220kV直线杆塔规划的新方法

张怀术，连继业，黄 浩

(1.佛山市顺德电力设计院有限公司，广东 顺德 528300；2.佛山供电局，广东 佛山 528000)

在常规220kV送电线路工程中，杆塔部分通常占本体造价的30%左右，可见杆塔规划对工程造价影响非常大。规划杆型少，杆塔使用条件极差偏大，虽利于减少设计工作量，但利用率低，工程造价偏高；规划类型多，设计和加工周期变长，施工和运行的不便性相应提高，因此，能否规划出利用率高且经济的直线塔对控制单位造价指标影响深远，而通常占杆塔总造价的60%左右的直线塔自然成为考虑的重点。

1 杆塔规划的常规方法及缺陷

杆塔规划的常规方法是利用概率统计及数理统计、微积分等理论优选出一组水平档距和垂直档距，以使其在具体工程中利用系数尽可能接近1，达到较好的经济效益。通常做法是收集多个代表性工程所积累的杆塔使用数据情况，以此为预测数据基础，规划出技术上可行，经济上合理的杆塔系列。

杆塔规划常规方法的缺陷是：理论上，按不同使用条件设计的塔型越多则线路造价越经济，但实际上很难设计出满足所有地形要求和使用条件的塔型，这就意味着在设计过程中经常会出现找不到适合塔型的情况，若全部针对具体工程设计，则从长远角度考虑，较低的杆塔使用率实际上会增加工程成本。

为了尽可能避免常规方法的缺陷，规划出高效、经济的直线塔是最好的解决办法。

2 杆塔规划设计的新方法

由于风速随高度而增加，当线路的杆塔高度和导、地线的平均高度不同于最大设计风速对应的基准高度时，不同高度处的风压应乘以风压高度变化系数。在计算导、地线和塔身的风荷载时均照此原则。按常规规划直线塔型的方法，由于水平档距对应的计算高度是最高呼称高，所有呼称高对应的水平档距都是一样的，那么导、地线和塔身风荷载都要按照该塔型最高呼称高的风压高度系数计算，风荷载计算结果将明显大于低呼称高的实际荷载，造成铁塔和基础材料量的增加。为了充分利用低呼称高铁塔的承载能力，扩大每种直线塔型的使用条件，可以按照“塔高每降低一定高度，杆塔水平档距相应增大一定百分比”的新方法来考虑直线塔的规划。

为了确定铁塔按全高折算水平档距的具体原则，根据大量的分析和测算，确定呼称高按照每降低6m进行一次水平档距的折算。在对水平档距相应增大5%、6%、8%、10%、15%和20%的情况进行杆塔荷载和铁塔选材计算后，选择增大百分比为6%～8%时，最为合理经济。一般来说，最高呼称高对应的水平档距值小于500m时，折算比例为8%；最高呼称高对应的水平档距值不小于500m时，折算比例为6%。

例如，某直线塔型规划呼称高为27～48m，呼称高为48m时，对应水平档距为400m；则呼称高为42m时，按8%折算，对应的水平档距为400×(1+8%)=432m；呼称高为36m时，对应的水平档距为432×(1+8%)=467m；呼称高为3 0 m时，对应的水平档距为467×(1+8%)=504m。该塔的使用条件实际上是4种不同呼称高和水平档距的组合，在设计该塔型时，则需要开列48m、42m、36m和30m呼称高的外负荷，而这4种呼称高的外负荷都要进行结构计算，这样设计出的铁塔才能真正保证满足所规划的使用条件并使低呼称高也达到满应力设计。

通过对已设计的某220kV线路的杆塔实际使用条件进行统计,按照新的杆塔规划方法，重新规划了220kV线路的塔型，同系列一般5个直线塔已经能满足绝大部分工程需要。直线塔的种类虽然比以往的8塔方案少了3种，但是由于每个塔型的使用条件范围扩大，使得全系列直线塔的使用条件要比以往丰富得多。

3 工程实例

某2 2 0 k V架空送电线路工程全线长49.51km，均按双回路共塔架设。线路恰好处于一个气象分界点，需经过两个气象区，最大设计风速分别为32m/s和35m/s，无覆冰。根据系统专业要求，每相导线铝截面采用2×630mm2。线路沿线地形以山地和丘陵为主，有少部分泥沼和高山，交通条件较好。全线共新建铁塔106基，其中双回路直线塔90基，双回路耐张塔16基。

针对该工程的实际情况，按照杆塔规划新方法，规划了32m/s风区直线塔4个，35m/s风区直线塔5个，具体使用条件见表1、表2。

表2 35m/s风区规划塔型

以35m/s风区直线塔系列为例，按照以往的常规规划方法，需要规划8个直线塔，具体使用条件见表3。

表3 35m/s风区规划塔型

通过表2和表3可以看出，ZSC71的使用条件范围涵盖了Z1和Z2，ZSC72的使用条件范围与Z3和Z4基本相当，ZSC 73、ZSC 74和ZSC 75的使用条件范围已经完全涵盖了Z5～Z7以及Z8塔的42 m～54m呼高范围内的使用条件。由于呼称高大于54m，水平档距达到750m的情况极少出现，结合工程具体情况，72m呼称高对应的水平档距为630m已经能满足实际需要。按照规划新方法的设计思路规划的直线塔新5塔方案与传统的旧8塔方案的比较具体见表4。

表4 直线塔新方案与旧方案比较

新的5塔方案通过增大杆塔系列中每一个直线塔型的使用范围，减少了塔型种类，提高了小使用条件直线塔的使用率，有效地降低了工程铁塔千米指标，运行维护方便。优化后的设计方案在工程实例中加以应用，取得了明显的效果，节省杆塔工程投资约8%。

4 结语

按杆塔规划设计新方法规划出的直线塔系列采用5塔方案，由于每个塔型的使用条件范围扩大，比以往的8塔方案的使用条件要丰富得多。杆塔规划设计新方法最大的好处是减少了直线塔型的种类和大使用条件的铁塔数量，在铁塔加工、运行和维护等方面都优于以往的杆塔方案。杆塔规划设计新方法在多个220kV送电线路的施工图设计运用，情况良好，达到了预期的目的。相较以往不经过实际计算就放大或缩小使用条件的简单折减方法，新方法以大量的计算数据为基础，最大程度地利用了铁塔设计的特点，达到了杆塔规划的科学性和经济性。

[1]GB 50545-2010，110kV~750kV架空输电线路设计规范[S].

[2]东北电力设计院.电力工程高压送电线路手册(2版)[K].北京：中国电力出版社, 2002.

[3]任宗栋，刘泉，等.输电线路杆塔水平档距折算方法[J].电力建设，2011，(05).