架空輸電線路鐵塔結構設計中歐標準對比分析

謝靜 黃滿長 楊力

（中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司湖南長沙410007）

架空輸電線路鐵塔結構設計中歐標準對比分析

謝靜 黃滿長 楊力

（中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司湖南長沙410007）

結合實際工程，對國內標準GB50545-2010、DL/T5154-2012和歐標EN50341-1進行對比分析，分別從荷載計算和桿塔構件設計兩方面進行了分析對比，分析結果可為境外工程中采用國外標準提供參考。

架空輸電線路；歐洲標準；荷載；鐵塔結構設計

引言

國內電網建設項目的發展日趨飽和，越來越多的國內電力設計院及電網建設企業考慮自身發展，涉外項目工程日漸增加，了解和掌握國外標準，與國內標準進行對比分析，掌握其中的差異為境外工程提供設計服務顯的十分重要。

結合境外安哥拉soyo項目，分別從荷載計算和桿塔構件設計兩方面，對中歐標準進行了仔細的對比分析。通過實例計算，對Catete-Viana 400kV線路中的Z1直線塔和J1耐張塔分別進行了計算分析，分析計算結果可為以后的境外架空輸電線路工程提供參考。

1 中歐標準簡介

歐洲標準為CENELEC聯盟發布的歐標總則“Overhead electrical lines exceeding AC 1 kV-Part 1:General requirements-Common specifications（EN 50341-1）”以及根據CENELEC成員國實際情況編寫的適合各成員國的歐標分則“Overhead electrical lines exceeding AC 45 kV-Part 3：Set of National Normative Aspects（EN50341-3）”[2]。soyo項目采用了EN 50341-1和EN50341-3-17葡萄牙規范進行鐵塔設計。

國內標準-110～750kV架空輸電線路設計規范（GB 50545-2010）和架空輸電線路桿塔結構設計技術規定（DL/T 5154-2012），已廣泛應用于國內大部分高壓架空輸電線路工程。

2 中歐標準差異

分別從荷載和構件設計兩個方面對中歐標準進行了對比分析。

2.1 荷載分析

中歐洲標準均考慮了風荷載、覆冰荷載、安裝和維護、以及安全荷載等荷載工況；針對不同的荷載工況，如果計算荷載的方式有所不同，歐洲標準風荷載按極限風計算，中國標準按基本風計算；歐洲標準中的覆冰荷載考慮了與風荷載的組合，中國標準中沒有考慮。

2.1.1 風荷載

鐵塔風荷載包括導地線風荷載和塔身風荷載，分別從風荷載計算和不同風向風荷載分解兩方面對比分析。

（1）風荷載計算對比

導地線風荷載為桿塔設計風荷載中重要部分之一，尤其是受主要受力桿件被風荷載控制的直線塔及角度較小的耐張塔，導地線風荷載計算的準確對塔重影響較大。

從表1的對比分析中可知。

中歐標準中風速的取用不同，導地線計算高度，高度對風壓影響，考慮脈動風影響等方面均有不同的規定，對風向角度的規定不同，為90°的關系（即φ=90°-θ）；歐洲標準中考慮了風向角度對塔身風荷載的影響。

（2）不同風向角度下風荷載的分解

一般情況下，對風荷載風向角度考慮90°、60°、45°、0°（對應歐洲標準中為0°、30°、45°、90°）四個風向角度（見表2）。

2.1.2 事故工況荷載

事故工況斷線張力差對比見表3。

從表3中對比分析結果表明：

（1）國內標準中直線塔雙分裂導線考慮一相導線斷線，而歐洲標準中僅為單分裂斷線；

表1 中歐標準導地線風荷載計算分析對比

表2 不同風向角度下導地線風荷載分解對比

（2）直線塔斷線張力差歐洲標準比國內標準大，耐張塔斷線張力差國內標準比歐洲標準大。

2.1.3 荷載工況組合及分項系數

歐洲標準中針對不同的安全等級，風和覆冰工況的分項系數取值分別為1.0、1.2、1.4，中國標準均采用1.4；歐洲標準中安裝工況取1.5的分項系數，中國標準取1.4；歐洲標準中自重荷載取1.0，中國標準取1.2；歐洲標準中事故工況取1.0，中國標準取1.4。同時中國標準的安裝和斷線工況采用了0.9的組合系數。對比分析結果表明：

（1）事故斷線工況時國內標準的分項系數取值較歐洲標準大；（2）安裝工況時歐洲標準的分項系數取值較國內標準大。

2.2 鐵塔構件計算對比

國內外標準中桿塔構件設計計算均分別從軸心受壓承載力，軸心受拉承載力，螺栓抗剪和螺栓孔承壓四個方面考慮。

3 計算實例

針對soyo項目400kV線路工程中的Z1直線塔、J1耐張塔分別根據中歐標準進行了設計計算。均無覆冰荷載；導線型號為AAAC-660，地線型號為OPGW-143。

3.1 荷載對比

（1）導地線風荷載（見圖1～2）。

（2）塔身風荷載

國內外標準塔身風荷載計算如表4。

3.2 構件設計計算對比

進行中歐規范的構件承載力對比分析，以下表列出Z1，J1的主要構件承載力。

圖1 中歐標準中Z1導線大風工況時計算對比圖

圖2 中歐標準中Z1地線大風工況時計算對比圖

表4 塔身風荷載設計值計算對比-0°風

表5 中歐標準中構件承載力計算對比（單位：kN）

歐洲標準中構件承載力比國內標準高，一般在7～20%之間。

4 結論

（1）中歐標準中考慮的荷載工況基本一致，但各荷載工況計算有差異。

（2）中國標準中地線水平力和導地線縱向力比歐洲標準大。

（3）構件承載力計算對比分析表明：歐洲標準中構件承載力比國內標準高，一般在7～20%之間。

[1]EN 50341-1 Overhead electrical lines exceeding AC 1 kV—Part 1：General requirements—Common specifications[S].CENELEC，2012.

[2]EN 50341-3 Overhead electrical lines exceeding AC 45 kV—Part 3：Set of National Normative Aspects[S].CENELEC，2001.

[3]《架空送電線路桿塔結構設計技術規定》（DL/T5154—2012）[S].北京：中國計劃出版社，2012.

[4]《110～750kV架空輸電線路設計規范》（GB50545—2010）[S].北京：中國計劃出版社，2010.

TM753

A

1004-7344（2016）28-0080-02

2016-9-22

謝靜（1984-），男，工程師，研究生，主要從事線路結構設計等工作。