新型杆塔在交叉跨越送电线路中的设计与应用

郭 恒，杨璐瑜

(1.重庆电力设计院，重庆401125;2.国网重庆市电力公司北碚供电分公司，重庆400711)

0 引言

杆塔是高压架空输电线路必不可少的组成部分，其标准规范和材料型式随着国民经济与电网的发展也在不断完善与优化。目前，主要应用于高压输电线路的有砼杆、角钢塔、钢管塔与钢管杆。随着城市建设的不断加快，土地资源的日趋紧张，电力走廊的压缩和社会对环境要求的提高，钢管杆以其外表美观、占地面积小的特点在城市高压输电线路建设中得到了越来越多的应用，尤其是在居民众多、人行道狭窄的城区和具有成型道路的规划区较常使用［1，2］。

城市发展与电力发展具有相辅相成但又相互制约的关系，一方面，城市的发展要求电力的发展，电力的发展促进了城市的发展;另一方面，随着城市人口、房屋的增多，电力走廊受到制约，电力输送停滞不前又阻碍城市的正常发展。城市化的进程使架空电力走廊的选择日益困难。

本文结合一条110kV高压输电线路中遇到的实际困难，通过现场勘测、理论分析、计算机仿真和经济技术比较，设计出了一种新型的钢管杆，其塔头布置能同时满足杆塔两端，一端穿越、一端跨越的工程技术难题。

1 工程概况

1.1 工程规模与概况

新型钢管杆应用于永川南郊110kV输变电工程中110kV来南东线(来苏-南郊)段59#塔，为单回耐张钢管杆，转角0度。

工程线路概况如下:110kV来南东线位于重庆市永川市，新建段杆塔全部沿永川市南郊区一环路规划公路绿化带进行架设，新建段除变电站外终端塔采用钢管杆外，其余均采用钢管杆进行架设。线路导线采用2×JL/G1A-300/25型钢芯铝绞线，地线采用一根光缆OPGW-75，另一根采用铝包钢绞线JLB40-100。耐张串绝缘子采用70kN瓷绝缘子，每联8片，双联成串。主要气象条件为最高气温40℃，最低气温-5℃，年平均气温15℃，基本风速23.5m/s(同时温度10℃)，无覆冰。

1.2 工程要求

本文所研究的实际工程中，对110kV线路设计交叉跨越的要求遵循中华人民共和国国家标准GB 50545-2010《110kV～750kV架空输电线路设计规范》［3］(以下简称《规范》)。

59#杆杆位位置如图1所示，根据现场实测结果，58～59#之间距离325m，需跨越或者穿越110kV永铁二线。59～60#之间距离147m，需跨越铁路局家属院。

根据现场实测要求和相关规范，59#杆必须满足如下要求:

(1)满足对铁路局家属院房屋的跨越要求。根据《规范》要求，在考虑最大风偏情况下，110kV线路对房屋的净空距离不得小于4m。

(2)满足对110kV永铁二线的交叉跨越要求。根据实测，交叉点永铁二线边导线对地最低点为26.2m;地线最高为 30.3m。根据《规范》要求，110kV与110kV线路之间交叉跨越应满足各种工况下3m。

(3)前后侧导线对地距离的要求。根据《规范》要求，110kV在人口密集区对地应满足各种工况下7m。

1.3 工程技术难点

根据现场情况，存在的主要技术难点为:

图1 线路现状及跨越示意图

(1)线路全线沿规划公路绿化带进行架设，走廊无法做出重大调整，无论采取何种方案，均需要跨越或穿越永铁二线。

(2)若采用传统的双回垂直排列塔型，则必须对永铁二线采取高跨方案，高跨方案将会增加钢管杆直径与重量、基础混凝土量，这就增加了征地费用和基础投资。

(3)110kV永铁二线为铁路专供线路，停电协调难度很大，若采用高跨方案，施工时必须考虑搭建临时钢架作为保护措施。

因此，若采用传统塔形的杆塔，既协调困难又增大了投资，施工十分困难。

2 新型钢管杆应用

2.1 新型钢管杆设计

结合本工程所遇到的实际困难，设计了一种新型异型钢管杆，其外观及配置方式如图2所示，图中数据为实测断面和计算结果，按《规范》所有的要求均留有一定裕度，线路断面的仿真是通过道亨软件SLCAD架空送电线路平断面处理及定位CAD系统得到［4］。

图2 新型钢管杆示意图

对新型钢管杆的说明如下:

(1)新型钢管杆小号侧为穿越110kV永铁二线，大号侧为跨越永川铁路局家属院。

(2)钢管杆呼高19m，分导线上、中、下、附加横担和地线横担。其中，上下横担各长7m，中横担长4m，地线横担长5m，附加横担长3m。上下横担之间垂直投影距离11m，中下横担之间垂直投影距离3.5m，上横担到地线横担垂直投影距离为3.5m。

(3)对于地线，58#引入的地线通过塔身引到附加横担上的地线金具挂点处，再由此挂点通过金具引出地线，与60#地线连通。

(4)对于导线，58#引入的边相导线通过上横担的绝缘子串后，直接接入下横担上方的绝缘子串，然后通过下横担与60#连接的绝缘子串引出;中相通过上导线绝缘子挂点2，引下到下导线绝缘子附加横担处，再通过中横担附加绝缘子跳线挂点，最后通过下横担中相导线绝缘子串挂点引出，与60#相连接。

2.2 新型钢管杆与传统跨越方式的比较

新型钢管杆与传统跨越方式进行比较，其它结构及基础部分的设计均按照文献［5］的标准进行。

根据计算机仿真结果，若采用传统跨越方案，则59#呼高需要48m，全高55m。

其中两种方案跨越永川局家属院均能满足设计规范要求，主要比较对永铁二线的交叉跨越，两种方案在年平工况条件下的断面如图3所示。

由图3结合计算结果可知:对于方案一，各种工况下58～59#地线距永铁二线导线最小距离为4.1m，对下方弱电线路最小距离为3.6m;方案二各种工况下58～59#地线距永铁二线地线最小距离为4.3m。两种方案均满足《规范》的要求。

图3 比较方案交叉跨越断面图

根据两种方案，从经济性和实用性进行了比较，其中经济性的比较如表1所示。

由表1结合现场实际情况可知，相对于传统高跨方案，采用新型钢管杆具有如下优点:

(1)从单基塔材料成本上节约了费用15.98万元，且新型钢管杆占地面积小，减少了征地赔偿的费用。

(2)采用新型钢管杆，在施工过程中无须对110kV永铁2线采取停电措施。若采用传统高跨方案，则需要对永铁2线进行停电，并在线下搭建临时施工钢架方能进行正常施工。新方案节约了施工时间，减少了施工难度，降低了施工费用。

2.3 新型钢管杆应用前景展望

研究结果表明:新型钢管杆完全满足《规范》中的所有要求，且能有效解决线路跨越和穿越的要求，在人口密集、走廊狭窄的地区具有广泛的应用价值，对今后的线路设计有良好的借鉴作用。

对今后此类异型杆塔的设计，展望如下:

(1)对于其它电压等级的线路杆塔，也可以采用本工程新型杆塔设计的思路，但需要重新根据各类电压等级所要求的电气距离进行校验，以满足《规范》的要求。

表1 两方案的比较

(2)对于同类电压等级，塔身更宽、横担更大的角钢塔和钢管塔，需要根据铁塔尺寸对其长度进行校验和修正，以满足《规范》的要求。

(3)对于穿越端，当档距较小的情况下，可以考虑档内不架设地线，以增大对穿越线及对地的安全距离。

(4)对于转角增大的情况，应进一步校验各相对塔身各部分的电气距离，适当地增加塔身尺寸或增加金具，如延长环等以确保满足规程规范的要求。

3 结论

(1)经理论与实践验证，新型钢管杆能满足一侧穿越、一侧跨越的双重需要，具有良好的工程应用和理论参考价值;

(2)相对于传统的高塔跨越方案，新型钢管杆能节约投资、减少施工及协调难度，具有经济性和实用性;

(3)对于其它电压等级和塔型的同类交叉跨越问题，本文的设计思路可以借鉴，但需根据相关规程规范校验其电气距离。

(4)对于转角或档距不同的情况，可以考虑通过采取增加或减少金具的方式来满足具体工程的需要。

［1］ 罗建明.钢管杆在城市输电线路中的应用［J］.农村电气化，2008，(6):10-11.

［2］ 涂崇巍，郭耀杰.钢管杆输电线路中K值的取值原则［J］.武汉大学学报:工学版，2008，(7):247-251.

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

［4］ 王骢，何顺华.SLCAD系统在线路平断面图测量中的应用［J］.电力建设，1998，(11):40-42.

［5］ 张殿生.电力工程高压送电线路设计手册(第二版)［M］.北京:中国电力出版社，2002.