输电线路杆塔材料优化的探讨.doc

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1、输电线路杆塔材料优化的探讨【文章摘要】当前，随着我国经济的快速发展，对于电力供应的需求H益提升，电网建设在社会发展中的作用口益显著。在输电线路工程中杆塔的造价基本达到输电线路工程造价的30%〜40%,因此杆塔材料的优化设计对降低输电线路的造价有十分重要的意义。【关键词】输电线路；杆塔材料1钢管与角钢的方案比选输电铁塔从材料截面上来说一般分为钢管塔和角钢塔。在国内220RV及以上输电线路铁塔设计中，角钢塔和钢管塔均有广泛的应用。角钢塔因材料采购容易，工厂有专门的流水线、有大规模生产的设备和机制、单件重量较

2、轻等突出优势，因而得到广泛使用；而钢管塔以其较小的风阻效应、良好的受力特性和简洁美观的外形，近来也已得到了迅速发展。两种塔型各有优缺点，如表1所示。铁塔构件截面选择主要以经济性为主要目标，同时兼顾加工和施工的便利性，并考虑后期运行的安全可靠性。钢管的回转半径约是单根角钢的2倍，风阻力系数比较小，基础作用力较小，但是钢管塔单件重量较大，口•价格比角钢塔要贵25%〜30%左右。国内冃前能加工钢管塔的厂家不多，全年加工能力有限，且交货周期也不能保证。另外，钢管塔的运输一直是工程建设中的一个难题，尤其在地形陡峭

3、的山区，虽然部分施工单位研制了重型构件运输索道，但是国内工程在遇到高大山区时，对采用钢管塔亦多有争论。因此，除在平丘地形且荷载较大杆塔（如lOOOkV交流双回、220kV四

4、口

5、、窄基塔等）考虑采用钢管塔外，一般线路工程均采用角钢塔。2高强度（Q420）大角钢应用随着电网工程建设的迅速发展，在特高压、多冋路输电线路工程中铁塔的外负荷越来越大，以往工程中普遍采用的材料材质、规格已很难满足承载力的需要。常规角钢规格一般局限在Z200X24以下，铁塔负荷大时大部分采用双拼、四拼组合角钢构件（特指双拼、四拼“十

6、”字型组合角钢，下同）。而大规格高强度角钢（特指强度等级Q420肢宽220mm和250mm的角钢）已经在国外输电铁塔结构上得到了比较广泛的应用。国内的锦屏〜苏南、溪洛渡〜浙西、哈密〜郑州、皖电东送、浙北〜福州等多条直流、交流特高压线路工程中已经应用了高强度大规格角钢，并且在结构安全度和经济性两方面都取得了较好的成效。大规格高强度角钢可改变组合角钢的不合理截面形式，大幅减少双拼和四拼铁塔的加工量和焊接工作量，降低铁塔钢耗指标，使铁塔组立的施工量和施工难度大大减轻，有利于造价控制。另外，从高强度人规格角钢在

7、直流特高压线路工程屮的应用情况发现，高强度大规格角钢铁塔内力重分布能力更强，从而使整塔具有更好的超载能力。3Q460高强角钢应用探讨国家电网公司已于2010年发布了企业标准《高强度角钢塔设计规程》(Q/GDW577-2010),该规程主要针对Q420和Q460角钢塔的设计。其材质等级均不低于B级，对于冬季计算温度不高于-20C的地区，Q460高强度钢材质量级别应不低于C级钢；对于冬季计算温度不高于-40C地区,Q420及以下强度等级钢材质量等级应不低于C级钢，Q460高强度钢材质量等级应不低于D级钢。冃

8、前Q420高强角钢应用已经相对比较成熟，也有工程设计应用经验,而且其生产、加工都能满足要求，产品性能趋于稳定，所以铁塔设计中应用Q420高强钢将会有一定优势。对于Q460角钢，虽然通过室内试验等技术手段得到其设计用相关参数，并但实际工程中在钢管塔上采用了Q460高强钢。随后部分设计院在设计的工程中也相继使用了Q460角钢。上述工作都为Q460钢在我国输电铁塔上的应用积累了宝贵经验。Q460角钢强度提高较多，但其稳定系数有所降低，此时需耍对其适用的长细比做出研究。下图示意了Q345、Q420、Q460三种

9、材质角钢单位面积稳定承载力随长细比的变化情况。图中e为稳定系数，f是材料的设计强度。图1不同材质角钢稳定承载力通过图1可以看出，当构件长细比小于40时，构件由强度控制，同规格Q460角钢比Q420角钢承载能力提高约9%,比Q345角钢承载能力提高约30%；当构件长细比在40〜80之间时，构件由稳定控制，同规格Q460角钢比Q420角钢承载能力提高约3%〜7%,比Q345角钢承载能力提高约16%〜28%；当构件长细比在80〜120之间时，同规格Q460角钢与Q420角钢承载能力基本相当，比Q345角钢承载

10、能力提高约5%〜12%；当构件的长细比大于120后，Q460、Q420、Q345构件的承载力基本相当。4新型渗铝防腐材料应用可行性在输电线路屮，杆塔的一般防腐措施为热镀锌防腐。此种防腐措施就是将杆塔构件浸入熔融的锌池中，使其表面附着一层纯锌的过程。热镀锌防腐在一般腐蚀环境中能满足杆塔构件防腐的要求，且具有工艺成熟、造价低、能批量镀锌等优点，因而被大部分塔厂所采用。同热镀锌防腐一样,热浸渗铝防腐就是将构件浸入熔融的铝液中，使其表面附着一层纯铝