高压输电线路杆塔设计相关问题研究

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　　摘要：文章结合笔者多年实际工程经验，以高压输电线路杆塔相关技术问题为着眼点，从面临的客观自然环境和工程实际应用的角度，分析了在进行杆塔设计中常见的相关问题，强调了深入开展线路杆塔设计研究的重要性。
　　关键词：输电线路、杆塔、结构
　　
　　“十二五”期间，福建省将投资超过900亿用于电网建设，构筑主干电网，实现1000kV电网与华东主网互联的同时重点发展智能电网，可以说，福建省迎来了“特高压输电时代”。
　　众所周知，作为输电线路的骨架，输电线路杆塔至关重要。福建地属洪涝、台风等自然灾害多发地区，台风、暴雨、雷击多发也成为考验电网安全供电能力的多道门卡。架空输电线路的杆塔结构是架空高压输电线路重要的组成部分，其设计质量的好坏直接影响线路的经济性和可靠性。
　　有鉴于此，本文结合笔者多年工作经验，就高压输电线路杆塔结构设计相关技术问题进行了探讨。
　　
　　1 线路杆塔结构设计
　　特高压电网的建设、输电新技术在我国的不断推广应用给输电线路杆塔的研究提出许多新的挑战，安全可靠、经济合理是杆塔结构设计的主要目标和方向。
　　线路杆塔可按结构材料、使用功能和结构型式分类。钢结构有桁架与钢管之分。格子形桁架杆塔应用最多，是超高压以上线路的主要结构。铝合金结构杆塔因造价过高，只用于运输特别困难的山区。钢筋混凝土电杆均采用离心机浇注，蒸汽养护。它的生产周期短，使用寿命长，维护简单，又能节约大量钢材。采用部分预应力技术的混凝土电杆还能防止电杆裂纹，质量可靠。中国使用最多，占世界首位。
　　按结构形式可分为自立塔和拉线塔两类。自立塔是靠自身的基础来稳固的杆塔。拉线塔是在塔头或塔身上安装对称拉线以稳固支撑杆塔，杆塔本身只承担垂直压力。这种杆塔节约钢材近40％，但是拉线分布多占地，对农林业的机耕不利，使用范围受到限制。
　　对于特高压输电线路来讲，其杆塔的塔型应该主要从经济角度来选择。近年来，拉线塔已被许多国家公认为经济效益显著，有很大的发展。但是，由于城市附近、山区等不易打拉线和运输施工，又多采用自立式铁塔。目前看来，我国特高压线路宜采用拉线塔，局部地区可采用自立式铁塔。
　　常规自立式铁塔。有单回线路和双回供架铁塔2类，其机械强度有足够的裕度，很少发生故障。单回自立式铁塔又分导线水平布置和三角形2种。拉线塔有多种型式，结构较轻。拉V塔在超高压线路中应用较多。拉线―拉索杆塔是相间无构架的一种拉线塔，对于特高压工程是一种较理想的杆塔结构，可缩小相间距离，使线路紧凑，但杆塔占地较宽。美国、加拿大等国已将这种杆塔用于超高压输电线路。
　　
　　2杆塔基础问题
　　输电线路杆塔基础在杆塔架设过程中，是非常重要的一个环节。输电线路沿线水文地质条件变化很大，因地制宜选用基础形式非常重要。基础类型有两大类：现场浇制和预制。
　　值得注意的是，输电线路经由各段基础型式的选择，应结合各段地形、水文地质情况、施工条件以及铁塔型式加以确定，并且应在满足规程、规范的前提下，尽可能地降低工程造价。为使线路能安全、稳定地运行，铁塔基础结构设计应满足如下的功能要求：能承受正常施工和正常运行时可能出现的各种工况下的荷载；在正常使用时具有良好的工作性能；正常维护下具有足够的耐久性能；在偶然事件发生及发生后，仍能保持必须的整体稳定。钢管塔的使用，要求其基础占地面积越小越好，此时，桩基基础比一般开挖基础有明显的优势。在输电线路杆塔基础中，选择适当的桩型主要取决于杆塔基础荷载、场地的土层情况以及场地的地形条件。而地质条件中，地基土和地下水的状况是最重要的因素。
　　2009年11月，向-上±800kV特高压直流输电线路工程皖3B标段全标段导、地线顺利架通。该工程基础型式新、基础根开大，塔型特殊，导线直径大。其中，基础根开达25米；塔高高达105米、单基塔重138吨、导线横担单边长23米；导线与常规工程相比，特高压直流线路工程采用的6×ACSR-720/50大截面钢芯铝绞线，是输电线路建设中首次应用，为今后相关情况下的塔基处理提供了很好的参考。 在我国电网规模扩大的同时，近些年来，我国局部地区的雨雪冰冻、飑线风、台风、地震等自然灾害以及水土流失、边坡与滑坡等地质灾害呈现频发的趋势，已严重威胁电网的安全稳定运行。福建、浙江、江苏等沿海省份，受台风影响造成电网损毁。按照以往的修复方法，铁塔仅局部损坏，或者铁塔倾倒但基础未损坏时，抢修时间一般在5～7天；当线路基础损坏时，由于受基础混凝土养护期强度限制，一般基础浇注完成7天后才可达到组塔强度，21天左右达到架线强度，抢修时间在25天以上。
　　2010年6月国家电网公司组织开展了输电线路快速抢修杆塔基础设计及应用研究工作，形成了输电线路快速抢修杆塔基础通用设计成果。该成果统筹考虑工程抢修采购加工、材料运输、现场施工、物资储备各环节特点，采用型钢装配式基础和型钢混凝土基础新型结构型式，形成8个模块、共117种基础，适用于110（66）～750kV单、双回输电线路，填补了国内该领域的技术空白。该项成果的最大特点，就是大大缩短了抢修工期。采用型钢装配式基础和型钢混凝土基础等新型结构型式，与常规基础相比，可将抢修时间缩短三分之二。以往将近一个月的杆塔基础抢修时间，只需要7天左右就能完成。该项成果的提出，为广大杆塔设计业者处理类似问题提供了积极的参考。
　　
　　3结语
　　对于社会而言，电力是国民经济发展的重要基础，是人民群众正常生产和生活的重要保障。而输电线路杆塔作为整个电网线路的支点，其重要性不言而喻。
　　作为电力设计人员，面对在实际工程中不断出现的各种各样新问题，应当在“两型一化、两型三新”方针的指引下，在基建战线贯彻落实科学发展观，因时制宜、因地制宜的找出解决方案，为进一步提高电网抗灾害能力、缩短输电线路恢复供电时间、减少灾害造成的经济损失提供强有力的技术保障，为构建和谐社会、保证人民群众正常的生产和生活秩序、实现社会的可持续发展贡献力量。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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