论述110kV输电线路直线杆塔结构设计
发表时间：2018-06-08T10:37:37.380Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：韩鹏飞
[导读] 摘要：杆塔结构是输电线路重要的组成部分，随着人们对电力资源的迫切需求，110KV输电线路非常重要，其中杆塔结构设计是系统运行的重要保障。
摘要：杆塔结构是输电线路重要的组成部分，随着人们对电力资源的迫切需求，110KV输电线路非常重要，其中杆塔结构设计是系统运行的重要保障。本文对110kV输电线路直线杆塔结构设计进行了研究。
关键词：110kV；输电线路；直线；杆塔结构；设计
110kV输电线路作为中国电力系统的重要组成部分，以满足居民生活和工业中的用电需求。在传输线的设计过程中，极点的位置和路径的选择是整个110kV输电线路规划设计的重点，但在110kV输电线路施工阶段仍存在一些问题，影响着输电塔的质量和效果。定位和路径选择是一个重要的问题，路径选择是否合理将是整个相关输电线路的关键，同时，塔的位置将直接影响工程造价和施工难度。
1优化杆塔设计方案的重要性
输电线路作为电力工程线路正常运行的主要基础设施，能够充分发挥其功能，直接关系到输电线路的服务功能和经济效益。在电力线路建设项目中，整个塔总造价的工程造价约占项目投资的1/3，很大程度上决定了选择合理杆塔的重要性，铁塔设计方案优化为110kV输电线路正常运行。在杆塔基础设计过程中，设计人员应联系110kV输电线路的实践需求，并对设计过程进行详细处理，以确保铁塔设计在正常使用期内，能满足工程要求。塔的设计优化过程中，应做好以下三个方面：确保在线路设计过程中塔数的合理性选择；在设计过程中根据接触网工程施工的具体要求，选择塔的运行电力系统；塔的设计过程需要考虑不利因素，采取措施对塔进行保护，加强成本控制，保留有用的设计，尽可能减少塔的使用面积。以上三个方面，阐明了优化杆塔设计方案对110kV输电线路正常运行的重要性。而在输电线路实际施工过程中，还存在很多问题，不仅有人为监管不到位，同时还有施工技术限制及施工条件的影响，因此，下文深入分析110kV输电线路规划设计中杆塔的定位及路径的选择就十分必要。
2杆型结构改进设计思路和分析
2.1直线杆型的基本结构
以Z-18杆型为例，其结构如图1所示。杆型采用φ230上、下2段拔稍双杆，呈水平排列布置，无横梁（叉梁）型式，杆型高度为18m，适用于LGJ-150型导线。拉线使用4根GJ-70钢绞线对地夹角60°布置，杆塔基础采用底盘、拉盘直埋基础方式。杆塔上部由导线铁横担HZC-450-1（总长9m，总重150.5kg），1根横拉杆及4根斜拉杆（拉杆为φ16钢筋及调节螺栓等）组成。
2.2输电线路杆塔结构优化的方法
输电线路杆塔结构优化的方法采用的是动态规划优化法，优化方向为重量轻，便于安装，并追求型式美观。所谓动态规划法是解决某一问题时，不止运用一种手段，而是同时采取多种方法相互结合，灵活运用，以达到优化的目的。每种方法对应的结果是不同的，要找到效果最明显的方法，以达到输电线路杆塔结构优化理想效果。设计人员需要根据杆塔安装的现场实际情况、力学原理和相关的计算法则，缩小杆塔的迎风面积，以及合理的选用塔材，减小杆塔的设计尺寸，减小占地面积，从而增强杆塔的实用性。尽量减少迎风的面积和降低塔头的高度是优化输电线路杆塔结构的重要措施。通过一系列的探索与研究，才能找到最合理的设计方案，才能设计出外观更美、结构更简单、实用性更强的杆塔。
杆塔优化设计的原则为:增加导线悬挂高度，改进导线的悬挂方式，以及提升避雷线悬挂点，其余的双杆布置形式、杆塔电气性能、拉线悬挂及布置形式、杆塔基础及拉线基础、机械性能及整体结构稳定性保持不变。
2.3直线杆塔改进设计
淘汰以往使用的铁横担及横拉杆、斜拉杆等组件，用实心复合横担、复合绝缘子代替，并选择边相复合横担与中相悬式复合绝缘子结合的方式悬挂导线。两个边相布置成“∠”型:棒形悬式复合绝缘子与复合横担各一只。复合横担用于代替原边相导线铁横担，将其安装在电杆某一合适高度，水平安装，以支撑导线;棒形悬式复合绝缘子代替原斜拉杆。中相布置成“∨”型，使用材料为2只棒形悬式复合绝缘子，另外，为了固定“∨”型绝缘子串，还要在杆塔顶端加装铁横梁。还有，以防杆塔扭曲变形，需要在杆塔中部布置铁横梁，以提高杆塔的整体稳定性。改进设计后杆塔整体结构呈“H”形，如图2所示。
边导线保护角核算。边导线保护角，即避雷线悬挂点和边导线的连线与避雷线悬挂点铅锤方向的夹角。是有相关规程规定:杆塔上避雷线对边导线的保护角一般不大于25°。用复合横担代替铁横担后，导线悬挂点相应升高，导致保护角变小，所以为了使保护角达到防雷要求，可以提升避雷线支架和缩短导线横担长度两种方法，但缩短导线横担长度后又不能达到电气绝缘间隙标准，因此，最好的方法还是提升避雷线支架。中导线不做保护角核算，因为杆塔采用的避雷线是两根对称排列，中导线位于两根避雷线中间。核算相关数据:避雷线支架安装高度2.7m，复合横担高于原导线铁横担1.5m，然后保证边导线保护角在规定范围内。计算得出导线悬挂高度需要提升约3.2m。
GB 50545-2010 110KV~750KV架空输电线路设计规范强制性条文 1.第5.0.4条： 5.0.4 海拔不超过1000m时，距输电线路边相导线投影外20m处且离地2m高且频率为0.5MHz时的无线电干扰限值应符合表5.0.4的规定。 表5.0.4 无线电干扰限值 标称电压（kV) 110 220～330 500 750 限值dB(μv/m) 46 53 55 58 2.第5.0.5条： 5.0.5 海拔不超过1000m时，距输电线路边相导线投影外20m处，湿导线条件下的可听噪声值应符合表5.0.5的规定。 表5.0.5 可听噪声限值 标称电压（kV) 110～750 限值dB(A) 55 3. 第5.0.7条： 5.0.7 导、地线在弧垂最低点的设计安全系数不应小于2.5，悬挂点的设计安全系数不应小于2.25。地线的设计安全系数不应小于导线的设计安全系数。 4. 第6.0.3条： 6.0.3 金具强度的安全系数应符合下列规定： 1 最大使用荷载情况不应小于2.5。 2 断线、断联、验算情况不应小于1.5。 5. 第7.0.2条： 7.0.2 在海拔高度1000m以下地区，操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子串的绝缘子最少片数，应符合表7.0.2的规定。耐张绝缘子串的绝缘子片数应在表7.0.2的基础上增加，对110～330kV输电线路应增加1片，对500kV输电线路应增加2片，对750kV输电线路不需增加片数。 表7.0.2 操作过电压及雷电过电压要求悬垂绝缘子串的最少绝缘子片数 标称电压(kV) 110 220 330 500 750 单片绝缘子的高度(mm) 146 146 146 155 170
电气工程及其自动化（输电线路方向） 《输电杆塔设计》课程设计 设计说明书 题目：35KV普通砼电杆及基础设计 班级：20091481 学生姓名： 学号：2009148134 指导教师：王老师 三峡大学电气与新能源学院 2012年12月
目录 一、整理设计用相关数据 (1) （1）气象条件表 (1) （2）杆塔荷载组合情况表 (1) （3）导线LGJ-150/20相关参数表 (1) （4）地线GJ-35相关参数表 (1) （5）绝缘子数据表 (2) （6）线路金具的选配表 (2) （7）电杆结构及材料 (3) （8）地质条件 (3) 二、导地线相关参数计算 (4) （1）导线比载的计算 (4) （2）地线比载的计算 (5) （3）导线最大弧垂的计算 (7) 三、电杆外形尺寸的确定 (9) （1）电杆的总高度 (9) （2）横担的长度 (11) 四、荷载计算 (12) 五、电杆杆柱的强度验算及配筋计算 (15) （1）正常情况的弯矩计算 (15) （2）断线情况时的弯矩计算 (16) （3）安装导线时的强度验算 (17) （4）杆柱弯扭验算 (18) （5）正常情况的裂缝宽度验算 (18) （6）电杆组立时的强度验算 (19) 六、电杆基础强度校验 (21) 七、拉线及附件设计 (22)
八、参考文献 (22) 九、附图
110KV普通自立式硂电杆设计 一、整理设计用相关数据： （1）气象条件表 （2）杆塔荷载组合情况表 见后面第四步“荷载计算”最后面。 （3）导线LGJ-150/25相关参数表 LGJ-150/25的相关参数： 3 （4）地线GJ-35相关参数表 GJ-35的相关参数：
输电线路杆塔基础课程设计说明书 一、设计题目：刚性基础设计 （一）任务书 （二）目录 （三）设计说明书主体 设计计算书是设计计算的整理和总结，是图纸设计的理论依据，也是审核设计的技术文件之一，因此编写设计说明书是设计工作的非常重要的一部分。 1、设计资料整理 (1)土壤参数 （2）基础的材料 （3）柱的尺寸 （4）基础附加分项系数 2、杆塔荷载的计算 （1）各种比载的计算 （2）荷载计算 1）正常大风情况 2）覆冰相应风 3）断边导线情况 要求作出三种情况的塔头荷载图 3、基础作用力计算 计算三种情况荷载作用下基础的作用力，选择大者作为基础设计的条件。 4、基础设计计算 （1）确定基础尺寸 1）基础埋深h0确定 2）基础结构尺寸确定 A、假定阶梯高度H1和刚性角 B、求外伸长度b' C、求底边宽度B D、画出尺寸图 （2）稳定计算 1）上拔稳定计算 2）下压稳定计算 （3）基础强度计算 5、画基础施工图和铁塔单线图 用A3纸（按制图标准画图）见参考图 6、计算可参考例11－3
《输电杆塔及基础设计》课程设计任务书 一、设计的目的。 《输电杆塔及基础设计》课是输电线路专业重要的专业课之一，《输电杆塔及基础设计》课程设计是本门课程教学环节中的重要组成部分。通过课程设计，使学生能系统学习和掌握本门课程中所学的内容，并且能将其它有关先修课程（如材料力学、结构力学、砼结构，线路设计基础、电气技术）等的理论知识在实际的设计工作中得以综合地运用；通过课程设计，能使学生熟悉并掌握如何应用有关资料、手册、规范等，从设计中获得一个工程技术人员设计方面的基本技能；课程设计也是培养和提高学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。 二、设计题目钢筋混凝土刚性基础设计 三、设计参数 直线型杆塔：Z1－12铁塔（单线图见资料，铁塔总重56816N，铁塔侧面塔头顶宽度为400mm） 电压等级：110kV 绝缘子： 7片×－4.5 地质条件：粘土，塑性指标I L＝0.25，空隙比e＝0.7 基础柱的尺寸：600mm×600mm 1．荷载计算（正常情况Ⅰ、Ⅱ，断边导线三种情况） 2．计算基础作用力（三种情况） 3．基础结构尺寸设计 4．计算内容 （1）上拔稳定计算 （2）下压稳定计算 （3）基础强度计算 五、设计要求 1．计算说明书一份（1万字左右） 2．图纸2张 （1）铁塔单线图 （2）基础加工图
1.22φ14钢筋各符号代表什么？22根一级热轧钢筋公称直径14mm 2.什么叫悬垂绝缘子串风偏角？导线和悬垂绝缘子串在风荷载作用下使悬垂 绝缘子串偏离一定的角度，称为悬垂绝缘子串风偏角φ。 3.什么叫防雷保护角α？防雷保护角是地线与导线的连线在铅直方向的夹角。 4.杆塔纵向水平荷载，杆塔横向水平荷载的定义是什么？纵向水平荷载：垂直 杆塔平面即垂直横担方向。杆塔横向水平荷载：平行杆塔平面即沿横担方向。 5.什么叫直线型杆塔、耐张型杆塔？在正常运行情况下，仅承受导线.地线.绝 缘子和金具等重量的垂直荷载以及横向水平风荷载，而不承受顺线路方向张力的杆塔称为直线型杆塔。除具有与直线型杆塔同样的荷载承载能力外，还能承受更大的顺线路方向的拉力，以支持事故断线时产生纵向不平衡张力，或者承受因施工.检修时锚固导线和地线引起的顺线路方向荷载的杆塔，称为耐张型杆塔。 6.什么叫呼称高度，经济呼称高度？杆塔下横担的下弦边缘线到地面的垂直距 离H称为杆塔呼称高。使得整个线路材料用量最少的最优高度称为经济呼称高度 7.转角杆塔转角大小与角度荷载的关系？一相导线的角度荷载为 Pj=T1sin&1+T2sin&2 T1.T2杆塔前后导线.地线张力。&1.&2导线与杆塔横担垂线间的夹角。转角杆塔及兼有小转角的直线型杆塔在进行荷载计算时,将水平张力分解成横向水平荷载,即为角度荷载.转角杆塔转角越大,角度荷载越大. 8.耐张杆塔的上层拉线和下层拉线的主要作用是什么？上层拉线：断线情况 下，承受断线导线张力，承受全部断地线张力。下层拉线：正常情况时承受所有横向水平荷载；断线情况时，承受断导线张力。 9.导线三角形布置与水平布置的的主要优点？从三相导线的电气对称性来说， 三相导线的三角形排列优于水平排列，从运行的技术条件来说，导线采用水平排列时，防雷较好，且在不同时脱冰或导线舞动时所造成的碰线机会大大减少，这对覆冰区有特殊意义。 10.环形截面钢砼受弯构件计算公式的适应条件是什么？含筋率 w=fyAs/fcA<=0.9 11.刚性基础与柔性基础分别适应什么地质条件？刚性基础底板为阶梯式，底板 不变形，不需要配钢筋，适用较硬地质条件。柔性基础底板较大而薄，基础可随土壤变形，适用较软地质条件，基础埋置浅。 12.杆塔的水平档距和垂直档距的作用是什么？水平档距是用来计算导线传递 给杆塔的水平荷载的。垂直档距表示有多长导线的垂直荷载作用在某杆塔上。 13.荷载、材料强度标准值，荷载、材料强度设计值分别用于什么计算？荷载标 准值用于变形和裂缝计算;荷载设计值用于强度计算 14.偏心距增大系数 的物理意义是什么？偏心距增大系数的物理意义是，考虑 长柱偏心受压后产生的二阶弯矩对受压承载力的影响。 15.猫头型铁塔与酒杯型铁塔有何区别，各有什么优点？猫头塔多了下横担;酒 杯型导线呈水平排列,猫头型呈三角形排列.从三相导线的电气对称性,三角形排列优于水平排列,水平排列防雷较好,且脱冰舞动造成的碰线机会大大减小.猫头型导线水平间距减小,断线时受力性好,耗材少
一、基本概念题 1、简述输电线路各组成部分及其作用。 1、导线 导线用来传输电流，输送电能 2、避雷线 (1)起到防雷保护作用,使线路绝缘免遭雷电过电压的破坏,保证线路安全运行。 （2）当采用带有放电间隙的避雷线绝缘子时，可用作载流线，起熔冰、检修电源、载波通信通道等。 3、杆塔 杆塔用来支持导线和避雷线及其附件,并使导线、避雷线、杆塔之间，以及导线和地面及交叉跨越物或其他建筑物之间保持一定的安全距离。 4、绝缘子和绝缘子串 绝缘子是线路绝缘的主要元件,用来支承或悬吊导线使之与 杆塔绝缘,保证线路具有可靠的电气绝缘强度。 5、金具 架空线路上使用的金属部件，统称为线路金具。起支持、紧固、连接、保护导线和避雷线作用。 ２、简述输电线路的任务和作用 输电线路的任务是： 把发电厂、变电站及用户有机的联系起来,是输送电能的纽带，是电力系统的大动脉,起着输送分配和交换功率的作用。作用如下： １、输电线路解决了发电厂远离用电中心的问题,能充分利用动力能源，特别是水力资源,减少了煤耗和运输压力 2、把若干个孤立的发电厂及地方电力网连接成较大的电力系统,可以减少系统中总的装置容量；可以安装大容量的机组来代替小机组，减少单位容量建设投资，提高机组效率，减少消耗; 3、能把若干个孤立的地区电力网连接成为大的电力系统，有效地提高了运行的经济性和供电 3、输电线路研究对象是什么?为何架空线路比电缆线路应用广泛? 研究对象： 1、架空线路导线和避雷线的机械计算； 2、杆塔及其基础计算； 3、线路选线与杆塔定位以及施工计算。 架空线路优点: 结构简单、施工周期短、建设费用低、技术要求低、检修维护方便。散热性能好、输送容量大等。 4.什么叫档距，弧垂及限距？三者有何关系？ 基本概念: 1、档距：相邻两直线杆塔中心线间的水平距离称为档距。 ２、弧垂：导线悬挂点到导线最低点的垂直距离称为弧垂。 ３、限距:导线到地面或其他被跨越物之间的垂直距离称 为限距。
110kV架空输电线路设计 摘要：近年来，随着电网建设的发展，线路不断增多，走廊越来越紧张，特别是由于规划部门对土地审批越来越严格，线路通道在很多地区已经成为影响电网建设的主要因素，因此有必要对提高单位线路走廊的输电能力进行研究。笔者从同塔多回路的安全可靠性、设计原则方面进行阐述。 关键词：110kV；架空；输电线路；设计 Abstract: In recent years, with the development of the power grid construction, the line is on the increase, corridor more and more nervous, especially because planning department to land more and more strict examination and approval, the line channel in many areas has become the main factors of influence power grid construction, it is necessary to improve the ability of transmission lines corridor unit. The author discusses design principles aspects more towers from the safety and reliability of the loop. Key Words: 110 kV; overhead; transmission lines; design 随着城市经济的快速发展，电力高压线路走廊越来越珍贵，对输电线路走廊的用地目趋紧张，因很多农村地区转变成了商业区和工业区，有些城市空闵地段也建成了住宅区，这样就导致了架空输电线路走廊的资源很大程度上减少了。为了使电网企业的建设速度跟得上城市发展的脚步，我们必须采取必要措旖，如尽量提高输电线路单位走廊的输电容量及土地使用率，设计建设一套同塔多回架设的杆塔系列等。设计同塔多回路是提高单位线路走廊的输送能力的一种十分有效的手段。在线路通道紧张时，不同电压等级或者不同送电方向局部必须采用同一通道，这种情况下就要利用同塔多回路来输电。在目前现代化建设中，高压输电线路的建设和地方土地使用规划的矛盾已经非常突出，特别是在人口稠密的城区范围和经济发达地区，线路走廊常常制约着电网的建设和规划。深入研究如何提高单位线路走廊的输电能力，既可以节约社会资源，又能充分使用线路走廊通道，还可以减少对输电线路走廊的投资。 1同塔多回架空输电线路的发展现状 我国城市化进程的速度加快，输电线线路在城市的穿梭，跨越民房、占用土地等情况与居民工作生活、使城市规划建设与输电线路的走向与占地资源的矛盾显露。因此我国也大力发展输电线路工程，采用国外的一些做法，采用同塔双回线路的设计方案。它的出现促使我国许多地区的输电线路工程设计改革，纷纷采用同塔双回线路的设计方案，甚至在有些地区某些新建线路要在已有线路上进行改造。由于城市用电量的增加，输电线路必须满足大输送量的需求，在现实设计中我们开始考虑设计建设多条同塔四回输电线路。城市的快速发展促使我国的电网建设正在向着同塔多回输电技术发展和进步。
架空输电线路课程设计 班级 姓名 学号 指导老师 年月日
目录 一、设计条件 (3) 二、设计要求 (3) 三、整理已知条件 (3) 四、比载计算 (5) 五、计算临界档距，判断控制条件 (6) 六、判定最大弧垂 (8) 七、计算各气象条件下的应力和弧垂 (9) 八、安装曲线计算 (11) 九、画应力弧垂曲线与安装曲线 (14) 十、感想 (14)
330Kv架空输电线路设计 一、设计条件 1.典型气象区V区 2.导线型号LGJ-400/50 3.电压等级330Kv 二、设计要求 列出各气象条件，计算出比载，判断临界档距，最大弧垂气象，画出应力弧垂曲线及安装曲线。 三、整理已知条件
表一 2.风速换算 由于此处的风速是高度为10米处的基准风速，而110~330Kv 输电线路应取离地面15米处的风速，所以应当进行风速高度换算。采用公式 式中 h v —线路设计高度h 处的风速，m/s ； v —标准高度10m 处的风速，m/s ； α —风速高度变化系数；z 为粗糙度指数；β为修正系数 在此设计中采用《架空输电线路设计》孟遂民版中表2—6规定，取粗糙度等级为B ； 则相应的z=0.16；β=1.0 则 最大风速时风速换算值为v=1.067×30=32.01m/s 覆冰有风，外过有风，安装气象时风速换算值为v=1.067×10=10.67m/s 内过电压时风速换算值为v=1.067×15=16.01m/s 3.导线参数 此处采用LGJ-400/50导线，其相应参数如下表二所示 导线的安全系数取2.5，控制微风震动的年均气象条件下的年均运行应力设计安全系数取4 则抗拉强度 许用应力 年均运行应力上限 0 v v h α=z h ? ? ? ??=10βα067.110151016 .0=?? ? ??=??? ??=z h βα7 ()MPa A T j p 62.25955 .451123400 95.095.0=?==σ[])(85.1035 .262 .2590MPa k p ===σσ[]) (90.644 62.2594MPa p cp ===σσ
输电线路杆塔基础设计分析 摘要：电力是现代社会发展中不可或缺的重要能源，输电线路建设情况直接关 系到供电质量。杆塔是输电线路的重要组成部分，根据相关调查显示，在以往诸 多输电线路安全事故中，基础设计不良是一大重要因素，对此必须做好输电线路 杆塔基础设计工作，切实保证整个电力系统的安全稳定运行。 关键词：输电线路；杆塔；塔基；施工 一、高压输电线路杆塔基础选型分析 现浇台阶基础 此类基础属于刚性基础类型，能应用的地质条件非常的广泛，适用于各种类型的铁塔。 该基础类型的主要特点：混凝土方量较多，但钢材的耗费量较少，且施工工艺简单，为工程 施工的质量提供了很好的保障。以往的工程施工中应用较多，但近年来，为减少混凝土的使 用量，限制了该基础型式大范围应用，仅在受力较大的转角塔中应用，或者是在地下水丰富 容易引起塌方问题的地段中应用。 板式直柱基础 此类基础属于柔性板式基础，采用直立式主柱，连接铁塔时需使用塔脚板和地脚螺栓， 同样适用于各种类型的铁塔。按土重法计算，底板厚度由冲切计算和伸出部分宽厚比小于 2.5 控制，板的上部与下部均配置钢筋。其优点是基础混凝土方量较少，开挖方便，可进行浅埋，在较容易出现流砂或者是地下水位较高的地基中应用居多，能避免基坑坍塌的危险，还可降低深挖水坑的工作难度；缺点是基坑土石方开挖量较大，钢材耗量大。 插入式基础 此类基础不需要地螺和塔脚坂连接，将铁塔塔腿的主材直接插入到主柱之中并在端部进 行锚固。该基础受力简单，基础所承受的偏心弯矩和水平方向作用力较小，底板和立柱处于 压受力状态，该种基础改善了受力状况并且节约材料。另外，由于基础水平力减小，故基础 侧向的稳定性有所提高。该基础适用于有无地下水地段、地基土为硬塑情况。在山区塔位， 由于交通运输条件差，插入式基础弥补了交通运输上的缺陷，是一种更为经济实用、施工简 单方便的基础型式。若按铁塔主材形式划分，可分为钢管类插入式基础和角钢类插入式基础，其中角钢类插入式基础应用较为广泛。 二、输电线路杆塔基础施工要点 基坑开挖前的调查工作 基坑开挖施工之前，必须要对基坑开挖处的环境及地下设施做一个全面的分析调查，开 挖的时候不能破坏各类地线管线设施，特别是国防通讯光缆，保证它们不会遭到破坏。 人工挖孔桩技术 从现阶段输电线路杆塔基础施工的实际状况来看，人工挖孔桩施工是一项复杂且涉及施 工内容较多的一项施工技术。应用人工挖孔桩施工技术进行施工前，相关的施工人员需要明 确当前工程施工的实际状况及施工要求，做好相关的工程施工控制工作，为了确保混凝土的 质量，需要合理的控制混凝土浇灌的时间与力度，尽量避免出现裂缝的情况，如果出现裂缝，
架空输电线路铁塔结构与基础设计 发表时间：2019-09-18T16:59:35.737Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：侯少龙 [导读] 摘要：在我国现代经济社会发展水平不断提升的背景下，电力系统在设计与运行过程中所依赖的基础条件也发生了相应的改变。 （国网乌鲁木齐供电公司新疆维吾尔自治区乌鲁木齐新市区 830000） 摘要：在我国现代经济社会发展水平不断提升的背景下，电力系统在设计与运行过程中所依赖的基础条件也发生了相应的改变。作为我国当前电力供应的基础保障性设施，架空输电线路在电力供应系统中所发挥的作用是非常重要的。但结合我国电力行业实际情况来看，企业目前仍然是电力供应的主要对象，因此，在电力供应经济改善方面的需求仍然是非常明确的。在对架空输电线路铁塔的设计中，除需保障铁塔结构的安全、稳定以外，还需综合考虑设计的经济效益。在目前已发生的各类输电线路安全事故中，因铁塔结构设计不合理所致事故的比例是非常高的。因此，为提高架空输电线路运行安全性和稳定性，做好对铁塔结构与基础的设计、优化工作有着非常重要的意义与价值。 关键词：架空输电线路；铁塔设计；优化 一、架空输电线路铁塔塔型设计 在对架空输电线路铁塔进行内力分析时，可以将铁塔杆系节点看作成铰接点，进而进行有效的内力分析。由于架空输电线路铁塔的工作环境一般较为复杂，为了确保铁塔能够顺利的进行有效的工作，要对铁塔的塔型进行技术经济分析，优选最适宜的塔型。架空输电线路铁塔塔型的选择要充分考虑输电线的导线型号、铁塔的工作环境以及线路的敷设路径等因素，根据铁塔所承受的机械外负荷条件进行塔型的计算和设计工作，进而确保铁塔结构的刚度、强度、稳定性等满足实际工作的要求。 根据铁塔底部宽度的不同，可以将架空输电线路的铁塔分为：窄基铁塔和宽基铁塔两种类型。其中，窄基铁塔的底部宽度与塔体的高度之比介于1/14~1/12之间，而宽基铁塔的底部宽度相对较大，其比值介于1/6~1/4之间。窄基铁塔的底部宽度相对较小，在同样的塔高条件下，其主材所承受的各种作用力相对较大，为了确保塔体的安全性，对主材的要求相对较高，该种类型的铁塔设计主要用于档距较小的铁塔之中，其挡距要小于100m；而宽基铁塔其底部宽度较大，能够将铁塔的作用力进行有效的分解，其主材所受到的作用力相对较小，该种类型的铁塔设计主要用于档距较大的铁塔之中，其档距不小于100m。 二、架空输电线路铁塔结构设计 不同类型的铁塔其架空输电线路的结构设计不尽相同，其具体的结构设计如下： 2.1窄基铁塔的结构设计 依据横担以及铁塔支架的通用程度可以采用以下两种类型的结构布置方案：(1)可以将窄基铁塔的塔头区域设置为垂直的形式，对口宽进行固定，塔身开始逐渐起坡，其铁塔的整体高度与底部的宽度参数设置一致，不考虑输电线路回路数量划分的影响；铁塔横担具有良好的通用性，铁塔中所设置的横担数量要根据架空输电线路中实际的回路数量进行有针对性的设计。(2)铁塔塔身与塔头均按照要求设置一定的通用坡度，铁塔的总高度与铁塔的上口和底部宽度保持一致；横担设置成固定形式不进行通用设计，根据导线的数量可以分为单导线回路和 双导线回路两种不同的形式。 2.2宽基铁塔的结构设计 根据铁塔中导线回路数量的不同可以采取不同类型的结构设计方案。其中，对于使用单导线回路的铁塔，其结构布置具有“上”字型的特点；对于使用双导线回路的铁塔，其结构布置上具有鼓型的特点。 三、架空输电线路铁塔基础设计的技术优化措施 3.1加强铁塔的基础 在输电线路铁塔结构设计中，杆塔基础分类三类合计三十三种：①水泥杆基础：分为非原状土无拉线盘基础和非原状土有拉线盘基础两种；②钢管杆基础：分为非原状土台阶式基础、非原状土直柱式柔性基础和非原状土素混凝土基础三种；分为原状土掏挖式基础、原状土套筒式基础、原状土卡盘式基础和原状土复合沉井基础四种；及原状土灌注桩长桩单桩基础、原状土灌注桩长桩多桩承台基础、原状土灌注桩短桩抗倾覆基础、原状土灌注桩短桩位移基础、原状土灌注桩美国算法基础、原状土灌注桩钢管短桩位移基础和原状土灌注桩钢管短桩抗倾覆基础十一种；小计十四种；③直立式铁塔系列基础：非原状土刚性台阶式基础、非原状土直柱式柔性基础、非原状土斜柱式柔性基础、非原状土素混凝土（回填土）基础、非原状土联合式基础和非原状土窄基塔独立式刚性台阶式基础六种；及原状土素混凝土（原状土）基础、原状土灌注桩长桩-单桩带连梁基础、原状土灌注桩长桩-多桩带承台基础、原状土灌注桩短桩抗倾覆基础、原状土灌注桩短桩位移基础、原状土掏挖式基础、原状土岩石基础、原状土复合沉井基础、原状土窄基塔独立式长桩单桩灌注桩基础和原状土窄基塔独立式长桩多桩带承台基础十种；小计十六种。 对于运输或浇制混凝土有困难的地区，可采用预制装配式基础或金属基础；对电杆及拉线宜采用预制装配式基础。设计方案中还要正确分析铁塔基础受力，应首先保证安全，针对轴心受压基础、轴心受拉基础，分别选取不同的K值。对于新基础计算的前提条件是地基承载力满足设计要求，若地质属淤泥或淤泥质土，则必须进行重新设计。总之，基础型式应综合沿线地质、施工条件和杆塔型式并综合考虑基础稳定、承载力、不均匀沉降、基础位移、采空区、基础上拔土重度、上拔角、倾覆、冻土和洪泛区等诸多因数。 3.2降低杆塔的接地电阻 高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比，根据各基杆塔的土壤电阻率的情况，尽可能地降低杆塔的接地电阻，这是提高耐雷水平的基础，也是最经济、有效的手段。即：①杆塔所在地若有水平放设的条件，可水平外延接地，这样不但可降低工频接地电阻，还可有效地降低冲击接地电阻。②增加埋设深度接地极，就近增加垂直接地极的运用。③合理敷设降阻剂。④增加盐、酸、碱、盐及木炭等物质。如地下较深处的土壤电阻率较低，可用竖井式或深埋式接地极。 3.3优选路径和塔型的最佳搭配 城市紧凑型多回路钢管杆走廊、或钢管塔走廊，它在技术上能满足输电线路的实际要求，且钢管杆造型美观，安装快捷，占地面积省，还与城市地势较为平坦，走廊宽度小，线路施工方便等特点相适应，故得以迅速发展。输电线路的走廊宽度由塔头尺寸、风偏、安全距离三部分组成。减少线路走廊宽度的关键在于控制塔头尺寸和风偏。采用固定挂点的直线杆塔以及固定跳线的耐杆塔，是减少塔头尺寸
1. 直线型杆塔：①仅承受垂直荷载及横向水平风荷载，不承受顺线 路方向张力的杆塔②采用悬垂绝缘子串③在承受不平衡张力时，允许杆塔发生倾斜或杆塔上某个构件允许破坏。 2. 耐张型杆塔①不仅承受垂直荷载及横向水平荷载，而且承受很大 的纵向水平荷载②采用耐张绝缘子串③发生断线事故时，不允许发生杆塔倾斜 3. 耐张段：两个耐张杆塔之间的档距构成一个耐张段。设置耐张段 的原因：因为耐张杆塔能限制事故断线影响范围。 4. 荷载的分类：（1）永久荷载：包括杆塔自重荷载、导线、地线、 绝缘子、金具的重力及其他固定设备的重力，土压力和预应力等。 （2）可变荷载：包括风荷载、导线、地线和绝缘子上的覆冰荷载，导线地线张力、人工和工具等附加荷载，事故荷载、安装荷载和验算荷载等。（3）特殊荷载：地震引起的地震荷载，以及在山区或特殊地形地段，由于不均匀结冰所引起的不平衡张力等荷载。 5. 荷载标准值：用于变形和裂缝计算。荷载设计值：用于强度计 算。永久荷载分项系数γG=1.2 可变荷载分项系数γQ=1.4 6. 角度荷载：对于转角杆塔及有小转角的直线塔，导线张力在横担 方向的矢量和。 7. S=γG·C G·G K+ψΣγQi·C Qi·Q ik C G、C Qi 永久和可变荷载的荷载效应系数。G K、Q ik永久、可变荷载标准值。 8. 呼称高度H=λ+f max+h x+Δ h 9. f tk 抗拉强度标准值。f t抗拉强度设计值。f c抗压强度设计值。f ck抗
压强度标准值。f cm 混凝土弯曲抗压设计值。f cmk混凝土弯曲抗压标准值。f y受拉区钢筋强度设计值。f yk 受拉区钢筋强度标准值。3φ16Ⅰ 级钢筋。3Φ16Ⅱ级钢筋。φ16@120直径为16mm 的Ⅰ级钢筋按间距为120mm 布置。 10. 环形截面强度计算引用α值其定义是：受压区面积和构件环形面积的比率是为了限制超筋的验算。α=ψ/z=f y·A s/（f cm·A+2f y·A s） 11. 抗扭计算中有两个界限0.7ft 和0.25ft分别起什么作用？答：τ≤ 0.7ft时按构造配箍筋（螺旋钢筋），τ>0.7ft 时按计算配置螺旋钢筋和纵筋。τ≤ 0.25fc 按受弯构件设计的截面尺寸满足要求，τ>0.25fc 按受弯构件设计的截面尺寸不满足要求。 12. 如何判断环形截面大偏心、小偏心？答：（1）大偏心受压：出现拉环当2φ≤180 （φ≤90 或N/f cm·A≤0.5 时为大偏心（2） 小偏心受压：出现压环，一般不会出现裂缝当φ>90 N/f cm·A>0.5 时为小偏心。 13. 预应力钢筋混凝土电杆的主要优点：①在使用荷载下不出现裂缝或大大地延迟裂缝的出现，减少了在使用荷载下钢筋拉应力搞的构件的裂缝宽度；因此对裂缝要求较高的构件特别适用。②可以合理利用高强度钢筋和高强度等级的混凝土，从而节省材料和减轻自重。 ③由于提高了抗裂度，从而提高了构件的刚度和耐久性。 14. 拉线单杆直线电杆为何要按压弯构件计算？最大弯矩核能发生在什么部位？答：由于单杆直线电杆在加拉线后，改变了拉线点以 下杆柱的受力情况（即将杆身所受弯距转化为压力）最大弯矩可能发生
目录 情况说明书 一、问题重述 (1) 二、模型假设与符号说明 (1) 三、问题分析 (2) 四、数据预处理与分析 (3) 五、判定控制条件 (5) 六、判定最大弧垂气象 (6) 七、计算各气象条件下应力和弧垂 (7) 八、计算安装曲线 (9) 九、应力弧垂曲线与安装曲线 ·····················································错误!未定义书签。 十、感言·················································································错误!未定义书签。十一、参考文献········································································错误!未定义书签。十二、附录··············································································错误!未定义书签。
一、问题重述 1.1问题背景 《架空输电线路设计》这门课程是输电专业大三的第一门专业课，其内容繁复，需要通过输电线路课程设计这门课来巩固相关知识。 应力弧垂曲线表示了各种气象条件下架空线应力和有关弧垂随档距的变化，而安装曲线表示了各种可能施工温度下架空线在无冰、无风气象下的弧垂随档距变化情况，此两类曲线极大方便了工程上的使用。同时，其求解过程涉及到状态方程式求解、临界档距求解、控制气象判别及降温法等主干知识，能够起到较好复习、夯实基础知识，进一步熟悉两类曲线绘制的流程。 1.2题设条件 设计任务书给出了设计条件，具体如下： 1) 气象条件：全国典型气象Ⅵ区； 2) 导线规格：LGJ-210/50(GB1179—1983)； 3) 电压等级：110KV。 1.3需解决的问题 根据设计任务书，本文需解决如下问题： 问题1：计算临界档距，判定控制条件及其作用档距范围； 问题2：判定最大弧垂气象； 问题3：计算各种气象条件下的导线应力和弧垂，计算档距范围50——800，间隔50，必须计算有效临界档距处的值并绘制导线应力弧垂曲线； 问题4：计算导线安装曲线（考虑初伸长）。温度范围：最低气温至最高气温，间隔5o C，并绘制百米弧垂曲线。 二、模型假设与符号说明 2.1模型假设 假设1：该设计档两悬挂点等高，即高差为零。 假设2：作用于导线的荷载沿斜档距均布。 假设3：架空线为柔性索链，即导线刚度为零。 2.2符号说明 符号含义 A截面积 d导线直径 E弹性系数
输电线路工程杆塔基础 输电线路基础施工的任务就是按设计进行施工。普通土坑的开挖前都必须做好复测和分坑工作。 输电线路施工复测是指线路施工前，施工单位对设计部门已测定线路中心线上的各直线桩，杆塔位中心桩及转角塔位桩位置，档距和断面高程进行全面复核测量。若偏差超过允许范围时，必须查明原因并予以纠正。其后，根据定位的中心桩位，根据基础类型依照设计图纸规定的尺寸进行坑口放样工作，称次为分坑测量。通常把这两步工作统称为复测分坑。分坑，可用经纬仪及皮尺进行分坑。 基础形式可分为以下几种： 1．岩石嵌固基础 该基础型式适用于覆盖层较浅或无覆盖层的强风化岩石地基，其特点是底板不配筋，基坑全部掏挖。上拔稳定，具有较强的抗拔承载能力。需要时，可将主柱的坡度设置与塔腿主材坡度相同，以减小偏心弯矩，还可省去地脚螺栓。由于该基型充分利用了岩石本身的抗剪强度，混凝土和钢筋的用量都较小，同时减少了基坑土石方量，浇制混凝土不需要模板，施工费用较低。 2．岩石锚杆基础 该基型适用于中等风化以上的整体性好的硬质岩。该基础型式是在岩石中直接钻孔、插入锚杆，然后灌浆，使锚杆与岩石紧密粘结，充分利用了岩石的强度，从而大大降低了基础混凝土和钢材量。但岩
石锚杆基础需逐基鉴定岩石的完整性。 3．掏挖基础 该基型分全掏挖和半掏挖两种，适用无地下水的硬塑粘性土地基。在基坑施工可成型的情况下，开挖基坑时不扰动原状土，避免大开挖后再填土。基础承受上拔荷载时，原状土的内摩擦角和凝聚力得以充分发挥作用。这种基础型式也显示了较高的经济效益和环境效益，根据以往工程的统计，由于各线路地质条件的不同等原因，采用全掏挖基础比用阶梯型基础节约钢材和混凝土分别为3～7%和8～20%。掏挖基础有直柱式和斜插式两种型式。斜插式掏挖基础将主柱的坡度设置与塔腿主材坡度相同，减小了基础水平力产生的偏心弯矩，还可省去地脚螺栓 4．阶梯型基础 该基础是传统的基础型式，适用各类地质、各种塔型，其特点是大开挖，采用模板浇制，成型后再回填土，利用土体与混凝土重量抗拔，基础底板刚性抗压，不配钢筋。由于阶梯型基础混凝土量较大，埋置较深，易塌方及有流砂地区难以达到设计深度，因此在此类地区应尽量少用。 5．大板基础 大板基础的主要设计特点是：底板大、埋深浅、底板较薄，底板双向配筋承担由铁塔上拔、下压和水平力引起的弯矩和剪力，主柱计算与阶梯基础相同。与阶梯基础相比，埋深浅，易开挖成形，混凝土量能适当降低，但钢筋量增加较多。与灌注桩相比，在软弱地基中应
110kV输电线路设计要点分析 发表时间：2017-07-04T11:26:42.363Z 来源：《电力设备》2017年第7期作者：潘崇杰 [导读] 摘要:输电线路是电力系统的重要组成部分，担任着输送和分配电能的任务。因此对于输电线路的设计应进行全面充分的研究，其设计必须做到安全可靠、经济适用。 (中山市电力工程有限公司广东中山 528400) 摘要:输电线路是电力系统的重要组成部分，担任着输送和分配电能的任务。因此对于输电线路的设计应进行全面充分的研究，其设计必须做到安全可靠、经济适用。本文阐述了110kV输电线路设计的重要性，并对110kV电压等级中输电线路的基础设施设计以及整体线路设计的要点进行分析与探讨，以期能够为110kV输电线路设计工作提供参考。 关键词:110kV；输电线路；优化；设计要点 引言 随着电力工业蓬勃兴起，电网规模日益扩大，电网设备数量不断增加，输电线路设计成为一项常规性的工作。我国现阶段的输电线路设计过程中其结构主要可以分为电缆结构以及架空结构这两种结构，其中后者使用最多。通过架空线路，可实施远距离输电，有效节约资金，同时，还可以进行系统间的联网。目前110kV输电线路架设具有一定的复杂性，其中任何构件发生故障都有可能对输电的安全性和稳定性构成威胁，而掌握科学合理的输电线路设计要点可以有效的避免此类问题的出现。基于此，本文就110kV输电线路设计要点进行分析。 1 110kV输电线路设计的重要性 输电线路指的是输送电能，并联络各发电厂、变电站使之并列运行，实现电力系统联网；联网后，既提高了系统安全性、可靠性和稳定性，又可实现经济调度，使各种能源得到充分利用。所以高压输电线路是电力工业的大动脉，是电力系统的重要组成部分，其中110kV 输电线路在这个大动脉中占有非常重要的份额，也是电力系统中最基础的输电线路电压等级。为了确保电力事业能够持续健康发展下去，则需要做好110kV输电线路的设计工作，提高输电效率，减少输电成本，更高效的适应电力市场发展需求，进一步增强电力市场的核心竞争力，为企业创造更多的价值和效益，促进电力事业的蓬勃发展。 2 110kV输电线路基础设施设计 2.1 塔杆结构型式及分类 杆塔是架空线路中的基本设备之一，可根据其使用材料的材质进行分类，可分为钢筋混凝土电杆、钢管杆以及铁塔三种；若按照受力的特点以及用途则可以将其分为直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔以及终端杆塔等。 (1)一般线路的直线段上则适合使用直线杆塔，当线路运行正常时会伴有垂直荷载以及水平荷载，能够对断线以及其他顺线路方向上的张力有所支持。 (2)耐张杆塔不但能够承受垂直方向的荷载以及水平方向的荷载，还能够对更大顺线路方向的张力有所支持，例如断线时的张力或者是施工时紧线的张力。 (3)线路的转角处则更适合使用转角杆塔，其受力特点跟耐张杆塔的受力特点相同，但水平荷载的值较大，因为转角杆塔的水平荷载中还包含了角度合力。 (4)线路首末段则适合使用终端塔，不管是耐张型的终端塔，还是转角型的终端塔，其受力特点跟耐张、转角杆塔都相同，正常运行时需要承受单侧的顺线路方向的张力。 2.2 正确选择架空导线的材料 110kV输电线路的电压等级较高，为了确保导线的输送容量以及对地安全距离，则要选择不同的架空线。常见的几种架空线的材质为铝、铝合金、钢和铜等，而这其中铜作为最理想的导线材料，其导电性能和机械强度均较好，但价格较贵，除特殊需要外，一般不适合用在输电线路中。而铝制材料的导电性能仅次于铜，且质量轻，价格低廉，但机械强度较低，抗腐性也较差，因而也不适合单独用作110kV 输电线路。铝合金的导电性能与铝相近，机械强度接近铜，价格却比铜低，并具有较好的抗腐性能，不足之处是铝合金受震动断股现象比较严重，使其使用受到限制。而钢的机械强度较强，价格低廉，但导电性能差，为了避免其被腐蚀，则需要对其进行镀锌处理，钢材料的架空线常作为避雷线使用。综合以上各种材质的优缺点，选择110kV输电线路的导线时，一般考虑选用钢芯铝绞线，以钢作为芯线，主要用来承受架空导线的机械荷载，以铝作为外层导线，由于交流电的集肤效应，外层电阻率较小的铝导线主要用来承载电流，输送电能的作用。 3 110kV输电线路设计要点 3.1 案例分析 某水电站需架设1回110kV上网输电线路至某城郊区1座110kV变电站，两点直线距离约40km，途径40%的丘陵和60%的山地地区，途中需翻越海拔约1350m的一座群山，穿越一大片林区，线路架成后能实现水电站的信息数据上传以及调度通讯自动化。根据以上条件，对110kV线路输电线路进行优化设计与分析。 3.2 110kV输电线路设计要点 3.2.1 做好杆塔定位设计 ①做好模板曲线的设计工作，所谓的模板曲线主要指在最大弧垂气象条件下，根据一定的比例对悬链线进行绘制，即处于最大弧垂时，导线在空中悬挂的形状相似。要先对各气象条件下的比载进行计算，并对临界档距进行计算，对气象条件进行判别和控制，通常建议使用临界温度法以及临界比载法，对最大垂直弧垂出现的气象条件进行判别:是覆冰无风状态，还是最高温时无风状态，而后求得定位模板曲线，并剪切制作。②选定塔位，对档距以及杆型进行配置。选择塔位时要遵循档距配置的基本原则，最大限度地利用杆塔的高度和强度，尽量不要使相邻杆塔之间的档距相差太悬殊，防止杆塔承受过大的纵向不平衡张力，尽量避免出现孤立挡。设计选用杆塔时要尽可能的选择经济性较强的杆塔，尽可能的减少占有农田以及耕地，减少施工土石方量。 3.2.2 注意覆冰线路的设计 设计杆塔时，杆塔结构的荷载要设计得足够大。设计人员要对线路覆冰所形成的外加荷载予以充分考虑，并根据经常发生的严重覆冰
三峡大学电气与新能源学院课程设计说明书 学期: 专业:输电线路工程 课程名称：输电杆塔及基础设计 班级学号： 姓名： 指导老师：
《输电杆塔设计》课程设计任务书 一、设计题目: 110ＫV门型直线电杆设计(自立式带叉梁） 二、设计参数: 电压等级：110kV 避雷线型号:GJ一35 电杆锥度:１/7５ 电杆根部埋深:3m 顶径:270mm 气象条件:Ⅳ级 绝缘子：７片×一4.5 地质条件：粘土，γs=16 kＮ/ｍ3，α=20°，β=30°, 三、设计成果要求: １.设计说明书一份(1.5万字,含设计说明书插图） ２．图纸若干 (1)电杆尺寸布置图 (2)电气间隙效验图 （２)正常运行情况下的抵抗弯矩图 （3）事故时的弯矩图
目录 一、整理设计用相关数据………………………………．…………………….．1 1 任务书参数………………………………………………………．………１ ２气象条件列表..........．........................................................． (1) 3导线LＧJ-1５０/３5相关参数表．.……………………………………．.……１ 4 导线比载计算................................................................． (1) 5 地线相关参数…………………………………………………………….３ 6 地线比载计算……………………………………………………………．３ 7 绝缘子串和金选择……………………………………………………….３ 8 地质条件………………………………………………………………….４ 9 杆塔结构及材料………………………………………………………….４ 二、电杆外形尺寸的确定 (4) 1 杆的呼称高度……………………………………………………………．4 ２导线水平距离……………………………………………………………．5 3间隙圆校验……………………………………………………………….５ 4地线支架高度确定 (6) 5 杆塔总高度………………………………………………………………．7 三、杆塔荷载计算 (7) 1标准荷载…………………………………………………………………．7 ２设计荷载…………………………………………………………………．9 四、电杆杆柱的强度验算及配筋计算.......................................．. (11) 1配筋计算................．.. (11) 2 主杆弯矩计算………….．…………………………………………..……1１ 3 事故情况下的弯矩计算 (12) 4 裂缝计算...................................................．．.. (13) 5单吊点起吊受力计算 (13) 五、基础设计………….……………….………………………………..……．.14 1 土壤特性...………………………………………………………………．14 2 抗压承载力计算 (15) 3 底盘强度计算……………………………………………………………1５ 八、参考文献…………………………………………………………………．.16 九、附图 附图1尺寸布置图.．....．．．..． (1) ７ 附图2间隙圆校验图 (18) 附图３正常运行最大风情况下的抵抗弯矩图.......................................1９附图４事故时弯矩图.............................................................．....． (20)