110kV输电线路典型设计方案及优化

谢先宗 谭友文

摘 要：文章对110kV输电线路典型设计的主要内容以及分类模块进行了介绍，重点分析了包括导线和地线、绝缘配合和塔头布置在内的主要设计条件，最后对杆塔结构方面上的优化以及一些主要的技术优点等进行了详细的分析和叙述。

关键词：典型设

近年来，我国社会经济方面迅速发展，与此同时，由于社会发展使对电力的需求量同样随之逐渐增大，有关部门的预测，在2020年的时候，我国新增装机的数量将达500GW。在现阶段以及今后相对当长的一段时间以内，我国电网的建设建设还有发展任务均会面临很大的挑战。规模如此之大的电网发展以及建设，非常有必要对其实行集约化的管理形式，使其规模优势能够得到充分的发挥，同时使得其资源利用率以及电网工程的管理还有建设效率都得到显著提升[1]。

1 110kV输电线路典型设计的内容及模块分类

1.1 主要设计内容

输电线路其最主要造价是由基础、导线以及杆塔这三部分构成。这其中地形以及地貌会对基础的造价造成很大的影响，需要充分考虑塔位的具体情况，在实际情况的基础之上对其进行设计；而气象条件、地形条件以及导线截面决定了输电线路杆塔的设计，绝大部分杆塔的结构形式都是能够通用的。按照上述的这些特点，文章中需要设计的主要内容就是针对某特定气象条件、地形条件以及导线截面条件下，进行标准化杆塔的典型设计。

1.2 设计模块的划分及其编号

根据有关设计模块分类的一些特定的原则，文章设计的110kV输电线路典型设计总共分为15个模块（A-O），另外双回路角钢塔总共有39种塔型以及单回路总共有39种塔型，最后还有钢管杆总共18种塔型。

2 典型设计主要设计条件

2.1 导线以及地线

文章设计的110kV典型设计中使用到的导线结构型式按照GB1179-1999标准来执行。其中导线型式（钢芯铝绞线）为LGJ-300/40和LGJ-240/30，地线型式（铝包钢绞线）为JLB1-95。

2.2 绝缘配合

绝缘配合主要考虑以下几个方面的问题：

（1）绝缘配合原则

通常情况下线路在绝缘设计的时候主要的考虑对象还是防止污染，按照工程经验，本次设计中涉及到的大多数线路所处的环境为Ⅱ级污染区，所以在设计的过程中，按照Ⅱ级污秽区来实施绝缘配合设计。对于同塔双回路而言，在实际情况中闪电很有可能同时雷击2个回路，根据有关经验，需要对2回路之间的绝缘水平实施调整，采取平衡高绝缘配置的形式，采用这种方法可以减小甚至避免由于雷击攻击塔顶而导致双回路同时出现跳闸事故的发生。

（2）确定绝缘子片数

绝缘子片数的选择需要按照工频电压的泄漏距离以及有关的规定来确定，其中对于同塔双回路我们可以采取平衡高绝缘的形式，所以一定要适当的增加有关的绝缘子片数以确保安全。绝缘子片数具体如表1所示。

（3）选择空气间隙

在选择空气间隙的时候，需要根据有关的规定和规程来进行选择，如果是采取平衡高绝缘的形式，那么空气间隙则需要根据配合系数对其进行修正，其中空气间隙值具体情况如表2所示。

2.3 塔头布置

对于单回路直线塔来说，如果是在平地那么使用猫头型或者酒杯型的塔头就足够了，但是如果是在山地上，就必须要考虑到风偏开方等这些外部的影响因素，基于此可以选择使用猫头型。而对于文章中所提到的猫头塔，就是指在原有的“宽脸猫”的原型对边中导线垂直距离的差值进行扩大。

3 杆塔结构优化

3.1 优化塔身隔面

铁塔在设计的过程中，需要根据有关的要求进行设计，在铁塔塔腿以及塔顶的顶部横截面位置、直接受到扭转力的横断面位置以及塔身变坡的横断面位置必须要设置横隔面以确保安全。在一定条件下，一般而言设置的横隔面距离不大于5倍的平均宽度，同时还要小于4个主材分段。另外一个方面横隔面其几何形状对铁塔重量也有着显著地影响，如果塔身的断面比较小，那么采取十字交叉形式就足够了。

3.2 优化塔身坡度

通常情况下铁塔重量受塔材布材以及塔身坡度的影响非常之大，而铁塔的自身重量又会对基础的作用力、斜材的规格等有着非常显著地影响。在文章的设计中，针对每一种塔型而言，都是在特定的荷载情况下来对其进行计算并设计的，对塔身坡度实施了多种方案的组合优化，对不同组合塔身的重量都进行了详细的计算，最后对所有的计算重量进行比较，从而获得铁塔的最佳坡度。

3.3 优化节点连接

节点构造毫无疑问是设计过程中的一个非常重要的环节，铁塔真型在试验的过程中发生破坏通常情况下和节点构造不合理有着非常紧密的关系。文章的设计强化了对铁塔节点的连接、连接杆件的夹角、杆件的构造长度、角钢两面的连接等很多方面的计算研究，以此来确保节点实现连接的最优化。

3.4 主材布置、节间优化

在确定完铁塔的塔身的坡度、塔头的尺寸以及规划的高度之后，铁塔塔身斜材的布置以及主材节间的布置它们两者之间是相互影响、相互关联的关系。根据经验，为了使得主材的受力能够更加均匀，在计算的过程中可以考虑以下两点：（1）调整塔身交叉斜材，这样使得塔身交叉材尽可能少的出现同时受压的情况，最好是不出现，毫无疑问这样可以降低斜材的规格。（2）对主材的计算长度进行调整。选择构件规格的时候需要考虑所承担的内力，另外还要考虑构件长度。如果假设内力保持不变，那么规格和构件的长度之间是具有正比例的关系的，调整同段主材计算长度，把那些受力比较大的节间进行压缩采用这种方式使得主材规格减小。

3.5 优化传力线路

对力的传递路线进行优化，不仅可以减小塔重，同时还会在很大程度上影响杆塔其结构的稳定性。所以文章中设计的110kV输电线路典型设计优化了传力线路。斜材是另外一个对塔重有较大影响的重要因素，所以文章在设计的时候在塔头的适当位置配置了”K”型结构斜材，可以减低由于斜材同时受压而造成的影响。

4 结束语

电网的经济稳定运行是减小供电成本的最为有效的途径。选取合适的110kV输电线路典型设计的优化方案，能够获得良好的社会效益和经济效益。电力设计者除开采用各种管理措施和技术措施外，还要求结合电网实际需求进行优化设计，以提升输电线路的输电以及供电能力。

参考文献

[1]陶红华.110kV输电线路典型设计方案应用及优化[J].企业技术开发，2013（17）：116-117.

[2]王小松，李金超.110kVSJ42转角塔塔头的优化[J].天津电力技术，2010（4）：21-23.