关于输电铁塔结构优化设计探究

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1、关于输电铁塔结构优化设计探究　　摘要：随着国民经济的持续发展，能源需求日益增长，伴随着输电线路工程的大量建设，输电铁塔的优化设计工作也逐渐成了工程界非常关心的问题。当前，我国对输电铁塔结构优化设计的研究及应用非常少，因此，对输电铁塔的优化设计研究显得尤其重要。本文通过输电铁塔结构优化设计的基本原理、原则及优化方法等三个方面对输电铁塔结构优化设计进行研究，为工程设计者提供了重要的技术参考。关键词：输电铁塔；结构优化设计中图分类号：TN823+.12文献标识码：A文章编号：1.输电线路铁塔结构设计的基本原理及要求1.1详尽调查沿线工程地质、水文及气象条件7为使输电线路铁塔结构设计能获得较

2、精确的沿线气象条件，应根据规程规范及当地气象资料，经计算取得10m高度处，30～50年一遇的10分钟平均最大风速、极端最低气温、历年平均气温、历年平均雷暴日数，是否重冰区、稀有覆冰等条件进行验算。并对沿线既有输电线路、OPGW通信光缆的运行经验及自然灾害等资料进行分析，即可获得线路的气象条件。为获得准确的线路地质资料，设计单位可会同线路所在地区的地质勘探部门，对沿线现场钻孔取得土质和水样资料，并通过试验确定地质水文特性。1.2优选杆塔定位原则杆塔定位应依据《110～750kV架空输电线路设计规范》中有关规定和具体工程所采用的各种杆塔设计条件进行。线路通过果园、经济作物林区时，不砍伐通

3、道，对个别垂直距离不满足要求的进行剪枝、削顶，甚至砍伐。对零星分布的树木及受地形、杆塔限制难以跨越的地方则采取砍伐处理，如须砍伐防护通道，按照线路宽度加林区主要树种高度的2倍进行。1.3杆塔选型优化设计在杆塔选型时，根据导地线型号及气象资料，按照安全可靠、经济合理、维护方便和环保要求选择合理的塔型；山区杆塔应依据地形特点，配置不等高基础，采用全方位长短腿结构形式；平地和丘陵等运输与施工方便地段，宜采用拉线杆塔和钢筋混凝土杆；在走廊清理费用比较高及走廊较狭窄的地带，宜采用导线三角形排列或垂直的杆塔，并考虑V型、V型、Y型和L型的绝缘子串，在满足安全性和经济性的基础上减少线路走廊宽度。2

4、.输电线路铁塔结构设计的基本原则7作为我国电力供应系统的关键组成部分，输电铁塔广泛分布于我国各地区的电力输送系统中，在保障我国电力输送稳定与安全方面发挥着重要作用，是保障我国电力系统安全供电的基础和前提。为保证设计方案的科学和合理，设计人员在对输电铁塔结构进行设计的过程中，要严格遵守相关规章原则进行。2.1绝缘配置对输电线路进行绝缘配置就是要对铁塔上各档距之间所存在的各种放电途径进行绝缘设置，以确保输电线路在雷电过电压、操作过电压以及工频电压等条件下的安全可靠运行。由于多回输电线路具有停电检修困难等特殊性，在设计过程中要使绝缘子的清扫周期延长，以减少维护工作量。在通道紧张地区通常多采

5、用同塔多回路结构，以V型串对垂悬串进行布置。采用同塔多回路既能有效节约输电线路走廊，使铁塔在大风情况下避免闪络，还能使相同绝缘子的耐污电压较I型串电压高出20%以上。多回路导线间的距离要在满足规范计算公式的前提下，根据导线布置的特殊情形在同侧横担上对不同回路间的导线进行相邻布置，并且将水平距离增加0.5米。2.2防雷特性7在输电输电线路设计手册中，用N=rhT，h=hg-2f/3来计算输电线路被雷击中的次数，在上式中，地面落雷的密度用r表示，避雷线的平均高度用h表示，年雷暴日数用T表示，避雷线悬挂点的高度用hg表示，避雷线弧垂用f表示。通过公式可以看出，随着地线平均高度的增加，输电线

6、路被雷击中的次数也逐渐增多。以500kV同塔四回路导线为例，由于其平均高度较单回路高出50米，较双回路高出30米，使得其实际被雷击的次数较单回路增加2.1～2.5倍，较双回路增加0.6～1.0倍。就绕击而言，在地线保护角相同的情况下，塔高每增加20米，绕击率就会增加一倍。至于反击，铁塔的电感和波阻会随着同塔多回路塔高的增加而增大，铁塔遭受雷击后的反射波从塔顶传播至接地装置再反射回塔顶的时间就会增加，导致较大的电位升高值，从而引起较单回路、双回路较高的绝缘闪络跳闸率。2.3塔身和基础7由于同塔多回路铁塔的塔身风压及外部荷载较单回路输电线路高，在很大程度上增加了铁塔的自身重量及基础作用力

7、。因此，可以将大跨越工程中重要工程与重要系数相乘的做法引入到对多回路铁塔结构的设计中，进而适当增强多回路铁塔结构设计的安全系数。对于大截面导线的多回路铁塔（500kV或220kV），可以通过采用钢管桁架结构对塔身风压及材料的体形系数进行适当降低，还可以选用高强度钢材运用于跨越塔等特殊塔形设计。受大量导地线的影响，多回路铁塔的设计会较多地受到安装工况的限制，因此，在设计过程中可以通过采用合理的施工手段，适当限制作业工序，还可以适度增大临时拉线的张力以有效降低