近年來(lái)，我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)的建設(shè)飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)也不斷完善，在這過(guò)程中，鐵塔是高壓輸電線(xiàn)路的重要組成部分，其設(shè)計(jì)至關(guān)重要，本文對(duì)輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析及探討。

　　《電力系統(tǒng)裝備》Electric Power System Equipment(月刊)2002年創(chuàng)刊，是一本面向電力工業(yè)和電力設(shè)備產(chǎn)業(yè)，集指導(dǎo)性、信息性、技術(shù)性、實(shí)用性于一體的大型綜合性月刊。經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展壯大，已成為真正縮短電力設(shè)備供應(yīng)商與用戶(hù)間聯(lián)絡(luò)的新干線(xiàn)。&&雜志內(nèi)容涵蓋電力生產(chǎn)、傳輸、使用及電力設(shè)備制造等領(lǐng)域。

　　引言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)總體水平有了很大的提高。與此同時(shí)，電力系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)計(jì)所依賴(lài)的基礎(chǔ)條件也發(fā)生了變化。輸電線(xiàn)路是形成我國(guó)供電脈絡(luò)的基礎(chǔ)，對(duì)用戶(hù)供電起著至關(guān)重要的作用，為了實(shí)現(xiàn)輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)效益，在輸電線(xiàn)路安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，以防止外部損傷，確保輸電線(xiàn)路安全運(yùn)行，必須適時(shí)加強(qiáng)對(duì)于輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的深入總結(jié)與研究。以下就我國(guó)輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用過(guò)程中常遇到的一些實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行了探討。

　　一.輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

　　輸電線(xiàn)路鐵塔是我國(guó)電力供應(yīng)與輸送環(huán)節(jié)必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施之一，被廣泛應(yīng)用于各地區(qū)電力輸送的主干線(xiàn)與分支輸電線(xiàn)路上，有效保證了電力輸送的安全與穩(wěn)定，也是全面保障我國(guó)現(xiàn)代電力行業(yè)供電安全的先決條件之一。在輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員只有堅(jiān)持按照相關(guān)規(guī)定原則開(kāi)展工作，才能保證設(shè)計(jì)方案更具科學(xué)性、合理性。

　　1.調(diào)查沿線(xiàn)工程地質(zhì)、水文及氣象條件

　　為使輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能獲得較精確的沿線(xiàn)氣象條件。應(yīng)根據(jù)規(guī)程對(duì)觀(guān)測(cè)場(chǎng)、距本線(xiàn)路距離的要求，走訪(fǎng)氣象站，根據(jù)沿線(xiàn)氣象資料的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，參考風(fēng)壓圖以及附近已有線(xiàn)路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定，基本風(fēng)速、設(shè)計(jì)冰厚按重現(xiàn)期確定，110～330kV輸電先例及其大跨越按30年、750kV、500kV按50年。基本風(fēng)速離地面10米高30年一遇平均的最大風(fēng)速、極端最低氣溫、歷年平均氣溫、歷年平均雷暴日數(shù)，結(jié)合沿線(xiàn)現(xiàn)有輸電線(xiàn)路、通信線(xiàn)路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及造成自然災(zāi)害等資料情況分析后，獲得線(xiàn)路的氣象條件結(jié)果表。為取得第一手線(xiàn)路地質(zhì)資料。設(shè)計(jì)單位可以會(huì)同線(xiàn)路所在地區(qū)地質(zhì)勘探部門(mén)，對(duì)沿線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取得土質(zhì)和水樣，并試驗(yàn)確定地質(zhì)水文特性，也可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了靜力觸探，利用計(jì)算機(jī)繪制出各層地耐力及其他參數(shù)。依據(jù)勘探資料，確定所經(jīng)地區(qū)地貌單元，為輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。

　　2.導(dǎo)地線(xiàn)和金具安全的系數(shù)

　　導(dǎo)地線(xiàn)安全系數(shù)不僅影響線(xiàn)路的運(yùn)行安全，而且關(guān)系到耐張鐵塔的荷載大小。對(duì)于同塔多回輸電線(xiàn)路。由于荷載巨大，所以導(dǎo)地線(xiàn)的安全系數(shù)選取應(yīng)更為合理。做到既能滿(mǎn)足輸電線(xiàn)路的安全運(yùn)行，又能有效控制工程投資。

　　3.絕緣配置

　　輸電線(xiàn)路的絕緣配合就是解決鐵塔上和檔距中各種可能的放電途徑，使輸電線(xiàn)路能在工頻電壓、操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓等各種條件下安全可靠地運(yùn)行。考慮到多回輸電線(xiàn)路的重要性和停電檢修的困難，盡量減少維護(hù)工作量，延長(zhǎng)絕緣子清掃周期，同塔多回路的泄漏比距可考慮提高一級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。同塔多回路導(dǎo)線(xiàn)相間距離除應(yīng)滿(mǎn)足《技術(shù)規(guī)程DL/T5092-1999》的計(jì)算公式，在特定的導(dǎo)線(xiàn)布置形式情況下，不同回路間的相導(dǎo)線(xiàn)可能在同側(cè)橫擔(dān)上相鄰布置，其回路間水平距離還應(yīng)比上述要求增加0.5m。

　　4.防雷特性

　　根據(jù)送電輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦，輸電線(xiàn)路遭受雷擊的次數(shù)為：N=rhT，h=hg-2f/3，式中，r為地面落雷密度;h為避雷線(xiàn)平均高度;T為年雷暴日數(shù);hg為避雷線(xiàn)懸掛點(diǎn)高度;f為避雷線(xiàn)弧垂。公式表明，輸電線(xiàn)路遭受雷擊次數(shù)隨著地線(xiàn)的平均高度增高而增多。其次是繞擊，當(dāng)?shù)鼐�(xiàn)保護(hù)角相同時(shí)，塔高增加20m，繞擊率增大一倍;至于反擊，同塔多回路塔高增加，鐵塔的波阻和電感隨之增大，雷擊塔頂時(shí)，沿鐵塔傳播至接地裝置所引起的反射波返回塔頂或上橫擔(dān)所需時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)，電位升高值較大，因此反擊引起的絕緣閃絡(luò)跳閘率比單、雙回路高。

　　5.塔身和基礎(chǔ)

　　同塔多同路由于鐵塔的外部荷載及塔身風(fēng)壓與單同輸電線(xiàn)路相比，將成倍增加，鐵塔的自重、基礎(chǔ)作用力均將大幅度增加。為保證可靠性要求，多回路鐵塔和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)可參照大跨越工程的重要工程乘重要系數(shù)的做法，對(duì)多同路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全系數(shù)適當(dāng)加強(qiáng)。對(duì)220KV大截面導(dǎo)線(xiàn)的同塔多回路，為降低材料的體形系數(shù)和塔身風(fēng)壓，可考慮采用鋼管桁架結(jié)構(gòu)，對(duì)跨越塔等特殊型式也可采用高強(qiáng)度鋼材。由于多回路塔的導(dǎo)地線(xiàn)很多，因此設(shè)計(jì)中，可能很多結(jié)構(gòu)材料受安裝工況控制，在設(shè)計(jì)中如適當(dāng)限制施工作業(yè)工序，采用合理的施工手段，甚至加大施工臨時(shí)拉線(xiàn)的平衡張力，則可以有效降低塔重。同塔多回路的鐵塔和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)還應(yīng)該遵循安全可靠的原則。

　　6.交叉跨越的設(shè)計(jì)

　　輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于跨越桿塔(跨越河流除外)應(yīng)采用固定線(xiàn)夾。輸電線(xiàn)路與弱電線(xiàn)路交叉時(shí).交叉檔弱電線(xiàn)路的鐵塔，應(yīng)有防雷措施。另外，輸電線(xiàn)路跨11OkV及以上線(xiàn)路、鐵路、高速公路及一級(jí)公路時(shí)，懸垂絕緣子串宜采用雙串，或兩個(gè)單串。

　　二.輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)分析

　　輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)高壓輸電線(xiàn)路工程建設(shè)的核心部分之一，設(shè)計(jì)中所涉及的技術(shù)項(xiàng)目也相對(duì)較多，其中包括：導(dǎo)線(xiàn)放線(xiàn)、弧垂觀(guān)測(cè)、連線(xiàn)工程和系統(tǒng)附件安裝等多個(gè)部分。

　　1.鐵塔的基礎(chǔ)問(wèn)題

　　在輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，輸電線(xiàn)路經(jīng)由各段基礎(chǔ)型式的選擇，是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，應(yīng)結(jié)合各段地形、承文地質(zhì)情況、施工條件以及鐵塔型式加以確定，并且應(yīng)在滿(mǎn)足規(guī)程、規(guī)范的前提下，盡可能地降低工程造價(jià)。對(duì)于運(yùn)輸或澆制混凝土有困難的地區(qū)，可采用預(yù)制裝配式基礎(chǔ)或金屬基礎(chǔ);對(duì)電桿及拉線(xiàn)宜采用預(yù)制裝配式基礎(chǔ)。

　　設(shè)計(jì)方案中還要正確分析鐵塔基礎(chǔ)受力，應(yīng)首先保證安全，針對(duì)軸心受壓基礎(chǔ)、軸心受拉基礎(chǔ)，分別選取不同的K值。對(duì)于新基礎(chǔ)計(jì)算的前提條件是地基承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，若地質(zhì)屬淤泥或淤泥質(zhì)土，則必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。另外.通過(guò)塔和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的綜合優(yōu)化，以及塔身坡度方案合理，對(duì)于轉(zhuǎn)角塔，因采用單腿承臺(tái)群樁基礎(chǔ)。各腿無(wú)構(gòu)造連梁，其效果更加明顯。當(dāng)然，對(duì)基礎(chǔ)而言，樁徑和樁深也是一個(gè)合理匹配的優(yōu)化解。總之，鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足如下的功能要求：能承受正常施工和正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的各種工況下的荷載;在正常使用時(shí)具有良好的工作性能;正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能：在偶然事件發(fā)生及發(fā)生后，仍能保持必須的整體穩(wěn)定。

　　2.鐵塔強(qiáng)度問(wèn)題

　　輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，影響鐵塔強(qiáng)度的因素主要有制選鐵塔所用的材料、鐵塔的受力形式及鐵塔的結(jié)構(gòu)形式。輸電線(xiàn)路在長(zhǎng)期的運(yùn)行中，鐵塔作為導(dǎo)線(xiàn)和避雷線(xiàn)的支持物，必須能承受一定的荷載，且其變形必須在一定允許的范圍之內(nèi)，即鐵塔必須滿(mǎn)足一定的強(qiáng)度和剛度要求。環(huán)形截面的構(gòu)件較其它構(gòu)件，具有各方向承載能力相等，節(jié)省材料，便于采用離心機(jī)制造以提高質(zhì)量等優(yōu)，SEC法制備法澆制的混凝土強(qiáng)度比振搗法澆制的可提高30%。因此，在輸電線(xiàn)路中廣泛采用環(huán)形截面的鋼筋混凝土構(gòu)件。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件澆注前，將鋼筋施行張拉，待混凝土凝固后撤出張力，這時(shí)鋼筋回縮而混凝土必須阻止其回縮，因而混凝土受一個(gè)預(yù)應(yīng)壓力。當(dāng)構(gòu)件承載而受拉時(shí)，這種預(yù)壓力可部分或全部抵消受拉時(shí)應(yīng)力而不致產(chǎn)生裂縫，由此保證鐵塔的穩(wěn)定性和長(zhǎng)壽命。

　　3.連線(xiàn)工程的技術(shù)要點(diǎn)

　　在輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)的整體沒(méi)計(jì)中，連線(xiàn)工程包括：架空線(xiàn)與壓接式耐張線(xiàn)夾的連接、架空導(dǎo)線(xiàn)間互連、導(dǎo)線(xiàn)與跳線(xiàn)間連接以及架空導(dǎo)線(xiàn)因損傷而需的壓接修補(bǔ)等。在導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)工程完成后，需將耐張桿前后的導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行連接的工程稱(chēng)為跳線(xiàn)工程。如果是導(dǎo)線(xiàn)的跳線(xiàn)，必須滿(mǎn)足跳線(xiàn)與導(dǎo)線(xiàn)耐張線(xiàn)夾間保持良好的連接，減少接縫處的接觸電阻，防止導(dǎo)線(xiàn)在正常運(yùn)行工作中劇烈發(fā)熱。對(duì)于接地導(dǎo)線(xiàn)的跳線(xiàn)，則需要與對(duì)應(yīng)鐵塔的地線(xiàn)支架進(jìn)行完好的聯(lián)結(jié)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　高壓輸電線(xiàn)路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。因此在工程設(shè)計(jì)進(jìn)程中必須嚴(yán)格把關(guān)，確保工程質(zhì)量也是為安全供電增加了一層有力的保障。

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