電網(wǎng)耐張轉(zhuǎn)角塔與直線塔經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

陳躍科

(湖南省電力勘測設(shè)計(jì)院，湖南長沙 410007)

隨著國家電網(wǎng)公司“兩型三新”(資源節(jié)約型、環(huán)境友好型，新技術(shù)、新材料、新工藝)理念的貫徹實(shí)施［1］，技術(shù)含量高、安全可靠性好、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約環(huán)保的輸電線路成為電網(wǎng)建設(shè)者的不懈追求。有效的控制電網(wǎng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就顯得尤為重要。線路結(jié)構(gòu)專業(yè)所涉及的桿塔、基礎(chǔ)占線路工程總造價(jià)的比例分別約為40 %、20 %［2］，兩者合計(jì)約60 %。因此有必要找出控制桿塔、基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵因素，為設(shè)計(jì)提供有效的指導(dǎo)。

1 桿塔

根據(jù)在線路中的作用，桿塔可分為直線桿塔、耐張桿塔、轉(zhuǎn)角桿塔、終端桿塔、跨越桿塔和換位桿塔。其中直線桿塔、耐張桿塔、轉(zhuǎn)角桿塔占絕大多數(shù)。直線桿塔用于線路的直線段，主要承受架空線、絕緣子串、金具等的重量;耐張桿塔主要用來承受順線路方向的架空線張力，限制事故范圍擴(kuò)大;轉(zhuǎn)角桿塔用于線路的轉(zhuǎn)角處，主要承受兩側(cè)架空線張力產(chǎn)生的角度力。

同直線桿塔相比，耐張桿塔、轉(zhuǎn)角桿塔、終端桿塔等承力型桿塔除承受架空線的垂直荷載外，還承受較大的架空線張力，因此結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，材料消耗比較大，成本也比較高。表1 列出了典設(shè)中不同模塊不同塔型(24 m 呼高)鐵塔質(zhì)量(與自立式鐵塔相比，鋼筋混凝土電桿耗費(fèi)耕地資源多，單件自重大、運(yùn)輸困難等原因，在高壓輸電線路工程中的應(yīng)用越來越少，本文未列入)。

表1 不同模塊不同塔型24 m 呼稱高鐵塔質(zhì)量一覽表

圖1 鐵塔(24 m 呼稱高)質(zhì)量隨塔型變化

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，同一模塊的轉(zhuǎn)角塔質(zhì)量明顯高于直線塔，轉(zhuǎn)角度數(shù)越大，重量增加越大。同模塊中1 型轉(zhuǎn)角塔質(zhì)量是1 型直線塔的1.35～1.82 倍，加權(quán)平均值為1.59 倍;4型轉(zhuǎn)角塔質(zhì)量是1 型直線塔質(zhì)量的1.79～2.36 倍，加權(quán)平均值為2.07 倍。且回路越多，倍數(shù)比越大。

2 基礎(chǔ)

基礎(chǔ)承受桿塔傳遞的荷載，再傳至地基。因塔型、地形地質(zhì)條件、施工條件、承受荷載等的不同，采用的基礎(chǔ)也不同。表2為設(shè)計(jì)直柱式大板基礎(chǔ)時(shí)所采用的新疆某地區(qū)地質(zhì)參數(shù)。表3為依據(jù)地質(zhì)參數(shù)設(shè)計(jì)的不同塔型單基塔基礎(chǔ)材料量，包含4個(gè)模塊、32 種鐵塔、88 種大板基礎(chǔ)(轉(zhuǎn)角塔分上拔基礎(chǔ)、下壓基礎(chǔ))。圖2、圖3 反映了基礎(chǔ)材料量隨塔型的變化。

表2 新疆某地區(qū)典型地質(zhì)參數(shù)取值

圖2 反映出同一模塊轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)混凝土單基指標(biāo)顯著高于直線塔。無水設(shè)計(jì)時(shí)，1 型轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)混凝土方量是1型直線塔的1.3～2.14 倍，加權(quán)平均值為1.66;4 型轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)混凝土方量是1 型直線塔的2.04～4.12 倍，加權(quán)平均值為2.97。有水設(shè)計(jì)時(shí)，1 型轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)混凝土方量是1 型直線塔的1.54～2.86 倍，加權(quán)平均值為2.12;4 型轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)混凝土方量是1 型直線塔的2.77～5.04 倍，加權(quán)平均值為3.77。

圖2 單基塔基礎(chǔ)混凝土量隨塔型變化

表3 不同模塊不同塔型單基基礎(chǔ)材料表

圖3 反映出同一模塊轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)鋼筋量單基指標(biāo)顯著高于直線塔。無水設(shè)計(jì)時(shí)，1 型轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)鋼筋量是1 型直線塔的1.76～2.95 倍，加權(quán)平均值為2.48;4 型轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)鋼筋量是1 型直線塔的4.09～5.86 倍，加權(quán)平均值為4.89。有水設(shè)計(jì)時(shí)，1 型轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)鋼筋量是1 型直線塔的2.27～3.91 倍，加權(quán)平均值為3.15;4 型轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)鋼筋量是1 型直線塔的4.42～6.23 倍，加權(quán)平均值為5.54。

圖3 單基塔基礎(chǔ)鋼筋量隨塔型變化

3 路徑

與直線桿塔相比，耐張轉(zhuǎn)角桿塔的外荷載大［3，4］，基礎(chǔ)附加分項(xiàng)系數(shù)高［5］，桿塔、基礎(chǔ)所耗材料量大，造價(jià)高。轉(zhuǎn)角度數(shù)越大，與直線塔的造價(jià)比越高。因此在線路路徑的選擇中，不但要有合理的平均檔距，而且要嚴(yán)格控制耐張轉(zhuǎn)角塔比例，并盡可能選用小角度塔。控制耐張轉(zhuǎn)角塔比例是控制結(jié)構(gòu)專業(yè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵。

4 結(jié)論

(1)轉(zhuǎn)角塔質(zhì)量明顯高于直線塔，轉(zhuǎn)角度數(shù)越大，重量增加越大，約為1 型直線塔的1.59～2.07 倍。

(2)轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)混凝土單基指標(biāo)顯著高于直線塔。無水設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)混凝土方量約為1 型直線塔的1.66～2.97 倍。有水設(shè)計(jì)時(shí)，則約為2.12～3.77 倍。

(3)轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)鋼筋單基指標(biāo)顯著高于直線塔。無水設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)鋼筋約為1 型直線塔的2.48～4.89 倍;有水設(shè)計(jì)時(shí)，則約為3.15～5.54 倍。

(4)在線路路徑中控制耐張轉(zhuǎn)角塔所占比例，是控制桿塔基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵。

［1］張國慶.“兩型三新”進(jìn)行時(shí)［J］.國家電網(wǎng)，2009(4):92－93

［2］孟遂民，孔偉.架空輸電線路設(shè)計(jì)［M］.北京:中國電力出版社，2007

［3］GB 50545－2010110kV～750kV 架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［4］DL/T 5154－2002 架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定［S］

［5］DL/T 5219－2005 架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定［S］