高压输电铁塔结构设计及应用研究.doc

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1、高压输电铁塔结构设计及应用研究【摘要】结合当前国内外的电网研究状况，输电线路不断增多，走廊日趋紧张，特别是由于规划部门对土地审批日趋严格，线路通道在很多地区已经成为影响电网建设的主要因素，因此有必要对提高单位线路走廊的输电能力进行研究。本文详细介绍了同塔多回路铁塔的发展现状和应用前景。【关键词】输电铁塔；电力走廊；多回路；经济指标；结构设计同塔多回路在国外应用比较普遍，尤其是在经济发达且人口密集的日本和欧洲部分国家应用较多。这些国家由于土地资源紧缺、线路走廊的投资占工程总投资的比重较大。同塔多回路的应用已非常广泛。1同塔多

2、回路在国外的应用在欧洲，德国的电力工业发展走在前沿，该国目前最高电压等级为380kV。由于德国土地较为紧缺，为了有效地利用电力线路走廊，政府规定新建线路必须同塔架设两回以上。根据文献资料，德国高压和超高压线路中较为常规的线路是同塔四回，也有同塔六回线路。线路走廊的投资一般占线路建设总投资的20～30％。对于最高电压等级的380kV，目前在运行的同塔四回线路仅限于两回380kV，两回230kV。日本土地资源紧张，所以同塔多回路线路比较普及。目前同塔八回也较为常见。110kV以上线路多数为四回。500kV以上除早期2条为单回路

3、外其余均为双回共塔架设，500kV同塔四回线路很少见。2同塔多回路技术经济指标4学海无涯2．1铁塔钢材成本费用通过对近期设计的唐山动车城220kV4回架空输电线路进行汇总，如图1，比较得知，同塔4回架空输电线路与同塔双回线路的直线塔单基塔重比为2．1～2．7，耐张塔为2．7～3．2。分析原因主要是铁塔高度的增加导致风压产生的弯矩、扭矩增加，从而影响铁塔重量的增加。为了满足设计要求，铁塔主材需采用双拼甚至4拼角钢或钢管材料，因此增加了铁塔的重量。并且其加工难度和加工费用高于常规线路，这也增加了一部分费用。2．2铁塔基础材料成

4、本费用输电线路的铁塔基础材料主要包括钢筋和水泥。由于多回架空输电线路铁塔重量和所承受的荷载增加导致基础材料量增加。一般情况下，基础工程量比2个双回架空输电线路要多。2．3电气材料成本费用输电线路的电气材料成本费用主要包括导地线及通信线、绝缘子和金具。同塔4回架空输电线路与2个同塔双回架空输电线路相比，其导线、通信线的耗量相同，节约2根地线，但绝缘子增加了一部分。综合考虑，两者的电气费用大致相同。2．4施工费用输电线路的施工费用主要是与工程施工相关的费用，影（a）（b）图1杆件应力分布图响施工费用的主要因素有：施工人员、施工

5、难度和施工工期。显然同塔4回架空输电线路对工人技术要求较高，施工难度较大，工期较长，相应施工费用也略高。2．5征地费用征地费用取决于线路走廊面积。同塔4回征地费用比2条同塔双回架空输电线路少一半。3铁塔设计3.1铁塔荷载各塔型的使用条件均满足《塔型规划及技术条件》的要求。铁塔计算的荷载组合按如下原则确定。3.2正常运行情况（1）基本风速、无冰、未断线（包括最小垂直荷载和最大水平荷载组合）；（2）设计覆冰、相应风速及气温、未断线；（3）最低气温、无冰、无风、未断线（适用于终端和转角塔）。3.3断线（含分裂导线的纵向不平衡张力

6、）情况（1）悬垂型杆塔的断线情况，按-5℃、有冰、无风荷载计算：同一档内，单导线断任意一相导线（分裂导线任意一相导线有纵向不平衡张力），地线未断；断任意一根地线，导线未断；（2）耐张型杆塔的断线情况，按-5℃、有冰、无风荷载计算：同一档内，单导线断任意两相导线（分裂导线任意两相导线有纵向不平衡张力），地线未断；同一档内，断任意一根地线，单导线断任意一相导线（分裂导线任意一相导线有纵向不平衡张力）（四回路断任意三相）。3.4不均匀冰荷载情况（1）悬垂型杆塔按未断线、-5℃、有不均匀冰、10m/s风计算，两侧覆冰不同，同时不小

7、于：①导线的纵向不平衡张力取导线最大使用张力的10%；②地线的纵向不平衡张力取地线最大使用张力的20%。（2）耐张型杆塔按未断线、-5℃、有不均匀冰、10m/s风计算，两侧覆冰不同，同时不小于：①导线的纵向不平衡张力取导线最大使用张力的30%；②地线的纵向不平衡张力取地线最大使用张力的40%。各类杆塔均应考虑所有导、地线同时同向有不均匀覆冰的不平衡张力，使杆塔承受最大的弯矩。3.5安装情况各类塔型的安装情况，按10m/s风速、无冰、相应气温的气象条件考虑以下荷载组合：（1）悬垂型杆塔：①4学海无涯提升导线、地线及其附件时的

8、作用荷载。包括提升导、地线、绝缘子和金具等重量（一般按2.0倍计算）和安装工人和工具的附加荷载，提升时应考虑动力系数1.1；②导线及地线锚线作业时的作用荷载。锚线对地夹角一般应不大于20°，正在锚线相的张力应考虑动力系数1.1。挂线点垂直荷载取锚线张力的垂直分量和导、地线重力和附加荷载之和，纵向不平衡张