淺談送電線路鐵塔設計的經濟規劃

胡澤平

（國網江西省電力公司景德鎮供電分公司，江西 景德鎮 333000）

1 經濟檔距的確定和經濟規劃分析

從經濟角度考慮，應該控制好塔高，使得投入成本達到最低。為了計算出合理的塔高，可以假設線路在鋪設過程中所經過的地段無較大的高度差，而且無其它交叉障礙物的阻礙，在此情況下，塔高h和檔距x之間呈現固定的關系，在電壓等級一定的條件下，線路與地面之間的安全高度、絕緣子串長度和定位裕度均被確定，且為常數（以k表示），當線路設計條件一定時，弧垂系數C隨之確定，此時，塔高可以根據以下計算式求得：

為了方便確定投資數額，可以將其劃分為三項：第一，導地線，其與檔距不發生關系，投資數值固定，以D1表示；第二，金具和絕緣子串，其包含接地裝置，通常情況下其投資與鐵塔設置的數量產生關系，電壓一定的情況下，單位鐵塔的投資數值一定，以D2表示；第三，包含基礎部分的鐵塔，單位鐵塔投資和塔高以及水平檔距有關，在上述平坦地勢的條件下，水平檔距與檔距數值等價，所以每基鐵塔的投資數值E唯一與檔距產生關系，但是二者之間存在的關系難以確定，暫且以函數式E=f（x）表示。

當送電線路總長度為L時，鐵塔基數則為L/x，總投資為：

如果（2）式中的檔距x為自變量，要使線路總投資Y達到最小，則此時的檔距便為最經濟的數值，將其代入（1）式即可計算出相應的塔高。除此以外也可將（2）式通過坐標曲線表示出來，其最低點對應的橫坐標x即為經濟檔距。從經濟檔距的定義出發，水平地面的線路鋪設僅需單獨設計一種鐵塔，將其水平檔距設計成經濟檔距，嚴格按照經濟檔距設置鐵塔位置，線路的總投資便可達到最小。實際上，鐵塔設計的經濟檔距受到多種因素的影響，如外界環境、電壓大小、金具絕緣子、所用材料等，如果根據各個因素來確定經濟檔距，則計算式會比較復雜，所以，在以往的設計中通常會根據經驗確定出最佳經濟檔距［1］。

當線路需要在山區進行鋪設時，實際檔距長度不可能完全與經濟檔距相等，在地勢等條件影響下，檔距長度一般在100m到200m之間浮動，此時的水平檔距會在150m到950m之間變化。在此情況下，如果單純以最大水平檔距設計一種鐵塔，很明顯，將不具備經濟性。理論表明，根據不同水平檔距設計鐵塔，而且種類越多，工程總投資便越小，然而，設計種類過多又會給設計、施工等方面帶來困難，工作量會大幅度增加，因此此方案行不通。通過對經濟性和工作量進行衡量，實際工程建設中往往選擇三到四種水平檔距作為設計依據。然而，如何確定其中的三到四種水平檔距成為本文需要討論的問題，即送電線路鐵塔設計的經濟規劃。

為了對鐵塔進行經濟設計，需要明確不同水平檔距與鐵塔數量的關系，在山區地帶，檔距長度大體上決定于地形，在鐵塔的排布上，人為干預基本上不可能，因此其分布被確定下來，且具有較強的客觀性。

2 具體經濟規劃方法

在經濟規劃工作中，全線鐵塔的累積標準基數M和水平檔距lx之間用函數表達式表示為M=f（lx），將某項工程中的塔高和相對塔重數據整理成表格并用曲線表示出來。此外，需要將塔重W和水平檔距lx之間建立起聯系，并繪制成相應的曲線。

按照相同的水平檔距對鐵塔數量進行統計，因其中包含著各種塔高，所以稱其為自然基數。為了在鐵塔基數和塔重之間建立聯系，需要折算自然基數為標準基數。在折算過程中，選定某一塔高作為標準，將其折算系數定位1，其它塔高應該根據其與標準塔高對應的塔重關系確定折算系數。比如從有關數據中查知，在200到250m檔距范圍內的自然基數為5。其中27m塔高的基數為2，30m塔高基數為2，33m塔高基數為1，以36m塔高作為標準，則根據對應的折算系數可以得出此范圍內檔距的標準基數為：2×（0.79+0.84）+1×0.91。假設工程中要設計m種類型的直線塔，其中水平檔距為l1、l2......lm，從M=f（lx）中的表格或直線中可以查得每種直線塔對應的標準基數，又可通過塔重W與水平檔距lx之間的關系曲線中得知相應的塔重。M種直線塔使用的鋼材總質量為Wm（Mm-Mm-1）+Wm-1（Mm-1-Mm-2）+......W1（M1-M0），其中Mm為全線鐵塔的總基數，對于某種設計規劃而言，其為固定值，在m種直線塔中出現的最大水平檔距lm對應的塔重為Wm，其也為常數，所以Wm×Mm便為常數。將上式中Wm×Mm項提取出來最終整理得到：ΣW=WmMm-T，要想達到最佳經濟效果，式中的ΣW應最小，則T必定最大，通過函數求導和作圖法便可求得相應的水平檔距。當m為固定值時，能夠確定最經濟的鐵塔設計方法，將其代入上式便可計算出最小的ΣW。為了降低求解難度，可以通過M和水平檔距lx與W和水平檔距lx關系中求解W和M之間的關系，由于M=f（lx）和W=f（lx）對應的函數曲線中只有一個自變量，所以只要知道M、W、lx三者之一便可確定另外兩個量，所以W=f（M）曲線也為單個自變量函數，因此在給定全線鐵塔累積標準基數M的情況下便可求出鋼材料的總質量W［2］。

3 結語

送電線路鐵塔的設計規劃受到多個條件的制約，而山區線路的規劃更為復雜。通過適當的轉化采用數值計算的方式可以求得比較準確的鋼材料使用量，為經濟規劃設計提供了有力的技術支持。