110kV輸電線路直線桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

魏伯萬(wàn)，王海濤

（邵陽(yáng)學(xué)院，湖南邵陽(yáng)422000）

110kV輸電線路直線桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

魏伯萬(wàn)，王海濤

（邵陽(yáng)學(xué)院，湖南邵陽(yáng)422000）

輸電線路擔(dān)負(fù)著輸送和分配電能的重要任務(wù)，是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，而在整個(gè)電網(wǎng)線路中，輸電桿塔占據(jù)著極其重要的地位。

110kV；輸電線路；直線桿塔；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

110kV輸電線路作為中國(guó)電力系統(tǒng)的重要組成部分，以滿足居民生活和工業(yè)中的用電需求。在傳輸線的設(shè)計(jì)過(guò)程中，極點(diǎn)的位置和路徑的選擇是整個(gè)110kV輸電線路規(guī)劃設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，但在110kV輸電線路施工階段仍存在一些問(wèn)題，影響著輸電塔的質(zhì)量和效果。定位和路徑選擇是一個(gè)重要的問(wèn)題，路徑選擇是否合理將是整個(gè)相關(guān)輸電線路的關(guān)鍵，同時(shí)，塔的位置將直接影響工程造價(jià)和施工難度。

1 優(yōu)化桿塔設(shè)計(jì)方案的重要性

輸電線路作為電力工程線路正常運(yùn)行的主要基礎(chǔ)設(shè)施，能夠充分發(fā)揮其功能，直接關(guān)系到輸電線路的服務(wù)功能和經(jīng)濟(jì)效益。在電力線路建設(shè)項(xiàng)目中，整個(gè)塔總造價(jià)的工程造價(jià)約占項(xiàng)目投資的1/3，很大程度上決定了選擇合理?xiàng)U塔的重要性，鐵塔設(shè)計(jì)方案優(yōu)化為110kV輸電線路正常運(yùn)行。在桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)聯(lián)系110kV輸電線路的實(shí)踐需求，并對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)處理，以確保鐵塔設(shè)計(jì)在正常使用期內(nèi)，能滿足工程要求。塔的設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中，應(yīng)做好以下三個(gè)方面：確保在線路設(shè)計(jì)過(guò)程中塔數(shù)的合理性選擇；在設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)接觸網(wǎng)工程施工的具體要求，選擇塔的運(yùn)行電力系統(tǒng)；塔的設(shè)計(jì)過(guò)程需要考慮不利因素，采取措施對(duì)塔進(jìn)行保護(hù)，加強(qiáng)成本控制，保留有用的設(shè)計(jì)，盡可能減少塔的使用面積。以上三個(gè)方面，闡明了優(yōu)化桿塔設(shè)計(jì)方案對(duì)110kV輸電線路正常運(yùn)行的重要性。而在輸電線路實(shí)際施工過(guò)程中，還存在很多問(wèn)題，不僅有人為監(jiān)管不到位，同時(shí)還有施工技術(shù)限制及施工條件的影響，因此，文章深入分析110kV輸電線路規(guī)劃設(shè)計(jì)中桿塔的定位及路徑的選擇就十分必要。

2 桿型結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)思路和分析

（1）直線桿型的基本結(jié)構(gòu)。以Z-18桿型為例。桿型采用φ230上、下2段拔稍雙桿，呈水平排列布置，無(wú)橫梁（叉梁）型式，桿型高度為18m，適用于LGJ-150型導(dǎo)線。拉線使用4根GJ-70鋼絞線對(duì)地夾角60°布置，桿塔基礎(chǔ)采用底盤、拉盤直埋基礎(chǔ)方式。桿塔上部由導(dǎo)線鐵橫擔(dān)HZC-450-1（總長(zhǎng)9m，總重150.5kg），1根橫拉桿及4根斜拉桿（拉桿為φ16鋼筋及調(diào)節(jié)螺栓等）組成。

（2）桿塔改進(jìn)思路及設(shè)計(jì)。在不進(jìn)行導(dǎo)線馳度調(diào)升的情況下，滿足導(dǎo)線馳度對(duì)地安全距離要求最簡(jiǎn)便的方法是增大導(dǎo)線呼稱高度，以提升導(dǎo)線懸掛高度，因此，需要對(duì)桿塔上部導(dǎo)線鐵橫擔(dān)及橫拉桿、斜拉桿組件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。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(guò)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(jìn)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(jī)械性能及整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性保持不變，只通過(guò)提高導(dǎo)線懸掛高度和改變導(dǎo)線懸掛的方式改進(jìn)，并提升避雷線懸掛點(diǎn)。選用實(shí)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(gè)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(jìn)設(shè)計(jì)后桿塔整體結(jié)構(gòu)呈“H”形。在邊導(dǎo)線保護(hù)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(diǎn)上移。規(guī)程規(guī)定：桿塔上避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角一般為20°。使用復(fù)合橫擔(dān)后，導(dǎo)線懸掛點(diǎn)升高，保護(hù)角變小，為使其保護(hù)角滿足防雷要求，應(yīng)加長(zhǎng)避雷線支架或縮短導(dǎo)線橫擔(dān)長(zhǎng)度，但縮短導(dǎo)線橫擔(dān)長(zhǎng)度無(wú)法滿足電氣絕緣間隙的要求。由于桿塔采用對(duì)稱雙避雷線，中導(dǎo)線位于2避雷線中央，因此，不必對(duì)中導(dǎo)線的保護(hù)角進(jìn)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(hù)角在避雷線保護(hù)范圍內(nèi)，導(dǎo)線懸掛高度約提升3.2m。

（3）穩(wěn)定性分析。桿塔基礎(chǔ)是輸電線路結(jié)構(gòu)的重要組成部分，主要影響桿塔的穩(wěn)定性，鐵塔在導(dǎo)線的重量、風(fēng)荷載、破冰、豎向拉力和水平荷載等荷載作用下發(fā)生壓力、拔出、傾覆等。風(fēng)荷載的提高，冰荷載和線張力避雷線設(shè)計(jì)的可變荷載下塔沒(méi)有變化，但塔在恒載、導(dǎo)線避雷線絕緣子重力永久荷載引起的橫臂桿和線下降抵消，從而降低了負(fù)荷，垂直于地面，所有的重力荷載在塔的方向（垂直G）變小。塔的整體結(jié)構(gòu)和形式得到了改善，塔身和電纜的基礎(chǔ)沒(méi)有改變。因此，塔的穩(wěn)定性沒(méi)有改變。

復(fù)合橫擔(dān)、復(fù)合絕緣子由連接底座、護(hù)套、芯棒、傘裙和掛頭五部分組成。

3 試驗(yàn)及掛網(wǎng)的運(yùn)行情況

2004-05，在110kV孤五線15號(hào)、34號(hào)、40號(hào)、41號(hào)4基桿塔進(jìn)行了試點(diǎn)施工試驗(yàn)，使用FHD-110/10（帶拉環(huán)）復(fù)合橫擔(dān)，改“導(dǎo)線鐵橫擔(dān)+3只復(fù)合（瓷）絕緣子”為“2只復(fù)合橫擔(dān)+4只復(fù)合絕緣子”的組合形式，一般可使導(dǎo)線懸掛點(diǎn)提高3.0～4.5m，很好地解決了導(dǎo)線馳度與構(gòu)筑物的安全距離不足的問(wèn)題，減小了桿塔上部的荷載。經(jīng)過(guò)10年的試驗(yàn)運(yùn)行，效果良好。目前，在該110kV輸電線路上已有65基桿塔和130支復(fù)合橫擔(dān)在網(wǎng)運(yùn)行。

4 桿塔新結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)與改進(jìn)建議

（1）新結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)。①豐富了桿型型式。桿塔使用復(fù)合橫擔(dān)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，110kV雙桿取消了導(dǎo)線鐵橫擔(dān)，減小了桿塔上部荷載，優(yōu)化了桿塔結(jié)構(gòu)，豐富了線路桿型。同時(shí)，110kV雙桿線路導(dǎo)線使用復(fù)合橫擔(dān)與復(fù)合絕緣子懸掛，具有很高的實(shí)用價(jià)值。②降低了線路改造成本。使用復(fù)合橫擔(dān)、復(fù)合絕緣子與原先采用增加桿塔等方式處理交叉跨越問(wèn)題相比，有效利用了狹窄的走廊，降低了桿塔高度，施工簡(jiǎn)便易行，可節(jié)約大量的人力、物力和財(cái)力。

（2）優(yōu)化定型結(jié)構(gòu)。大截面導(dǎo)線綁扎會(huì)在運(yùn)行中埋下隱患，因此，橫擔(dān)掛頭須采用上、下2個(gè)拉環(huán)，并改變導(dǎo)線綁扎形式，用線夾固定導(dǎo)線并懸掛于掛頭下拉環(huán)；桿塔中部加裝的固定鐵橫梁應(yīng)采用槽鋼或工字鋼。

5 結(jié)語(yǔ)

110kV輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是提高輸電線路的整體效率，提高電力系統(tǒng)的服務(wù)功能。

［1］范玉森.淺析110kV輸電線路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中桿塔定位及路徑選擇［J］.電子測(cè)試，2016，（20）：136-137.

Structure Design of 110b Transmission Line Straight Tower

WEI Bo-wan，WANG Hai-tao
（Shaoyang College，Shaoyang，Hunan 422000，China）

Transmission lines are responsible for the important task of conveying and distributing electric energy.It is an important part of power system.In the whole power line,the transmission tower occupies an extremely important position.

110kV；transmission line；straight tower；structural design

TM75

A

2095-980X（2017）03-0080-01

2017-02-08

魏伯萬(wàn)，男，主要研究方向：輸電線路。