能够引起各方工作人员的特别关注与重视。
参考文献：
[1]王亚军，舒乃秋，李澍森等.输电杆塔接地电阻测量新方法及误差分析[J].电力系统自动化，2006，30（4）：80-83.
[2]史少彧，刘佩东，王惠丽等.110kV线路型避雷器对杆塔接地要求和运行效果研究[J].水电能源科学，2011，29（5）：159-162，95.
[3]邓长征，杨迎建，董晓辉等.接地装置冲击大电流试验系统研制及杆塔接地冲击特性测试[J].高电压技术，2013，39（6）：1527-1535.
输电线路杆塔基础选型 篇3
关键词：输电线路杆塔,基础型式,设计,优化
1 概述
1.1 工程概述
本工程为安阳滑县双沟110 k V线路工程, 起于220 k V蓝旗变, 止于110 k V双沟变, 全线双回架设, 路径长度18.2 km, 导线选用LGJ-400/35钢芯铝绞线, 地线一根采用OPGW光缆, 另一根地线采用JLB40-100铝包钢分流线和GJ-80镀锌钢绞线。
1.2 地质条件
1.2.1 岩土层结构及岩土性状
根据钻探资料、场地揭露深度范围内地层主要为第四系全新世冲积形成的粉土、粉质粘土和细砂。具体岩性描述如下:
粉土:黄色, 稍密~中密, 稍湿, 韧性低, 干强度低, 摇振反应中等, 无光泽反应。
粉质粘土:黄色, 可塑, 韧性中等, 干强度中等。
细砂:黄色, 中密~密实, 饱和, 偶见螺壳碎片。矿物成份以石英、长石为主。
1.2.2 地震地质及地质灾害影响评价
依据《建筑抗震设计规范》 (GB50011—2010) 规范, 安阳市滑县抗震设防烈度为7°, 设计地震分组为第二组, 地震动峰值加速度为0.15 g, 地震动反应谱特征周期为0.55 s。
本工程沿线未发现对工程安全有影响的诸如岩溶、滑坡、崩塌、地陷、地面沉降、地裂等不良地质作用。塔基处不存在影响地基稳定性的墓穴、防空洞等对工程不利的埋藏物。场地稳定性较好, 适宜建筑。
1.2.3 其他影响情况
线路走廊附近的军事设施及民爆品库已进行避让, 对全线路径无影响;全线路径未发现文物;全线路径无重要矿藏。
1.2.4 水文条件
沿线地下水为孔隙型潜水, 勘探深度内未见地下水, 根据调查地下水位埋深15~18 m, 年变化幅度3 m左右, 历史最高水位约10 m, 可不考虑其对基础的影响。
1.2.5 地质结论与建议
1) 本工程走廊地层结构较简单, 岩土条件较好, 路径方案适宜110 k V线路工程建设。
2) 本工程路径区域内抗震设防烈度为7°, 地震动峰值加速度为0.15 g, 地震动反应谱特征周期为0.55 s, 可不考虑砂土的液化。
3) 线路走廊附近的军事设施及民爆品库已进行避让, 对全线路径无影响;全线路径未发现文物和重要矿藏。
2 基础选型和优化原则
2.1 设计理念
1) 贯彻国家基本建设方针和技术经济政策, 基础型式的选择做到安全可靠、技术先进、经济合理、资源节约、环境友好、可持续发展。
2) 从实际出发, 结合地区地形、地质特点及运输条件, 综合分析比较, 充分发挥各种基础型式的特点, 选择适宜的基础型式。
2.2 基础选型基本原则
杆塔基础作为输电线路重要组成部分, 基础设计的优劣直接影响整个线路工程的造价、工期和材料消耗量。基础型式的选择应根据杆塔型式、沿线地形、杆塔位地质条件以及施工和运输等因素, 结合本工程特点综合确定。
在基础选型时, 遵循以下原则: (1) 结合本工程地形、地质特点及运输条件, 选择适宜的基础型式; (2) 基础型式选择做到经济、环保, 减少施工对环境影响; (3) 对特殊地基条件, 因地制宜地选用特殊基础型式和相应的处理措施; (4) 考虑现实施工条件对基础型式选择的影响。
2.3 基础优化基本原则
通过结构经济性、环保性、耐久性分析, 在基础材料选择和基础尺寸方面进行优化, 优选基础形式。
基础优化时, 遵循以下原则: (1) 根据基础强度和耐久性要求, 选择适宜的基础材料; (2) 充分考虑各种地形、地质及水文条件, 在基础形状、埋深、底板尺寸等方面进行优化。
3 基础型式选择
目前, 线路工程中常用的各种基础型式, 都有自身的特点和优劣, 结合本工程地形、地质及水文条件和基础荷载特点, 对各种常用杆塔基础类型进行分析比较, 探讨其对本工程的适用性。
3.1 刚性台阶基础
刚性台阶基础是传统基础型式, 属大开挖基础类型, 其特点表现为施工简单、周期短和耗钢量小, 但混凝土用量较板式直柱基础偏大, 相应运输成本较大, 综合造价略高。对位于水田等地下水位较高、排水困难塔位, 使用板式直柱基础由于需要绑扎底板钢筋, 基础施工周期比较长, 容易造成塌方, 这时刚性台阶基础有一定的优势。
3.2 板式直柱基础
板式直柱基础是传统基础型式, 属大开挖基础类型, 其混凝土耗量比刚性台阶基础少, 自重较轻, 施工时材料运输量较小。底板及主柱配有钢筋, 柔性较大, 不易断裂, 总体抗地基变形能力强。施工相对简单、方便。有成熟的设计、施工和运行经验。
3.3 全掏挖式基础
全掏挖式基础以混凝土和钢筋骨架灌注于以机械或人工掏挖成型的土胎内的基础。该型基础施工时一般采用人工掏挖, 由于不需要回填土, 有效地保护了塔基生态环境。其基础稳定, 计算采用剪切法, 它充分利用原状土抗剪切特性, 不仅具有良好的抗拔性能, 而且还具有开挖面和挖方量小、取消模板及回填土工序、加快工程施工进度等优点。最大限度保护环境和减少水土流失。
全掏挖式基础一般适用于黏性土、粉质黏土、泥岩、泥质砂岩以及非松散砂类土等便于掏挖成型且地下水埋藏深的塔位。为了提高其承压性能, 桩底部进行扩底, 扩底直径取决于基柱直径和扩底高度。扩底高度过大就会导致混凝土方量陡然增加, 经济效益明显下降, 这就限制了扩底直径的大小, 因此, 具有较大下压荷载承压基础和地基承载力较低的塔位不宜使用全掏挖式基础。为满足施工时人工掏挖最小尺度, 全掏挖式基础基柱直径不应太小。
全掏挖式基础鉴于以上优、缺点, 采用时应分析其可操作性, 地质条件是否允许、杆塔荷载大小是否适合于该基础型式。
3.4 基础型式特性及经济差异分析
3.4.1 基础型式特性分析
刚性台阶基础、板式直柱基础上拔稳定是按照土重法进行计算, 其计算公式为:
上式中:
γf-基础附加分项系数;
TE-基础上拔力设计值, k N;
γE-水平力影响系数;
γs-基础底面以上土的加权平均重度, k N/m3;
γθ1-基础底板上平面坡脚影响系数;
Vt-上拔深度内土和基础的体积, m3;
Δvt-相邻基础影响的微体积, m3;
V0-上拔深度内基础的体积, m3;
Qf-基础自重力k N。
由上式可知, 在同一地形、地质条件下, 刚性台阶基础、板式直柱基础上拔性能主要取决于基础的地板大小及埋置深度, 底板越大, 兜土面积越大;埋置越深, 兜土厚度越大, Vt也就越大。另外, 刚性台阶基础、板式直柱基础在增大底板以达到更大抗拔性能的同时, 其承压性能也显著增强。
而掏挖基础上拔稳定计算不同于刚性台阶式柔性直柱式基础, 它是按照剪切法进行计算的, 其计算公式为:
当ht≤hc时:
当ht>hc时:
以上两式中:
γθ-基底展开角影响系数;
A1、A2-无因次系数;
cw-计算凝聚力, k Pa;
ht-基础的埋置深度, m;
hc-基础上拔临界深度, m;
D-圆形底板直径, m;
范围内的基础体积, m3。
其余参数同上。
由上两式可知, 在同一地质、地形条件下, 掏挖基础的上拔性能主要取决于基础的埋置深度, 埋置越深, 其抗拔性能也就越强。另外, 基础的主柱、扩底直径大小也起到了一定的作用。掏挖基础在增加埋深以达到更好的抗拔性能的同时, 也必须满足其相应的承压要求。由于掏挖基础较立柱式基础底板面积较小, 为了满足其承压要求, 更有效的办法是增大扩底直径。为了达到更大的扩底直径, 只有增大基柱直径和扩底高度, 这就使掏挖基础的体积骤然增加, 混凝土方量较立柱式基础增多。
3.4.2 基础型式经济差异分析
结合本工程杆塔选型及地质报告, 直线塔以1E6-SZ2-24 m;转角及终端塔以1E6-SJ3-21 m为例, 采用“可塑、无水、地基承载力110 k Pa”的设计条件, 对刚性台阶基础、板式直柱基础和全掏挖式基础分别进行优化设计, 结果见表1。
从表1可知, 全掏挖式综合造价最优, 刚性台阶式次之, 板式直柱式最高, 以上三种基础型式全掏挖式基础比刚性台阶式、板式直柱式综合造价分别降低21%、35%, 具有较明显的经济效益。本工程直线塔推荐采用全掏挖式基础。
从表2可知, 全掏挖式综合造价最优, 板式直柱式次之, 刚性台阶式最高, 板式直柱式、全掏挖式基础经济效益已无明显差距。结合本工程地质报告, 根据设计结果来看, 全掏挖式基础埋深最深, 如果采用人工掏挖施工, 施工安全性降低。故本工程中转角及终端塔推荐采用板式直柱基础。
3.5 推荐基础型式
结合工程沿线地形、地貌, 地质报告及基础荷载特点。本工程推荐基础型式如下:直线塔采用全掏挖式基础, 转角及终端塔采用板式直柱基础。
4 基础设计优化
4.1 基础经济埋深
影响基础埋深的因素主要有以下几个: (1) 地基持力层的选择, 应根据具体塔位的地质报告, 选择合适的土层作为基础持力层; (2) 基础承载力、变形和稳定性要求; (3) 施工工艺的要求。
根据以上控制基础埋深的几个因素, 结合各个塔位施工条件及各种基础型式的临界埋深, 我们可以确定出基础最小埋深和最大埋深, 然后在这范围内通过下压强度、上拔稳定两个控制条件, 按综合造价最低原则求解出最优基础埋深和底板宽度。当基础埋深小于临界埋深时, 基础埋置越深, 混凝土方量和基础钢筋就越少, 土石方量越多。而叠加后的基础造价随埋深增加而相应减少, 当接近临界埋深时趋于最小值。因此, 在条件允许情况下, 我们应尽可能使基础埋深接近临界埋深, 基础的临界埋深值见《架空送电线路基础设计技术规定》DL/T5219-2005表3和表4。
4.2 基础底板尺寸
基础底板尺寸包括底板宽度及相应的厚度。基础底板宽度不应孤立的考虑, 而是应与基础埋深综合考虑。
底板厚度的取值主要考虑冲切承载力的要求和构造要求。冲切承载力符合《架空送电线路基础设计技术规定》DL/T5219-2005第9.3.3条计算:
上式中:
βhp-受冲切承载力截面高度影响系数;
ft-混凝土的轴心抗拉强度设计值;
am-冲切破坏锥体最不利一侧计算长度;
h0-基础冲切破坏锥体的有效高度;
at-冲切破坏锥体最不利一侧斜截面上边长;
ab-冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长;
pj-扣除基础自重及其上土重的荷载设计值作用下地基单位面积净反力;
Al-考虑冲切荷载时取用的多边形面积;
F1-作用在Al上的地基土净反力设计值。
依据《架空送电线路基础设计技术规定》DL/T5219-2005第9.3.1条的构造要求, 台阶的宽高比不>2.5。一般为减少基础混凝土量, 先取宽高比为2.5, 然后进行冲切承载力验算, 求出最优的底板厚度。
4.3 基础立柱断面尺寸
一般情况下, 基础立柱高度较高, 基础立柱断面尺寸的选择对基础的经济指标影响也是很大的。在满足构造要求的前提下应尽量减小立柱断面尺寸, 这不仅可以减少混凝土量, 而且可以减小立柱最小配筋率控制下的配筋。符合《架空送电线路基础设计技术规定》DL/T5219-2005第9.2.1条的要求:
上式中:
MS-计算截面上的弯矩, N·m;
Ah-计算截面混凝土面积, m2;
γ1-受拉区混凝土塑性影响系数;
W0-混凝土计算截面弹性抵抗拒, m3;
4.4 基础材料
工程中采用材料型号及规格:
地脚螺栓:Q235级和35#优质碳素钢
钢筋:HPB300和HRB335级钢
混凝土:C20和C10
5 结语
输电线路杆塔升高改造弧垂的调整 篇4
笔者认为通过计算线长的变量, 在改建时便于采取切实有效的措施, 对线长进行调整, 如可以调整导线的连接金具等来调节线长, 可以减少和避免由于松线、紧线工作带来的搭设越线架等, 既减少现场工作量, 又能节约施工费用。笔者通过对几个线路改造工程的施工过程的实践, 总结出以下计算调整线长的方法。
1 线路升高改造后线长变量的计算
引起线长变化一般有以下因素: (1) 杆塔高度变化引起的线长变化; (2) 代表档距弧垂应力变化引起的线长变化; (3) 气温的变化引起的线长变化; (4) 应力的变化引起的线长变化。
线长变量计算时, 改造前后所取的气温条件相同, 且应力变化非常小, 因此气温和应力变化引起的线长变化很小, 可忽略不计。线长变化主要是由杆塔高度变化和耐张段代表档距变化后弧垂应力变化产生的, 这是计算的重点。
如以图1所示的输电线路为例, 要求改造前后在气温T (℃) 下导线的应力均为δt。
(1) 将K号杆塔移动一段距离, 并将其加高△H, K-1号杆塔K+1号杆塔间的线长在改造前为∑L1:
(2) 改造后为∑L2:
(3) 改造后线长变量为:
式中, φa、φa1分别为升高前后K杆塔与K-1杆塔悬挂点的高差角。φa=tg-1ha/la (如地形高差较大时应计入地形高差) ;φb、φb1分别为升高前后K杆塔与K+1杆塔悬挂点的高差角。φb=tg-1hb/lb (如地形高差较大时应计入地形高差) ;ha、hb为悬挂点的高差 (m) ;g为导线的比载 (N/m·mm) ;δt为气温条件相同时导线的应力 (MPa) 。
(4) 若△L为正值, 则意味线路改造后线长有多余部分, 若△L为负值, 则意味线路改造后线长需加长。
2 线长的调整方法
通过计算得出了线路改造后线长调整量, 下一步的工作就是对线长进行调整。
(1) 对线长需缩短时, 一般在承力杆塔上利用手扳葫芦或滑车组等工具, 牵引使耐张串松弛后操作。
1) 调节调整板眼位, 如表1所示。
2) 减少连接金具、瓷瓶换爬距大的, 片数减少 (此法不宜采用) 。
3) 耐张段的长度较短时, 如需要可耐张段两侧杆塔上减少金具, 段内直线悬垂串有偏斜的需纠正。
(2) 对线长需加长时, 一般在承力杆塔上利用手扳葫芦或滑车组等工具, 牵引使耐张串松弛后操作。
1) 调节调整板眼位。
2) 添加连接金具、瓷瓶 (不宜超过2片) , 绝缘子型号和高度如表2所示。
3) 耐张段的长度较短时, 如需要可耐张段两侧杆塔上添加金具, 段内直线悬垂串有偏斜的需纠正。
(3) 当线长调整量较大, 无法通过金具、瓷瓶调整时, 可根据线长计算值在靠近升高杆塔的承力杆塔上, 将导线松至地面线, 开断重新压接耐张线夹后直接挂线, 而无需通过观测弧垂划印来确定割线位置。如需缩短线长, 割线位置正好在压接管位置时, 可考虑增大割线长度, 不足部分通过增加金具、瓷瓶来解决。如需加长线长, 可根据计算值对导线进行定量补充, 重新压接耐张线夹后挂线。这时耐张段内直线悬垂串有偏斜的需纠正。松线时为避免耐张段内导线落地, 可在调整的承力杆塔上利用高空锚线地面挂线的方法将导线松至地面进行操作。
3 高空锚线地面挂线法
工作人员利用飞车沿所调整的导线滑出适当距离 (挂线点距地面高度加10 m左右) , 用卡线器卡在导线上, 通过钢绞线、滑车组、绑扎钢丝套挂于杆塔横担挂点处 (垫加木块或麻袋) , 牵引钢丝绳通过转向滑车至地面绞磨, 牵引临锚工具受力, 导线松弛后, 停止牵引;再用另一牵引钢丝绳通过挂线滑车连到耐张绝缘子串上, 牵引将导线松至地面进行断线、压接;一切准备就绪, 再将导线重新挂于挂线孔中, 回松临锚钢丝绳, 拆除锚线工具。如图2所示。
4 结语
此调整法经过220 k V几条线路改造工程施工证明, 该方法简单实用、准确性高, 同时能保证导线对地距离、导线安全系数、杆塔受力条件等都符合线路原来的设计要求。
摘要：根据线长变量的计算方法和原理, 在确定线长变量的基础上, 详细介绍了通过调整导线的连接金具等方法来调节线长的基本原理, 并在有关工程中成功实践, 该方法对节约施工成本、简化工艺有重要的实际意义。
关键词：线路改造,弧垂,调整
参考文献
[1]李博之.高压架空输电线路施工技术手册.中国电力出版社, 2008
[2]岑阿毛.输电线路施工计算.宁波出版社, 2001
输电线路杆塔接地问题分析及对策 篇5
1.1 接地网设计存在问题
主要设计问题包括以下几个方面:①接地型式的选择不合理, 在高土壤电阻率地区, 接地电阻过大, 但接地体的面积却不足;②一些雷电活动比较多的地区, 杆塔接地电阻设计值过大;③对一些高腐蚀性的土壤, 比如水田、低洼地带或者化工厂附近等, 未将耐腐蚀的因素考虑在内, 最终造成接地体被腐蚀后断裂, 也无法把雷电流导泄出去。
1.2 接地体敷设施工与相关要求不符
实际的输电线路施工过程中, 接地型式的设计与实际情况存在较大差别, 必须在施工过程中结合施工现场的情况做出调整, 但是, 在一些工程中由于施工人员缺乏必要的责任心, 而监理单位对其监督力度也不足, 因此, 施工阶段可能存在回填土与要求不符、接地体埋深不足、接地引下线与接地体之间以及接地体之间的焊接与设计要求与施工规范不符, 最终造成接地电阻值过大。
1.3 接地引下线与接地体的腐蚀问题
处于恶劣的环境下, 接地装置容易发生电化学腐蚀的现象。腐蚀微电池与腐蚀宏电池共同作用导致接地装置出现腐蚀现象。因为接地体中存在一些金属化学成分及金属组织, 这些金属的表面膜被破坏或者物理状态不均匀就会形成腐蚀微电池。一般情况下如果接地体选择的材料质量不合格会出现这种现象;而腐败蚀宏电池则受接地体所埋设土质结构及土壤渗透率等因素的影响, 形成氧浓电池及盐分浓差电池等。因此, 如果接地引下线地下部分土质不均匀, 或者接地体埋深不同, 都可能产生腐蚀现象, 降低接地体的导电性能, 增加接地电阻。
1.4 接地装置连接不规范
接地装置连接不规范主要体现在以下几个方面:①钢筋混凝土杆避雷线支架、无法保证导线横担与接地引下线电气连接的可靠性;②未设置专门的引下线, 而是用杆塔爬梯来替代;③无法保证接地装置连接点安装的规范性, 而且发生锈蚀后会发生接触电阻过大的现象等。
2提高输电线路杆塔接地可靠性的策略
2.1 提高接地装置的防腐性
理论上讲接地装置的寿命与杆塔结构中的其他部件相同, 不过接地装置的运行寿命受腐蚀因素的影响而大大缩短, 所以很有必要采取防腐措施来延长接地装置的耐腐蚀性。具体而言要注意以下几个方面:①针对一些腐蚀性比较强的地区, 比如水田、低洼地带或者化工厂等区域, 地网中接地体的截面积要加大, 最好选择16的圆钢, 在完成引下线与连接板的焊接后要做好热镀锌处理;②施工过程中要注意控制接地体的焊接质量, 不得存在假焊或虚焊等问题, 保证接地体的搭接长度, 针对焊接位置要采用油漆等措施做好防腐处理;③开挖位置的回填土施工质量控制很重要, 要保证回填土质的均匀性, 并且注意夯实, 每回填30 cm, 均需夯实一次, 保证回填土与接地体接触的紧密性, 尽量加大接地网的埋设深度, 因为接地体的埋深会对其耐腐蚀性能产生直接影响;④施工过程中要注意保护好相关材料, 比如圆钢的镀锌层或者氧化膜保护层等;每隔2～3年均需对引下线地下部分0.3 m的区段做一次防腐处理。
2.2 提高接地装置型式选择的合理性
在实际工程中, 杆塔接地装置所采用的型式多为多根水平放射线, 如果可以根据工程的实际情况提高接地装置型式设计的合理性, 可以有效降低高土坡电阻率, 并减少占用土地面积。比如水田或耕地的土壤电阻率相对较低, 则接地装置的型式可以采用水平接地体结合垂直接地体的方案;如果工程所在地位于土壤电阻率较高的地区, 或者工程会受一定条件限制, 则可以选择连续伸长接地体方案, 即沿线路埋设1～2根接地线, 然后连接下一基塔的接地装置, 通过这种方法连接几条基杆塔接地, 则可以有效降低高土坡电阻率地区的杆塔电阻。
2.3 保证接地装置改造施工的质量管理
在输电线路杆塔工程中, 对接地装置的改造十分常见, 且改造对象通常为隐蔽工程。因此接地装置改造施工质量管理非常重要, 要针对整个施工过程进行全程监控, 如有必要可以引入监理机制, 根据相关规范要求如通过旁站、巡视以及平行检验等多种质量管理形式保证施工质量管理的有效性。具体要从开挖接地沟槽开始, 然后进行下一步的敷设接地装置、连接接地体, 直至实施防腐措施、焊接工艺质量管理及重要结构部位的检查等。每个环节均要保证严格按照图纸设计、规范要求施工。此外, 由于工程材料的质量会对接地装置的使用寿命产生决定性作用, 因此, 入场的工程材料要进行严格检验。
2.4 应用降阻剂要合理
一般情况下土壤电阻率较高的地区, 一些中小型的接地
装置可以采用降阻剂, 其主要作用就是降低高土壤电阻率地区的杆塔接地电阻值。不过尽管应用降阻剂可以取得一定的降阻效果, 但是也存在一定的问题, 比如降阻剂会腐蚀接地体, 并且降阻剂本身也存在稳定性及长效性的问题, 所以要提高降阻剂选择的合理性。一般情况下选择降阻剂时需要考虑以下几点:①降阻剂自身的电阻率要小;②降阻剂的稳定性要好, 并且具备较强的长效性;③应有较好的渗透性与环保性, 不会对环境造成污染;④要保证施工现场应用的便利性。
2.5 在适当的情况下使用接地模块
如果利用传统方法很难使得高土壤电阻率地区的接地电阻符合工程需求, 则可以在必要的情况下使用接地模块。所谓接地模块就是将少量金属氧化物、一定量的粘合剂掺入石墨粉中, 然后添水拌匀, 再注入模具中进行干燥, 脱模即成。由于模块中掺入金属网, 或者预埋扁铁或圆钢, 所以接地模块可以互相焊接且具备一定机械强度。石墨这种材料具备良好的稳定性、导电性、耐腐蚀性及抗老化性, 并且保湿与吸湿性比较好, 外界因素对其产生影响也不大, 因此在较长时间内其接地电阻值都趋于稳定, 所以可以有效降低杆塔接地装置的工频接地电阻, 特别是冲击接地电阻。
3接地装置的运行维护策略
接地装置的日常运行维护十分重要, 通过科学的运行维护可以及时消除接地装置存在的问题, 有效降低杆塔的接地电阻值, 从而提升线路的耐雷水平, 降低雷击跳闸率。具体而言, 主要做好以下几个方面的工作:①对接地杆塔的接地引下线进行定期巡视检查, 保证接地连接板及各接地装置中各部件正常连接, 排除连接螺栓松动的故障, 及时更换生锈的螺栓, 彻底消除接触电阻的不良影响。②对接地体进行定期巡视检查, 防止其受外力破坏而降低效能;注意由于雨水冲刷受到严重影响的地区, 要防止接地体被冲刷出地面。③定期对接地体的锈蚀情况进行抽查, 需开挖检查, 并结合电网接地短路电流的变化情况, 对一次接地线及接地体的短路电流热稳定性进行检查, 及时改造不符合工程要求的部件。④详细记录接地装置巡视检查及测量数据, 全面、及时地掌握接地装置的运行状态, 及时排除问题, 保证输电线路的正常运行。
参考文献
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特高压输电线路防雷杆塔模型研究 篇6
随着我国电压等级的不断提高,特高压输电工程已经成为当今的研究热点之一。电压等级的提高使远距离输电成为可能,而输电线路的不断扩展,也带来杆塔设计高度的不断提高。杆塔着雷机会与其高度的平方成正比,因此大跨越高杆塔已然成为输电线路的薄弱环节。为了提高电力系统防御雷电灾害的能力,就必须加强系统的绝缘,而绝缘水平过高也必然会带来经济上的损失。
特高压输电工程的发展带来杆塔设计高度的提高,而杆塔模型是研究雷电侵入波过电压的1个重要因素之一。早期的杆塔一般都不高于30 m,因此用1个等效的集中电感就可以模拟。随着超、特高压的发展,具有分布参数特性的单波阻抗模型成为主要研究趋势。然而,当杆塔高度不断升高时,垂直导体不同点处的波阻抗存在差异这一问题也就无法忽视了。研究表明,集中电感和单波阻抗模型计算出来的结果过于保守,若以此计算电站绝缘标准,必然会出现投资过大的问题。而多波阻抗模型的提出,较为精确地模拟了杆塔中的雷电流侵入过程。
为了证明多波阻抗模型的合理性,本文以ATPDraw电磁暂态计算程序[1]为平台,针对某1 000 kV特高压变电所及其杆塔,将3种模型进行计算对比,以期为日后特高压变电所的建设提供参考。
1 3种模型的建立
1.1 集中电感模型
早期的输电线路杆塔高度不超过30 m,若忽略杆塔本身存在的电阻,且整体模型不需要很高的精确度,杆塔完全可以等效为1个等值电感。根据文献[2],单塔等值波阻抗计算公式为[2]:
等值电感为:
式中:h为杆塔总高度;r为杆塔塔基半径;τ为雷电流沿塔身单程行进时间。
集中电感模型忽略了杆塔上的波过程和杆塔的对地电容及损耗。前人在集中电感的模拟上做了一系列的工作,得出不同结构的杆塔单位高度的电感值。但是,随着输电系统电压等级的不断提高,杆塔高度的逐渐增加,采用集中电感模拟杆塔进行防雷计算的弊端也越来越明显,由此得出的误差较大,并且计算时接地电阻的影响被夸大。
1.2 单波阻抗模型
目前,国内主要使用的2种单波阻抗模型为IEEE和CIGRE公式以及Yamada公式[3]。
(1) IEEE和CIGRE公式
IEEE和CIGRE推荐使用的杆塔单波阻抗计算公式为式(3),其中,杆塔用1个倒锥形进行模拟:
Zgt=60ln[cot (0.5tan-1 (R/h))](3)式中:R为杆塔的等效半径,R=(r1h2+r2h+r3h1);r1、r2、r3分别为杆塔顶部、中间和底部半径;h1、h2分别为杆塔顶部到中间及杆塔中间到底部的高度;h为塔高。
(2) Yamada公式
Yamada等人将杆塔等效为圆锥和圆柱,并通过埃曼感应公式和德里复合贯穿深度理论提出的单波阻抗计算公式为:
1.3 多波阻抗模型
对于结构复杂、高度较高的杆塔,集中电感模型和单波阻抗模型过于简化,而多波阻抗模型不仅考虑了波在杆塔中的行进过程,还考虑到杆塔的自身结构、不同高度对地电容的变化,所得结果更加符合实际。模型参数基本由杆塔的结构确定,主要分主架、支架和横担部分[4],如图1及图2所示。
实际上,多波阻抗模型理论基于垂直导体在不同高度处的波阻抗是不同的这一概念。基于这个原理,可以将垂直导体分割成数段,每段通过经验公式计算出1个对应的波阻抗,就可较好地实现这一物理过程。当然,理论上分割的段数越多越接近实际。
(1)主架部分波阻抗由经验公式得到:
式中:(2)支架部分波阻抗ZLk试验表明,有支架ZLk的杆塔系统比没有支架的系统到达最大电压所需要的时间要长,因此在模型中支架的长度为相应的主干长度的1.5倍。增加了支架后,多导体波阻抗减小10%左右。因此支架部分波阻抗大约为:ZLk=9ZTk,k=1、2、3、4。
(3)杆塔横担部分波阻抗:Zk=60l,k=1、2、3、4。其中,rAk取为1/4的横担长度。
多波阻抗模型计算的波响应特性与真实杆塔实测结果近似,通常应用于圆柱形横担杆塔。
2 仿真模型及结果
2.1 实例分析
本文以某1 000 kV特高压变电所为实例[3],分别计算不同杆塔模型下的塔顶电压。该变电所采取单线单变运行方式,此方式下若遭受雷击,过电压幅值最高。变电所主接线及杆塔结构如图3和图4所示。
2.2 参数设定
(1)波阻抗参数
由上述3种杆塔模型,得到3种波阻抗的计算结果(见表1～表3),接地电阻取7Ω。
(2)雷电流参数
本文选取雷电流幅值为250 kA,超过该幅值的概率为0.14%[5]。波形取为2.6/50μs的标准雷电波,采用双指数模型进行模拟,雷电通道波阻抗为300Ω。
(3)输电线路参数
该变电站导线型号为ASCR800 mm2,分裂数为8,采用双回线运行方式;地线型号为OPGE500 mm2。本文采用目前应用最广的J.Marti模型模拟输电线路,该模型采用3条导线2条地线具有频率特性的架空线模型来模拟线路,直观地用参数表示架空线内径、外径、水平和垂直位置、相角等各种关系,并且直接计算了导线与地线间的耦合系数,具有较高的计算精度。
(4)各高压设备参数
以变压器为例,其绕组除了具有分布的自电感和分布的对地电容之外,还必须考虑匝间电容的影响。但在雷电冲击波的作用下,由于电感的阻流作用,流过电感的电流可以忽略,因此变压器绕组可以等效为具有一定电容值的电容,称其为入口电容。
同理可得,在雷电侵入波计算中,其他电气设备如隔离开关、断路器、互感器、并联电抗器等均可用不同电容值的入口电容表示,冲击波作用的过程就是对电容的充电过程。本文所取的等值电容参数均为标准值[6]。
(5)绝缘子串闪络模型
绝缘子串的闪络过程运用ATPDraw程序中的Tacs组件完成,基本原理是相交法,即当绝缘子两端电压超过U50%时,认为其闪络,线路发生短路。
2.3 仿真结果
以多波阻抗模型为例,在ATP平台上搭建的特高压杆塔模型如图5所示。
根据以上参数,得到不同模型杆塔塔顶的过电压仿真结果(见图6)。
通过图6中(a)、(b)、(c)、(d)的对比可知,在相同的雷电侵入波下,不同的波阻抗模型其过电压幅值存在较大的差异。
由表4可以看到,波阻抗模型得到的过电压幅值要低于集中电感模型和单波阻抗模型。
3 结论
(1)对于特高压杆塔,用IEEE和CIGRE公式仿真出来的过电压最大,与其他等效模型差异也最大。通过直接测量,本杆塔实际波阻抗为130Ω,因此在特高压杆塔中运用该公式计算的结果与实际差异较大。若选用单波阻抗模型,建议在特高压电网中使用与实测值较为接近的Yamada公式(126Ω)。
(2)多波阻抗模型塔顶过电压最小,其次是单波阻抗模型,集中电感模型仿真过电压最高。出现这种情况的原因是波阻抗模型考虑了雷电波在杆塔传输过程中的衰减作用。同时,与单波阻抗模型相比,多波阻抗模型考虑了波的速度时间关系,也考虑了横担的作用,因此更符合实际。
(3)多波阻抗模型过电压出现的峰值时间为1.86μs,过电压值为10.52 MV;单波阻抗模型和集中电感模型出现峰值的时间依次减小。集中电感模型没有考虑杆塔的自身高度,因此过电压幅值大约出现在峰值时间的1/2处,即1.3μs。此时雷电流变化的幅度最大;在单波阻抗和多波阻抗模型中,波的传输有1个过程,多波阻抗模型高度不同,采用的波阻抗也不同。这样,仿真过程中将会出现反射波,反射波将会延缓塔顶电压的上升速度,这也与实际情况比较相符。
(4)不同杆塔模型仿真得到变电所各重要高压设备上的过电压值是不同的,其中多波阻抗模型仿真得到的过电压要比传统模型低10%～20%。合理运用多波阻抗
模型,会对变电所绝缘设计带来很大的帮助。
(5)多波阻抗模型还考虑到杆塔横担对过电压的影响,更符合雷电流在杆塔中的传输过程,建议在日后的特高压外过电压绝缘设计中,采用更符合实际情况的多波阻抗模型。
摘要：特高压电网的发展使电能的远距离传输成为可能,输电线路不断扩展的同时也带来了杆塔高度的增加。早期的集中电感杆塔模型和单波阻抗模型无法准确模拟雷电侵入变电站的波过程,计算得到的过电压过于保守,对绝缘的要求过高。文中以ATPDraw计算程序为平台,以某特高压变电所为实例,将传统杆塔模型和改进后的多波阻抗模型进行对比,正确测量和计算杆塔波阻抗,仿真测量杆塔的雷电特性,并分析各自的可行性。研究计算表明,由多波阻抗杆塔模型得到的过电压低于传统杆塔模型,更符合特高压工程实际。在特高压输电线路防雷计算中,建议采用多波阻抗杆塔模型。
关键词：特高压输电线路,杆塔模型,波阻抗,过电压,雷电特性
参考文献
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输电线路直线杆塔 篇7
输电线路经过的地方各色各样, 地形也千差万别。当铁塔位于斜坡或台阶地时, 塔脚之间会形成高差, 这就要用高低脚来平衡。根据四个脚高低不同可分为一般高低脚和全方位高低脚。
1.1 一般高低脚
塔脚级差一般为1.5m, 由于地面高差是任意值, 当长短脚不能完全平衡地面高差时, 一方面可将部分主柱露出地面, 另一方面塔脚级差可缩短为1.0m。施工过程中, 应考虑在杆塔位于陡峭山顶控制铁塔的正侧面错开, 减少施工基面挖方量。对于坡度较大的地形, 塔的长短脚已用到最大高差仍不能平衡地面高差时, 可采用长脚对应基础主柱升高的办法来平衡过多的高差, 必要时可做特殊基础。在基础无法满足或其他因素主柱不宜升高时, 可对短脚所在基面适当挖方。
1.2 全方位高低脚
4个塔脚一般为不等长的形式, 可根据各种不规则塔位地形的需要, 组合成各种不同长度的全方位高低脚。高低脚塔的高脚侧与低脚侧的主材应为同—规格。由于高脚侧与低脚侧斜材计算长度不同, 选材时要求前者角钢规格比后者大1~2级。
2 基础优化
远距离大容量的输电方式, 大规模的输电线路工程建设, 使线路走廊杆塔基础的开挖量不断增加, 这不仅破坏了塔位原有的天然植被, 而且使原稳定土体受到扰动。因此, 基础优化对于减少基面开挖, 保护环境尤为重要。
2.1 原状土基础
线路经过的山区地质多为不同风化程度岩石、岩石的残积层或为硬塑及坚硬状态的粘性上覆盖层, 这样的地质条件适合于做原状土基础, 如岩石嵌固基础、直柱或斜柱粘性土全掏挖基础、岩石锚杆基础等。这类基础避免了基坑大开挖, 减少了土方开挖量, 减少对周围环境的不良影响, 更为重要的是塔位原状土未受破坏, 能充分利用原状土力学性能, 提高基础抗拔能力, 有利于塔基稳定。
2.2 深埋基础
为配合杆塔高低脚的使用, 塔位降基应考虑基础保护范围内将基础降为同一作业面, 保护范围的高差采用深埋主柱, 这样降基可大幅度减小, 而且杆塔高程相应地提高了。
2.3 高低脚加高基础
一般基础主柱露出基面高度地值通常为0.1~0.3m, 主柱加高基础的主柱即在Δ值的基础上, 按照需要加高一个适当的高度Δh, Δh通常取为0.5, 1.0, 1.5, 2.0m等。采用高低脚塔主柱加高基础时, 设计基面以上的土体实际上并不挖除, 这样可以将土方的开挖量减少到最小程度, 尽量维持原地形地貌, 保持塔基稳定。
2.4 塔脚架加高主柱基础
现场施工时常常会遇到塔位于山腰中的梯田或斜坡地内或位于丘陵地区几块不同标高的耕地内, 为避免基面大开挖, 在采用高低脚加高基础不够的情况上, 特别设计了塔脚架加高主柱基础。
3 基面处理
基面土石方的开挖使原稳定土体受到扰动, 而且挖方弃土堆积在基面边坡上, 增加了边坡附加压力, 在雨水侵蚀下, 容易产生塌方和滑坡。因此, 施工作业后要及时进行基面处理, 消除安全隐患。
3.1 环状排水沟
通畅良好的基面排水, 有利于基面挖方边坡及基础保护范围外临空面的土体稳定。塔位有坡度时, 为防止上山坡侧汇水面的雨水、山洪及其他地表水对基面的冲刷影响, 除塔位位于面包形山顶或山脊外, 均需在塔位上坡侧距挖方坡顶水平距离≥3m处, 依山势设置环状排水沟, 以拦截和排除周围山坡汇水面内的地表水。
3.2 排水沟护壁
过去多数线路排水沟不采取护壁措施, 因为线路上的排水沟, 建成投运一、二年后, 沟壁及沟底会形成天然植被。而在环保特别重要的今天, 对工程项目施工要求更严格了, 工程竣工前排水沟都要求采取护壁措施, 以避免排水直接冲刷塔位基面。
排水沟护壁措施应根据路径塔位附近的地质情况区别对待, 对于土质含沙量较高、无粘性, 或表层为强风化岩石, 颗粒很松散的排水沟, 需用预制素混凝土块或就地取材用片石浆砌进行护壁。对于地质为硬塑及以上状态的粘性土、植被较好的塔位排水沟, 可采用植被护壁。
3.3 排水坡度
过去对基面本身的排水坡度未作要求, 施工时是按水平面的形式削平基面, 还有少数基面出现内低外高的情况, 以致造成基面排水不畅而积水。为了保护好基面, 基面排水坡度尽可能向基础保护范围大的缓坡方向倾斜, 以便基面雨水从此方向排出, 同时对降基挖方的基面应留有内高外低0.5%~1.0%的排水坡度。而对高低脚塔的挖方基面, 应避免流水直接冲刷两脚步间有高差的陡坎, 使基面雨水从塔位排出
3.4 基面放坡
线路施工中, 由于部分塔位基面挖方边坡未按有关规定放坡, 或放坡不足, 在雨水冲刷侵蚀下, 易产生边坡剥落和塌方。有些塔基面因挖方边坡太陡, 在多雨的季节产生塌方而砸弯了铁塔主、斜材。因此, 挖方边坡要按规定要求放坡, 并对坡脚采取加固措施。对一些边坡较陡的塔位, 因铁塔已组立或已架线, 给继续挖方放坡增加了难度, 故基面降基挖方时, 对挖方边坡必须按要求放坡, 且一次放足。
3.5 植被护坡
植被护坡是利用植被涵水固土的原理稳定岩土边坡同时美化生态环境的一种技术方案, 是涉及岩土工程、恢复生态学、植物学、土壤肥科学等多学科于一体的综合工程技术。结合送电线路工程的特点, 我们推荐以下两种植被护坡的方法:
3.5.1 土工格室植草护坡
该技术是指在展开并固定在坡面上的土工格室内填充改良的客土, 然后在格室上挂三维植被网, 进行喷播植草施工的一种护坡技术。
3.5.2 浆砌片石骨架植草护坡
该技术是指采用浆砌片石在坡面形成框架, 常结合铺草皮、三维植被网、土工格室、喷播植草, 栽植苗木等方法形成的一种护坡技术。
3.6 混凝土护面
在线路施工中, 当地质为强风化岩石时, 常采用岩石嵌固基础。为防止降基后基面岩石继续风化, 每个塔脚基础在基面表层做混凝土护面。对少数风化和冲刷特别严重的塔位, 整个基面表层全部作护面。对个别塔位挖方后的放坡面及高低脚步间的坡面, 有岩石剥落或风化物坍塌时, 往往需用水泥砂浆或细石混凝土护面。护面宜在线路施工后期进行, 以防止施工中塔材、零部件及机具等打、砸、压坏护面。在做护面前, 基面表层的泥土、杂物须清除干净, 护面应依基面排水坡度作为斜面, 以利基面排水。
4 结束语
输电线路直线杆塔 篇8
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.