同塔多回高壓輸電鐵塔結構設計及應用研究

孫兆輝

摘 要：隨著我國人口的與日俱增，用電需求的不斷擴大，輸電線路走廊的建設也日益增多，鐵塔高度和電壓等級也隨之加強。而且目前，我國政府由于土地資源緊缺等原因對土地的審批也就越來越嚴格，同時在政府和企業中的投資也比較大，所以，電網的建設離不開同塔多回路高壓電的應用，與此同時，這和高壓輸電鐵塔的結構設計也有關系。因此，為解決人們和企業對于電力的需求，本文主要從同塔多回高壓輸電鐵塔結構設計及應用研究做以下探究。

關鍵詞：同塔多回路；高壓輸電；鐵塔結構設計

中圖分類號：TM753 文獻標志碼：A

同塔多回路高壓電的輸電方式實際上在經濟發達的第一世界國家應用比較普遍，這是由于大多數國家的土地資源不豐富以及線路通道的工程建設物力財力投入較大，最終導致了其應用較廣。而在我國，鐵塔的結構安全設計還在研究，因其是多回路高壓輸電線路的主要承受力的基礎，同時，高壓電的輸出率增加和暴風雪等惡劣天氣的來臨，對于電塔的承受力的要求也嚴格了起來，因此在電塔的結構設計必須滿足能承受高壓并且安全等特點，但我國這方面的經驗還不足，因此如何進行合理的電塔結構設計以及科學應用是我們探討的重點。

1 國外的應用

在一些歐美第一世界的發達國家，它們的電力建設已經走在了世界的前列。例如德國，隨著電力工業的高速發展，它們的電力線路通道就建設的比較多，其國家的最高電壓等級已經達到了380V。這主要因為德國國土面積相對不大，因此為了增加土地資源的利用率，進行有針對并有效的使用，建立了電力線路走廊通道，其國家規定如果是最新建立的線路一定要同塔中建立兩回或兩回以上，但是德國的高壓線路基本都是同塔四回，當然同塔四回以上的也有，同塔六回的輸電線路也不少，這種輸電線路走廊通道在電力建設總投資上占比很大，大概在25%左右。同塔四回電力線路的運行目前只能滿足最大高壓380V運行兩次；對于日本來說，國土面積更是狹小，所以用地緊張的前提下，其同塔多回路電力線路建設較常見，而電壓在110V以上的線路多是同塔四回，至于500V以上的高壓同塔四回線路的建造就很少見了，但是同塔8回線路建設還是在實際建設中能經?？吹降?。

2 同塔多回路成本

2.1鐵塔鋼材

例如圖1，經過比較可以知道，同塔雙回路的塔基要比同塔4回路的要重，耐張力也比同塔4回的架空輸電的線路重。其實這是因為鐵塔的高度直接導致的，因此成本上有一定支出。

2.2 鐵塔基礎材料

高壓多回路的電力鐵塔建設的基本材料有水泥及鋼筋，因為要多回路線路架空，所以電力鐵塔自身的重量和高壓電力的承受力要求都有所增加，以至于所需建設的材料也要增加。就常理而言，電力鐵塔建設的工作量要比兩個同塔雙回線路的建設還要多，所以，電力鐵塔的材料本身成本是高的。

2.3 電氣材料

當然，進行電力線路建設時，還要考慮其中的電氣材料成本費用。電氣材料有通信線和導線等，兩個同塔雙回輸電線路和同塔4回輸電線路做比較，通信線和導線等的耗電量是一樣，但是同塔4回輸電線路節省了兩根線路的同時絕緣部分又增加了一些，因此，電氣耗費上是一樣的，電氣材料的成本在這上面基本是不可調整的。

2.4 施工

在進行電塔的輸電線路建設工作時，要合理利用資金，節約投資成本，因此工程中的施工費用是必須考慮的，這是與工程項目建設息息相關的，甚至關乎最后的完工質量等。而線路施工費用包含相關人員的工資、施工材料等。其影響因素有施工技術、難度以及工期等，所以，如果輸電線路的施工工作復雜，并且工期長，那么相對其總體建設施工費用就要高。

2.5 征地

輸電線路的施工過程中，其征地費用也要考慮在內。征地費用主要是指電力線路走廊通道的覆蓋面積，在實際應用中，兩條同塔雙回輸電線路和同塔4回輸電線路相比較而言，還是同塔4回的征地費用花費較少，大概節省1/2。因此，征地費用上的成本是可以節省的。

3 鐵塔設計

3.1 鐵塔荷載

在我國的電力鐵塔工程建設中，要求各種塔型的使用和電力鐵塔荷載量的計算必須符合《塔型規劃及技術條件》中的規定，為其實際施工提供了依據和標準。

3.2 日常運行

在日常電力運行中，常見考慮的情況基本分為3類：一種是涉及風速、沒有冰、線路未斷；另一種是相對風速、覆冰、線路未斷；最后一種為最低溫度、沒有冰、沒有風、線路未斷。

3.3 斷線

輸電線路斷線的情況一般分為以下兩種：一種是懸垂型桿塔斷線，溫度為-5℃，有冰狀態，無風影響計算，在同一檔內，斷任意一導線，地線不斷，同樣斷任意一地線，導線未斷。而另一種為耐張型桿塔斷線，溫度也是-5℃，有冰狀態，無風計算下，同檔內，斷任意一地線，單導線也斷任意一根。因此不同的桿塔，斷線的情況是不同的。

3.4 不均勻荷載

同樣，以上兩種桿塔，懸垂型桿塔和耐張型桿塔在同樣條件下，荷載情況也是不同的。按未斷線路、-5℃、有不均勻的冰、風速相同、兩側覆冰不同計算，第一種桿塔導線的縱向不平衡張力是最大使用張力的10%；而第二種桿塔在相同情況下，不平衡張力是使用張力的30%。這就說明，第二種桿塔的不均勻荷載要相對大一些。因此，各種桿塔的建設應該考慮導線和地線的不平衡張力，即桿塔的所能承受的最大荷載力。

3.5 安裝

（1）懸垂型桿塔安裝以及荷載量的情況主要考慮以下兩個方面。一是導線、地線以及具有相關荷載量的物體的影響。包含各種電線的重量和使用工具等荷載量的提升，過程中要考慮動力系數1.1；二是各種電線錨線作業的影響。錨線對地夾角應小于20°，動力系數一樣，實際應用中，錨線張線的垂直分量和地線重力及附加荷載等因素匯總即掛線點垂直荷載量，而導線、地線張力和錨線張力的縱向之差就是縱向不平衡張力具體值。

（2）耐張型桿塔安裝主要考慮導線、地線荷載、錨線、錨導線、緊地線和緊導線的架設。導線與地夾角應該小于45°，值得注意的是，導線的拉線與平衡張力標準值相同，為30kN計算，地線的拉線則按5kN標準計算。

（3）線牽引繩與地夾角通常少于20°。導線和地線的初始長度和誤差以及牽引力等影響都應該在緊線張力的計算內。而在進行同塔4回電力線路施工時，地線施工是第一步，然后再進行其他施工步驟。

結語

我國在電力需求方面逐年加大，使得對輸電塔的設計要求越來越高。因此在投資等方面的比重也比較大，成為我國在輸電線建設中的主要部分。輸電塔的設計本身就要求設計師要考慮物美價廉的建筑塔新型材料，保證不浪費資源和耗損成本，能夠承載高負荷電量，使之安全又合理，經濟又合理地完成輸電線路的建設部分，從而優化電塔的結構設計，達到電力建設的基本要求。促進我國電力的持續運轉和電網間運行部分的安全，這對我國以后的電力發展和人們的舒適生活密切相關，所以，輸電塔的結構設計和應用對我國今后的用電情況具有重大意義。

參考文獻

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