探究高压输电线路结构设计选取

1、探究高压输电线路结构设计选取    摘要：通过多年从事高压输电线路铁塔结构设计选型的实践经验，主要对我国现阶段高压输电线路设计中，铁塔结构设计选型的相关问题进行详细的分析，仅供同行参考。 关键词：高压输电；铁塔结构；设计；选型 Abstract: through the years in high voltage power lines tower structure design selection of experience, mainly to the our country present stage high voltage transmiss

2、ion line design, selection of the Eiffel Tower structure design a detailed analysis of the related problems, only for reference to fellow. Keywords: high voltage transmission; Tower structure; Design; selection 中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号： 电力事业是中国的一个重要支柱产业，它直接关系到国民经济的发展。高压输电铁塔是电力部门主要的电力传输工具，随着我国经济的迅速发展，铁

3、塔的需求量也在逐渐增加。需要大量质量好、适应性强的铁塔。这不仅给电力行业的施工企业提供了广阔的市场，同时也给国内其它行业的施工企业带来了新的机遇和挑战。输电铁塔结构设计的质量目前只能靠铁塔出厂前的铁塔试组装把关。如何在铁塔出厂前通过合理的设计使铁塔就位率达 100%，减少工程损失，对铁塔试组装和检查具有重要的意义。 1高压输电线路铁塔结构设计选型的基本项目 我国现阶段设计的高压输电线路铁塔都是成型成套的，一般根据当地的气象等环境状况，一类塔型中有多种高度的铁塔，且应用时很少铁塔会用到其能承受的最大垂直或者水平档距，所以结构中裕度是有的。而同类铁塔中，除塔底部不同外，其他部位的结构都是一样的，所

4、选择的地脚螺栓型号也是一致的。因为高压输电线路导线本身具备足够的载流能力，根本原因是线路中某些线段的铁塔呼撑高太低，大电流通过时，导线弧垂加大，对地距离满足不了安全要求，所以设计的重点就是选择较高杆塔，择位再立。 1.1 中横担结构布置和最佳高度选择 横担立面高度越高，主材受力越小，但斜材长度增加；反之，主材受力加大，斜材长度减小；这就存在一个最佳高度优化解。中导横担平面矩形布置：宽度逐步递增，铁塔耗量线型增加，无极值存在。考虑安装、检修时，人员通行方便，横担宽度取 1.2m。边横担鸭嘴型布置。边横担平面导线挂点处开口宽度取 500mm。横担主材按平行轴布置时，铁塔电算重量6596kg；按最小

5、轴布置时铁塔电算重量 6619kg，故取平行轴布置。立面斜材均为零杆，按单斜材布置；平面按双斜材布置。 1.2 上、下曲臂结构的选型 常见的上、下曲臂外侧面呈直线或曲线布置，曲线布置因上下曲臂连接点出现拐点，计算证明，拐点小主材内力略小，变化不大，却易产生不平衡力；拐点大节点不平衡力可能超限，电算不通过。与其相比，直线布置曲臂主材节点内力平衡。故本塔型上、下曲臂外侧面按直线布置。当上下曲臂高度为定值时，上曲臂高度越小，塔材重量越轻；但因受到间隙圆的限制，本塔型上曲臂高度为5m，下曲臂高度为 8m。上、下曲臂节间配置：上曲臂 5 个节间最小轴或 4 个节间平行轴布置；下曲臂 7 个节间最小轴或

6、6 个节间平行轴布置；主材角钢规格未变。但平行轴方案应力较小，且可节省8根斜材。单基塔材电算重量6596 kg；最小轴方案单基塔材电算重量6674 kg。显然，采用平行轴布置较为经济。斜材按常规布置。 1.3塔身最佳坡度的选择 动态规划应用于塔身坡度优化较早。直线塔塔身侧面为与曲臂外侧取相同坡度，一般采用矩形断面布置，故正、侧面为两个坡度变量。为便于求解，可先假定侧面坡度，求正面最佳坡度；然后再以正面最佳坡度为定值，求侧面最佳坡度。必要时，可反复迭代，直至求出正、侧面最佳坡度。 1.4塔身隔面的选型 塔身横隔面一般设在荷载点或变截面处。构造横隔面设置的间距，一般不大于塔身正面平均宽度的 5 倍

7、。横隔虽可分配剪力和扭力，增强塔身刚度，但设置过多没有必要。计算发现，横隔与主材连接节点因汇交杆件较多，易产生不平衡力。参考国外铁塔隔面配置和规划院84塔设计经验，本塔除瓶口和塔身塔腿连接面设置横隔面外，整个塔身内未设置横隔。杆件受力比较均匀。根据本塔布置，塔腿隔面横材采用平行轴布置比最小轴受力小，腹材杆件少；重量较轻。 2 强化铁塔结构设计选型的具体措施 在我国高压输电线路在建设初期，一般对地高度的裕度不是很大，铁塔的呼撑高通常都不是同类塔型中最高的，所以在设计中可直接选择塔型的更高者。但是在高压输电线路铁塔的设计中，结构设计选择如果存在不合理的现象，必然导致塔脚的根开增大，不利于铁塔的安全

8、性与稳定性。另外，如果高压输电线路铁塔长期处于停电进行作业的状态，电网的安全可靠性就差。因此，问题的焦点就是如何强化路铁塔结构设计选型的具体措施。 2.1 改进水平材验算方法 水平材验算过去我们均按安装工况杆件内力叠加人重弯矩考虑。人为加大了杆件应力。参照近年来所搞国外工程的标书规定，本塔水平材验算仅考虑人重弯矩。不与其它荷载组合，一般受力杆件均能满足要求。我国新版架空送电线路杆塔设计技术规定DL/T 5154- 2002 也按此原则做了明确的规定。 2.2 杆件连接紧凑，减少节点板用量 我国塔材单基耗量与国外同类型塔相比，一般较重。除因压应力稳定计算公式和钢材的机械性能有所差别等因素外，节点

9、板用量较高是一差距。节点构造设计改革目前已引起很多设计院的重视。ZB1_MV塔在节点构造设计上做了一些工作，如上、下曲臂连接节点构造常规习惯用大板正、侧面连接。加之上、下曲臂内侧主材负端距较大，连接板上仍需设置加劲板和加劲角钢，增加其节点刚度。节点板单基耗量约 90kg；本塔上、下曲臂外侧主材直线布置，改为短角钢外包连接，可大大减小上、下曲臂内侧主材负端距，避免了各主材连接螺栓过于集中，达到节点连接更加紧凑、刚度增强，减小节点连板的目的，单基耗量40 kg。 另外还改进了直线塔地线支架和横担的相互连接方式，也减少了节点板面积。提高螺栓强度等级。可减少螺栓数量，但效果并不明显，经验证，受孔壁挤压

10、控制者较多。参考国外铁塔杆件连接方式，多螺栓连接的斜材杆件，一般与主材直接相连，不仅可减少连接板用量，主 材与板的连接螺栓也随之减少，而且其螺栓抗剪强度和孔壁挤压强度取值均比我国要高。值得学习研究。 2.3加长杆件构造长度，减少包铁连接数量 以前铁塔杆件长度受到塔厂镀锌设备的限制，杆件长度一般不超过 8m，塔材需多段连接。目前，很多塔厂已更新改进，采用较大的镀锌锅，镀锌杆件长度可达到 1012m，为设计采用较长杆件创造了条件，可减少杆件包铁数量和减小因连接构造误差难免产生的不利影响，能进一步降低塔材耗量，节约加工成本。 3结论 在高压输电线路铁塔结构设计选型过程中，随着计算机容量的扩大，铁塔电算速度加快，机时明显缩短。只要优化过程编制合理，设计参数选择恰当，先编好一个塔的基本电算数据