220 kV輸電線路桿塔設(shè)計及材料選擇分析

張志峰

摘 要：220 kV輸電線路桿塔與架空導(dǎo)線的運行存在密切的關(guān)系，同時，關(guān)系著220 kV輸電線路電能供應(yīng)水平。220 kV輸電線路的桿塔設(shè)計和材料選擇是一項重要的項目，因此，只有優(yōu)化桿塔設(shè)計、材料選擇，才能保障220 kV輸電線路的安全性、可靠性，促使其達到標(biāo)準(zhǔn)的運行水平。因此，以220 kV輸電線路為研究對象，分析了桿塔設(shè)計和材料選擇。

關(guān)鍵詞：220 kV；輸電線路；桿塔設(shè)計；轉(zhuǎn)角塔

中圖分類號：TM862 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.112

隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，220 kV輸電線路成為主要的建設(shè)項目。電力企業(yè)為了保障220 kV輸電線路的安全和穩(wěn)定，積極強化桿塔建設(shè)，主要在桿塔設(shè)計、材料選擇方面進行優(yōu)化和控制，以滿足220 kV輸電線路的運行需求，進而完善220 kV輸電線路的發(fā)展，確保220 kV輸電線路中的桿塔具有穩(wěn)定性、安全性，規(guī)避桿塔中潛在的隱患。

1 220 kV輸電線路的桿塔設(shè)計

根據(jù)220 kV輸電線路施工建設(shè)的現(xiàn)狀分析了桿塔設(shè)計。220 kV輸電線路桿塔設(shè)計集中體現(xiàn)在3個方面：①構(gòu)造設(shè)計。主要指桿塔的具體外形，按照220 kV輸電線路的需求設(shè)計桿塔的構(gòu)造，促使其符合線路的支撐需求，完善桿塔的構(gòu)造和布設(shè)，比較常見的桿塔塔形有“上”字型、叉骨型和“V”字型等。②強度設(shè)計。桿塔的強度需要以具體設(shè)計為主，一般情況下，220 kV輸電線路桿塔以設(shè)計強度分配混凝土的抗壓強度，分解組立塔為設(shè)計強度的70%，整體立塔為100%.如果桿塔基礎(chǔ)存在水平推力，強度不應(yīng)小于設(shè)計強度的70%.③優(yōu)化設(shè)計。用于完善桿塔設(shè)計的細節(jié)部分，比如橫擔(dān)選用一點埋式或二點埋式的布置形式，配合構(gòu)造和強度，找出桿塔設(shè)計中潛在的問題，提供細化的設(shè)計方式。目前，220 kV輸電線路桿塔設(shè)計中比較注重信息技術(shù)的應(yīng)用，這是桿塔設(shè)計的發(fā)展方向。利用智能化的設(shè)計方式，可滿足220 kV輸電線路桿塔設(shè)計的基本需求。結(jié)合220 kV輸電線路中的桿塔設(shè)計分析設(shè)計中的要點，可全面規(guī)劃桿塔設(shè)計。

1.1 積極引用新塔型

比如轉(zhuǎn)角塔，其在發(fā)達地區(qū)的使用比例達到30%. 逐步改進220 kV輸電線路傳統(tǒng)的桿塔類型，轉(zhuǎn)角塔的角度改進后為0°～20°、20°～40°、40°～60°和60°～90°，與以往傳統(tǒng)塔形基本不同。根據(jù)數(shù)據(jù)計算的方式適當(dāng)調(diào)整桿塔設(shè)計，促使桿塔達到拓撲優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)。新塔型設(shè)計的實施需要依靠計算機，設(shè)計過程中不需要人為干預(yù)，這在很大程度上優(yōu)化了桿塔設(shè)計的方法。比如新塔型的載荷設(shè)計應(yīng)按照沖切破壞的方法驗算，促使載荷滿足F1≤0.7βhpftamh，還能維護新塔型的抗拉強度、規(guī)避潛在的沖擊破壞、穩(wěn)定桿塔的椎體基礎(chǔ)和強化沖切破壞驗算在新塔型中的應(yīng)用。

1.2 220 kV輸電線路桿塔的規(guī)劃

在水平檔距、垂直檔距的規(guī)劃方面，需要根據(jù)桿塔的實際情況，通過檔距設(shè)計滿足桿塔所處地形的需求，促使桿塔適應(yīng)多樣化的地形。正常情況下，桿塔塔型設(shè)計與實際存有偏差，設(shè)計參數(shù)要高于實際參數(shù)，影響了桿塔的規(guī)劃效益。因此，規(guī)劃水平檔距、垂直檔距應(yīng)滿足桿塔利用系數(shù)的需求。通過檔距控制，確保利用系數(shù)≈1.0，從而保障桿塔規(guī)劃的經(jīng)濟效益和合理性，確保桿塔數(shù)據(jù)的真實性，以免影響桿塔規(guī)劃和設(shè)計的基礎(chǔ)，確保桿塔設(shè)計的科學(xué)性。

1.3 控制桿塔的制造模式

深入分析220 kV輸電線路桿塔的構(gòu)造圖，利用單線方法繪制桿塔設(shè)計中的零件，設(shè)計中盡量避免重復(fù)作業(yè)，并引入智能繪制的方法，積極優(yōu)化參數(shù)選擇，致力于連接桿塔生產(chǎn)線，應(yīng)用自動化的設(shè)計方式，從而控制投資成本。

2 220 kV輸電線路桿塔的材料選擇

2.1 桿塔材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)

桿塔材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)有以下2點：①節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。桿塔材料的類型較多，且桿塔的性能要求高，應(yīng)落實材料選擇中的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，控制桿塔材料的用量，解決桿塔材料施工中的浪費問題，比如《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》中例舉的Q235鋼、Q345鋼和鍍鋅粗制螺栓等。②性能標(biāo)準(zhǔn)。220 kV輸電線路桿塔在不同的地質(zhì)、氣候中，都應(yīng)保持相關(guān)的性能標(biāo)準(zhǔn)，比如復(fù)雜地質(zhì)下桿塔應(yīng)具備足夠的強度，大風(fēng)環(huán)境中桿塔應(yīng)穩(wěn)定受力。

2.2 復(fù)合材料的選擇

復(fù)合材料的綜合性強，在強度、耐性和絕緣等方面都具有一定的優(yōu)勢。比較常見的復(fù)合材料為聚氨酯復(fù)合材料，其中，添加了玻璃纖維，以提高聚氨酯復(fù)合材料的性能。經(jīng)過試驗檢測后發(fā)現(xiàn)，聚氨酯復(fù)合材料的性能優(yōu)勢明顯。以聚氨酯為例，分析復(fù)合材料的選擇，由于220 kV輸電線路桿塔的設(shè)計難度高，所以，在選擇復(fù)合材料時，應(yīng)重點考慮3個問題：①復(fù)合材料在桿塔中的剛度問題。剛度性能關(guān)系著桿塔在220 kV輸電線路中的應(yīng)用效率，選擇具有剛度性能的復(fù)合材料，比如Q235鋼的抗拉、抗壓為215和205，Q345為310，295，Q420為380，360.應(yīng)維護復(fù)合材料中的鋼材性能，保障桿塔的穩(wěn)定性。②桿塔老化問題。桿塔老化對220 kV輸電線路的影響較大，且增加了桿塔應(yīng)用的成本，選用復(fù)合材料時需要考慮復(fù)合材料的使用年限，維護其在輸電線路中的應(yīng)用性能，從而提高桿塔的穩(wěn)定性。③環(huán)境適應(yīng)性問題。220 kV輸電線路位于室外環(huán)境中，受到環(huán)境的影響較大，比如雷雨、大風(fēng)天氣等，都會增加桿塔的壓力。因此，應(yīng)合理控制桿塔復(fù)合材料的選擇，以規(guī)避環(huán)境因素對桿塔的影響，從而體現(xiàn)復(fù)合材料在桿塔設(shè)計中的優(yōu)勢。

3 結(jié)束語

220 kV輸電線路是電網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，決定了電網(wǎng)運行的質(zhì)量。通過對220 kV輸電線路的桿塔進行設(shè)計，促使其滿足220 kV輸電線路的需求。220 kV輸電線路桿塔建設(shè)的重點是設(shè)計和材料的選擇，因此，應(yīng)致力于提高桿塔運營的安全性和質(zhì)量水平，加強桿塔的控制力度，避免其影響220 kV輸電線路的運行，從而達到220 kV輸電線路高質(zhì)量運行的目的。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕