110kV輸電線路直線桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計

周 哲

重慶電力設(shè)計院有限責(zé)任公司

1、110kV輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀

輸電線路桿塔主要是用來支撐架空輸電線路和地線的關(guān)鍵設(shè)備，可以讓輸電線路和地面始終保持一定的安全距離。伴隨我國開始組建高壓網(wǎng)絡(luò)體系，各種各樣的新型輸電技術(shù)開始投入應(yīng)用，輸電線路桿塔的建設(shè)數(shù)量也開始增多，桿塔結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化，建設(shè)類型向高負荷化、大型化方向發(fā)展。和我國先進制造業(yè)的發(fā)展水平進行對比分析，現(xiàn)階段桿塔設(shè)計的水平還非常低，達不到社會發(fā)展最新要求，因此必須深化技術(shù)改革，促進設(shè)備質(zhì)量水平的提升。

2、110kV輸電線路直線桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 塔桿結(jié)構(gòu)型式及分類

作為架空線路中所使用的桿塔，可以根據(jù)其使用材料的材質(zhì)進行分類，可分為鋼筋混凝土電桿以及鐵塔兩種；若按照受力的特點以及用途則可以將其分為直線桿塔、耐張桿塔、轉(zhuǎn)角桿塔以及終端桿塔等。(1)一般線路的直線段上則適合使用直線桿塔，當(dāng)線路運行正常時會伴有垂直荷載以及水平荷載，能夠?qū)嗑€以及其他順線路方向上的張力有所支持。(2)耐張桿塔不但能夠承受垂直方向的荷載以及水平方向的荷載，還能夠?qū)Ω箜樉€路方向的張力有所支持，例如斷線時的張力或者是施工時緊線的張力。(3)線路的轉(zhuǎn)角處則更適合使用轉(zhuǎn)角桿塔，其受力特點跟耐張桿塔的受力特點相同，但水平荷載的值較大，因為轉(zhuǎn)角桿塔的水平荷載中還包含了角度合力。(4)線路首末段則適合使用終端塔，不管是耐張型的終端塔，還是轉(zhuǎn)角型的終端塔，其受力特點跟耐張、轉(zhuǎn)角桿塔都相同，正常運行時需要承受單側(cè)的順線路方向的張力

2.2 桿塔優(yōu)化設(shè)計

由于導(dǎo)線鐵橫擔(dān)及橫拉桿均有穿釘與電桿成整體結(jié)構(gòu)，因此，通過提高導(dǎo)線鐵橫擔(dān)及橫拉桿安裝高度，增大導(dǎo)線呼稱高度以提升導(dǎo)線懸掛高度的辦法不可行。桿塔改進的原則為：雙桿布置形式、桿塔基礎(chǔ)及拉線基礎(chǔ)、拉線懸掛及布置形式、桿塔電氣性能、機械性能及整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性保持不變，只通過提高導(dǎo)線懸掛高度和改變導(dǎo)線懸掛的方式改進，并提升避雷線懸掛點。選用實心復(fù)合橫擔(dān)、復(fù)合絕緣子替代懸掛導(dǎo)線的鐵橫擔(dān)及橫拉桿、斜拉桿等組件，采用“邊相復(fù)合橫擔(dān)+中相懸式復(fù)合絕緣子”的方式懸掛導(dǎo)線。兩個邊相各選用1只復(fù)合橫擔(dān)+1只棒形懸式復(fù)合絕緣子呈“∠”形布置。復(fù)合橫擔(dān)水平安裝，固定在電桿適當(dāng)高度，起到原邊相導(dǎo)線鐵橫擔(dān)的作用，用于支撐導(dǎo)線；棒形懸式復(fù)合絕緣子起斜拉桿的作用。中相選用2只棒形懸式復(fù)合絕緣子呈“V”形布置，并在桿塔頂端加裝鐵橫梁，用于固定“V”形絕緣子串。為了保證桿塔整體的穩(wěn)定性，在桿塔中部加裝了鐵橫梁，以防止桿塔扭曲變形。改進設(shè)計后桿塔整體結(jié)構(gòu)呈“H”形。在邊導(dǎo)線保護角的核算中，應(yīng)提高架空避雷線懸掛高度，將雙避雷線懸掛點上移。規(guī)程規(guī)定：桿塔上避雷線對邊導(dǎo)線的保護角一般為20°。使用復(fù)合橫擔(dān)后，導(dǎo)線懸掛點升高，保護角變小，為使其保護角滿足防雷要求，應(yīng)加長避雷線支架或縮短導(dǎo)線橫擔(dān)長度，但縮短導(dǎo)線橫擔(dān)長度無法滿足電氣絕緣間隙的要求。由于桿塔采用對稱雙避雷線，中導(dǎo)線位于2避雷線中央，因此，不必對中導(dǎo)線的保護角進行核算，只需考慮邊導(dǎo)線。按照避雷線支架安裝高度為2.7m，復(fù)合橫擔(dān)安裝在原導(dǎo)線鐵橫擔(dān)橫拉桿位置以上1.5m處核算，邊相導(dǎo)線保護角在避雷線保護范圍內(nèi)，導(dǎo)線懸掛高度約提升3.2m。

2.3 穩(wěn)定性分析

桿塔基礎(chǔ)作為輸電線路結(jié)構(gòu)的重要組成部分，主要對線路桿塔起穩(wěn)定作用，防止桿塔在導(dǎo)線自重、風(fēng)載、覆冰、斷線張力等垂直荷載、水平荷載及其他外力作用下發(fā)生拔出、下壓、傾覆等情況。改進設(shè)計后的桿塔承受的風(fēng)荷載、覆冰荷載及導(dǎo)線避雷線張力等可變荷載沒有變化，但承受的桿塔自重荷載、導(dǎo)線避雷線絕緣子金具的重力等永久荷載會因?qū)Ь€鐵橫擔(dān)及拉桿等的取消而變小，即減小了垂直于地面方向的荷載，因此，作用于桿塔上的所有重力荷載(垂直荷載G)變小。桿塔改進設(shè)計后其整體結(jié)構(gòu)和形式?jīng)]有改變，桿塔、拉線基礎(chǔ)也沒有變動，因此，桿塔的穩(wěn)定性也沒有改變。

3、110kV輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向

在電力企業(yè)運行及發(fā)展的過程中，我國輸電線路的桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計仍然存在著一定的限制因素，所以在設(shè)計中也需要逐步深入，滿足項目設(shè)計的整體需求。因此，在未來電力系統(tǒng)發(fā)展中需要有效優(yōu)化輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)，并在設(shè)計方案優(yōu)化中，需要做到以下幾點內(nèi)容：第一，在設(shè)計理論方法優(yōu)化及完善中，需要引進先進的經(jīng)驗，通過對經(jīng)驗的總結(jié)，設(shè)計結(jié)合我國的桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，滿足桿塔、塔基以及路線設(shè)計的一體化發(fā)展。第二，在荷載取值分析中，需要相關(guān)設(shè)計人員合理分析重動力分荷載取值的相關(guān)內(nèi)容，將地形區(qū)域的復(fù)雜因素作為重點，選擇創(chuàng)新性的項目整合資源，強化輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢性，從而為輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供支持，明確桿塔結(jié)構(gòu)發(fā)展的基本方案。

總之，在輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，需要滿足因地制宜的項目設(shè)計結(jié)構(gòu)，保證桿塔結(jié)構(gòu)質(zhì)量的可靠性、穩(wěn)定性及科學(xué)性，為電力企業(yè)的運行及發(fā)展奠定穩(wěn)定基礎(chǔ)。

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