220kV直線桿塔規劃的新方法

張懷術，連繼業，黃 浩

(1.佛山市順德電力設計院有限公司，廣東 順德 528300；2.佛山供電局，廣東 佛山 528000)

在常規220kV送電線路工程中，桿塔部分通常占本體造價的30%左右，可見桿塔規劃對工程造價影響非常大。規劃桿型少，桿塔使用條件極差偏大，雖利于減少設計工作量，但利用率低，工程造價偏高；規劃類型多，設計和加工周期變長，施工和運行的不便性相應提高，因此，能否規劃出利用率高且經濟的直線塔對控制單位造價指標影響深遠，而通常占桿塔總造價的60%左右的直線塔自然成為考慮的重點。

1 桿塔規劃的常規方法及缺陷

桿塔規劃的常規方法是利用概率統計及數理統計、微積分等理論優選出一組水平檔距和垂直檔距，以使其在具體工程中利用系數盡可能接近1，達到較好的經濟效益。通常做法是收集多個代表性工程所積累的桿塔使用數據情況，以此為預測數據基礎，規劃出技術上可行，經濟上合理的桿塔系列。

桿塔規劃常規方法的缺陷是：理論上，按不同使用條件設計的塔型越多則線路造價越經濟，但實際上很難設計出滿足所有地形要求和使用條件的塔型，這就意味著在設計過程中經常會出現找不到適合塔型的情況，若全部針對具體工程設計，則從長遠角度考慮，較低的桿塔使用率實際上會增加工程成本。

為了盡可能避免常規方法的缺陷，規劃出高效、經濟的直線塔是最好的解決辦法。

2 桿塔規劃設計的新方法

由于風速隨高度而增加，當線路的桿塔高度和導、地線的平均高度不同于最大設計風速對應的基準高度時，不同高度處的風壓應乘以風壓高度變化系數。在計算導、地線和塔身的風荷載時均照此原則。按常規規劃直線塔型的方法，由于水平檔距對應的計算高度是最高呼稱高，所有呼稱高對應的水平檔距都是一樣的，那么導、地線和塔身風荷載都要按照該塔型最高呼稱高的風壓高度系數計算，風荷載計算結果將明顯大于低呼稱高的實際荷載，造成鐵塔和基礎材料量的增加。為了充分利用低呼稱高鐵塔的承載能力，擴大每種直線塔型的使用條件，可以按照“塔高每降低一定高度，桿塔水平檔距相應增大一定百分比”的新方法來考慮直線塔的規劃。

為了確定鐵塔按全高折算水平檔距的具體原則，根據大量的分析和測算，確定呼稱高按照每降低6m進行一次水平檔距的折算。在對水平檔距相應增大5%、6%、8%、10%、15%和20%的情況進行桿塔荷載和鐵塔選材計算后，選擇增大百分比為6%～8%時，最為合理經濟。一般來說，最高呼稱高對應的水平檔距值小于500m時，折算比例為8%；最高呼稱高對應的水平檔距值不小于500m時，折算比例為6%。

例如，某直線塔型規劃呼稱高為27～48m，呼稱高為48m時，對應水平檔距為400m；則呼稱高為42m時，按8%折算，對應的水平檔距為400×(1+8%)=432m；呼稱高為36m時，對應的水平檔距為432×(1+8%)=467m；呼稱高為3 0 m時，對應的水平檔距為467×(1+8%)=504m。該塔的使用條件實際上是4種不同呼稱高和水平檔距的組合，在設計該塔型時，則需要開列48m、42m、36m和30m呼稱高的外負荷，而這4種呼稱高的外負荷都要進行結構計算，這樣設計出的鐵塔才能真正保證滿足所規劃的使用條件并使低呼稱高也達到滿應力設計。

通過對已設計的某220kV線路的桿塔實際使用條件進行統計,按照新的桿塔規劃方法，重新規劃了220kV線路的塔型，同系列一般5個直線塔已經能滿足絕大部分工程需要。直線塔的種類雖然比以往的8塔方案少了3種，但是由于每個塔型的使用條件范圍擴大，使得全系列直線塔的使用條件要比以往豐富得多。

3 工程實例

某2 2 0 k V架空送電線路工程全線長49.51km，均按雙回路共塔架設。線路恰好處于一個氣象分界點，需經過兩個氣象區，最大設計風速分別為32m/s和35m/s，無覆冰。根據系統專業要求，每相導線鋁截面采用2×630mm2。線路沿線地形以山地和丘陵為主，有少部分泥沼和高山，交通條件較好。全線共新建鐵塔106基，其中雙回路直線塔90基，雙回路耐張塔16基。

針對該工程的實際情況，按照桿塔規劃新方法，規劃了32m/s風區直線塔4個，35m/s風區直線塔5個，具體使用條件見表1、表2。

表2 35m/s風區規劃塔型

以35m/s風區直線塔系列為例，按照以往的常規規劃方法，需要規劃8個直線塔，具體使用條件見表3。

表3 35m/s風區規劃塔型

通過表2和表3可以看出，ZSC71的使用條件范圍涵蓋了Z1和Z2，ZSC72的使用條件范圍與Z3和Z4基本相當，ZSC 73、ZSC 74和ZSC 75的使用條件范圍已經完全涵蓋了Z5～Z7以及Z8塔的42 m～54m呼高范圍內的使用條件。由于呼稱高大于54m，水平檔距達到750m的情況極少出現，結合工程具體情況，72m呼稱高對應的水平檔距為630m已經能滿足實際需要。按照規劃新方法的設計思路規劃的直線塔新5塔方案與傳統的舊8塔方案的比較具體見表4。

表4 直線塔新方案與舊方案比較

新的5塔方案通過增大桿塔系列中每一個直線塔型的使用范圍，減少了塔型種類，提高了小使用條件直線塔的使用率，有效地降低了工程鐵塔千米指標，運行維護方便。優化后的設計方案在工程實例中加以應用，取得了明顯的效果，節省桿塔工程投資約8%。

4 結語

按桿塔規劃設計新方法規劃出的直線塔系列采用5塔方案，由于每個塔型的使用條件范圍擴大，比以往的8塔方案的使用條件要豐富得多。桿塔規劃設計新方法最大的好處是減少了直線塔型的種類和大使用條件的鐵塔數量，在鐵塔加工、運行和維護等方面都優于以往的桿塔方案。桿塔規劃設計新方法在多個220kV送電線路的施工圖設計運用，情況良好，達到了預期的目的。相較以往不經過實際計算就放大或縮小使用條件的簡單折減方法，新方法以大量的計算數據為基礎，最大程度地利用了鐵塔設計的特點，達到了桿塔規劃的科學性和經濟性。

[1]GB 50545-2010，110kV~750kV架空輸電線路設計規范[S].

[2]東北電力設計院.電力工程高壓送電線路手冊(2版)[K].北京：中國電力出版社, 2002.

[3]任宗棟，劉泉，等.輸電線路桿塔水平檔距折算方法[J].電力建設，2011，(05).