同塔多回高壓輸電鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

孫兆輝

摘 要：隨著我國人口的與日俱增，用電需求的不斷擴(kuò)大，輸電線路走廊的建設(shè)也日益增多，鐵塔高度和電壓等級也隨之加強(qiáng)。而且目前，我國政府由于土地資源緊缺等原因?qū)ν恋氐膶徟簿驮絹碓絿?yán)格，同時(shí)在政府和企業(yè)中的投資也比較大，所以，電網(wǎng)的建設(shè)離不開同塔多回路高壓電的應(yīng)用，與此同時(shí)，這和高壓輸電鐵塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有關(guān)系。因此，為解決人們和企業(yè)對于電力的需求，本文主要從同塔多回高壓輸電鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究做以下探究。

關(guān)鍵詞：同塔多回路；高壓輸電；鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號：TM753 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

同塔多回路高壓電的輸電方式實(shí)際上在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的第一世界國家應(yīng)用比較普遍，這是由于大多數(shù)國家的土地資源不豐富以及線路通道的工程建設(shè)物力財(cái)力投入較大，最終導(dǎo)致了其應(yīng)用較廣。而在我國，鐵塔的結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)還在研究，因其是多回路高壓輸電線路的主要承受力的基礎(chǔ)，同時(shí)，高壓電的輸出率增加和暴風(fēng)雪等惡劣天氣的來臨，對于電塔的承受力的要求也嚴(yán)格了起來，因此在電塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須滿足能承受高壓并且安全等特點(diǎn)，但我國這方面的經(jīng)驗(yàn)還不足，因此如何進(jìn)行合理的電塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及科學(xué)應(yīng)用是我們探討的重點(diǎn)。

1 國外的應(yīng)用

在一些歐美第一世界的發(fā)達(dá)國家，它們的電力建設(shè)已經(jīng)走在了世界的前列。例如德國，隨著電力工業(yè)的高速發(fā)展，它們的電力線路通道就建設(shè)的比較多，其國家的最高電壓等級已經(jīng)達(dá)到了380V。這主要因?yàn)榈聡鴩撩娣e相對不大，因此為了增加土地資源的利用率，進(jìn)行有針對并有效的使用，建立了電力線路走廊通道，其國家規(guī)定如果是最新建立的線路一定要同塔中建立兩回或兩回以上，但是德國的高壓線路基本都是同塔四回，當(dāng)然同塔四回以上的也有，同塔六回的輸電線路也不少，這種輸電線路走廊通道在電力建設(shè)總投資上占比很大，大概在25%左右。同塔四回電力線路的運(yùn)行目前只能滿足最大高壓380V運(yùn)行兩次；對于日本來說，國土面積更是狹小，所以用地緊張的前提下，其同塔多回路電力線路建設(shè)較常見，而電壓在110V以上的線路多是同塔四回，至于500V以上的高壓同塔四回線路的建造就很少見了，但是同塔8回線路建設(shè)還是在實(shí)際建設(shè)中能經(jīng)常看到的。

2 同塔多回路成本

2.1鐵塔鋼材

例如圖1，經(jīng)過比較可以知道，同塔雙回路的塔基要比同塔4回路的要重，耐張力也比同塔4回的架空輸電的線路重。其實(shí)這是因?yàn)殍F塔的高度直接導(dǎo)致的，因此成本上有一定支出。

2.2 鐵塔基礎(chǔ)材料

高壓多回路的電力鐵塔建設(shè)的基本材料有水泥及鋼筋，因?yàn)橐嗷芈肪€路架空，所以電力鐵塔自身的重量和高壓電力的承受力要求都有所增加，以至于所需建設(shè)的材料也要增加。就常理而言，電力鐵塔建設(shè)的工作量要比兩個(gè)同塔雙回線路的建設(shè)還要多，所以，電力鐵塔的材料本身成本是高的。

2.3 電氣材料

當(dāng)然，進(jìn)行電力線路建設(shè)時(shí)，還要考慮其中的電氣材料成本費(fèi)用。電氣材料有通信線和導(dǎo)線等，兩個(gè)同塔雙回輸電線路和同塔4回輸電線路做比較，通信線和導(dǎo)線等的耗電量是一樣，但是同塔4回輸電線路節(jié)省了兩根線路的同時(shí)絕緣部分又增加了一些，因此，電氣耗費(fèi)上是一樣的，電氣材料的成本在這上面基本是不可調(diào)整的。

2.4 施工

在進(jìn)行電塔的輸電線路建設(shè)工作時(shí)，要合理利用資金，節(jié)約投資成本，因此工程中的施工費(fèi)用是必須考慮的，這是與工程項(xiàng)目建設(shè)息息相關(guān)的，甚至關(guān)乎最后的完工質(zhì)量等。而線路施工費(fèi)用包含相關(guān)人員的工資、施工材料等。其影響因素有施工技術(shù)、難度以及工期等，所以，如果輸電線路的施工工作復(fù)雜，并且工期長，那么相對其總體建設(shè)施工費(fèi)用就要高。

2.5 征地

輸電線路的施工過程中，其征地費(fèi)用也要考慮在內(nèi)。征地費(fèi)用主要是指電力線路走廊通道的覆蓋面積，在實(shí)際應(yīng)用中，兩條同塔雙回輸電線路和同塔4回輸電線路相比較而言，還是同塔4回的征地費(fèi)用花費(fèi)較少，大概節(jié)省1/2。因此，征地費(fèi)用上的成本是可以節(jié)省的。

3 鐵塔設(shè)計(jì)

3.1 鐵塔荷載

在我國的電力鐵塔工程建設(shè)中，要求各種塔型的使用和電力鐵塔荷載量的計(jì)算必須符合《塔型規(guī)劃及技術(shù)條件》中的規(guī)定，為其實(shí)際施工提供了依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 日常運(yùn)行

在日常電力運(yùn)行中，常見考慮的情況基本分為3類：一種是涉及風(fēng)速、沒有冰、線路未斷；另一種是相對風(fēng)速、覆冰、線路未斷；最后一種為最低溫度、沒有冰、沒有風(fēng)、線路未斷。

3.3 斷線

輸電線路斷線的情況一般分為以下兩種：一種是懸垂型桿塔斷線，溫度為-5℃，有冰狀態(tài)，無風(fēng)影響計(jì)算，在同一檔內(nèi)，斷任意一導(dǎo)線，地線不斷，同樣斷任意一地線，導(dǎo)線未斷。而另一種為耐張型桿塔斷線，溫度也是-5℃，有冰狀態(tài)，無風(fēng)計(jì)算下，同檔內(nèi)，斷任意一地線，單導(dǎo)線也斷任意一根。因此不同的桿塔，斷線的情況是不同的。

3.4 不均勻荷載

同樣，以上兩種桿塔，懸垂型桿塔和耐張型桿塔在同樣條件下，荷載情況也是不同的。按未斷線路、-5℃、有不均勻的冰、風(fēng)速相同、兩側(cè)覆冰不同計(jì)算，第一種桿塔導(dǎo)線的縱向不平衡張力是最大使用張力的10%；而第二種桿塔在相同情況下，不平衡張力是使用張力的30%。這就說明，第二種桿塔的不均勻荷載要相對大一些。因此，各種桿塔的建設(shè)應(yīng)該考慮導(dǎo)線和地線的不平衡張力，即桿塔的所能承受的最大荷載力。

3.5 安裝

（1）懸垂型桿塔安裝以及荷載量的情況主要考慮以下兩個(gè)方面。一是導(dǎo)線、地線以及具有相關(guān)荷載量的物體的影響。包含各種電線的重量和使用工具等荷載量的提升，過程中要考慮動力系數(shù)1.1；二是各種電線錨線作業(yè)的影響。錨線對地夾角應(yīng)小于20°，動力系數(shù)一樣，實(shí)際應(yīng)用中，錨線張線的垂直分量和地線重力及附加荷載等因素匯總即掛線點(diǎn)垂直荷載量，而導(dǎo)線、地線張力和錨線張力的縱向之差就是縱向不平衡張力具體值。

（2）耐張型桿塔安裝主要考慮導(dǎo)線、地線荷載、錨線、錨導(dǎo)線、緊地線和緊導(dǎo)線的架設(shè)。導(dǎo)線與地夾角應(yīng)該小于45°，值得注意的是，導(dǎo)線的拉線與平衡張力標(biāo)準(zhǔn)值相同，為30kN計(jì)算，地線的拉線則按5kN標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。

（3）線牽引繩與地夾角通常少于20°。導(dǎo)線和地線的初始長度和誤差以及牽引力等影響都應(yīng)該在緊線張力的計(jì)算內(nèi)。而在進(jìn)行同塔4回電力線路施工時(shí)，地線施工是第一步，然后再進(jìn)行其他施工步驟。

結(jié)語

我國在電力需求方面逐年加大，使得對輸電塔的設(shè)計(jì)要求越來越高。因此在投資等方面的比重也比較大，成為我國在輸電線建設(shè)中的主要部分。輸電塔的設(shè)計(jì)本身就要求設(shè)計(jì)師要考慮物美價(jià)廉的建筑塔新型材料，保證不浪費(fèi)資源和耗損成本，能夠承載高負(fù)荷電量，使之安全又合理，經(jīng)濟(jì)又合理地完成輸電線路的建設(shè)部分，從而優(yōu)化電塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到電力建設(shè)的基本要求。促進(jìn)我國電力的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和電網(wǎng)間運(yùn)行部分的安全，這對我國以后的電力發(fā)展和人們的舒適生活密切相關(guān)，所以，輸電塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用對我國今后的用電情況具有重大意義。

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