110kV输电线路直线杆塔结构设计

周 哲

重庆电力设计院有限责任公司

1、110kV输电线路杆塔结构设计现状

输电线路杆塔主要是用来支撑架空输电线路和地线的关键设备，可以让输电线路和地面始终保持一定的安全距离。伴随我国开始组建高压网络体系，各种各样的新型输电技术开始投入应用，输电线路杆塔的建设数量也开始增多，杆塔结构得以优化，建设类型向高负荷化、大型化方向发展。和我国先进制造业的发展水平进行对比分析，现阶段杆塔设计的水平还非常低，达不到社会发展最新要求，因此必须深化技术改革，促进设备质量水平的提升。

2、110kV输电线路直线杆塔结构设计

2.1 塔杆结构型式及分类

作为架空线路中所使用的杆塔，可以根据其使用材料的材质进行分类，可分为钢筋混凝土电杆以及铁塔两种；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 杆塔优化设计

由于导线铁横担及横拉杆均有穿钉与电杆成整体结构，因此，通过提高导线铁横担及横拉杆安装高度，增大导线呼称高度以提升导线悬挂高度的办法不可行。杆塔改进的原则为：双杆布置形式、杆塔基础及拉线基础、拉线悬挂及布置形式、杆塔电气性能、机械性能及整体结构稳定性保持不变，只通过提高导线悬挂高度和改变导线悬挂的方式改进，并提升避雷线悬挂点。选用实心复合横担、复合绝缘子替代悬挂导线的铁横担及横拉杆、斜拉杆等组件，采用“边相复合横担+中相悬式复合绝缘子”的方式悬挂导线。两个边相各选用1只复合横担+1只棒形悬式复合绝缘子呈“∠”形布置。复合横担水平安装，固定在电杆适当高度，起到原边相导线铁横担的作用，用于支撑导线；棒形悬式复合绝缘子起斜拉杆的作用。中相选用2只棒形悬式复合绝缘子呈“V”形布置，并在杆塔顶端加装铁横梁，用于固定“V”形绝缘子串。为了保证杆塔整体的稳定性，在杆塔中部加装了铁横梁，以防止杆塔扭曲变形。改进设计后杆塔整体结构呈“H”形。在边导线保护角的核算中，应提高架空避雷线悬挂高度，将双避雷线悬挂点上移。规程规定：杆塔上避雷线对边导线的保护角一般为20°。使用复合横担后，导线悬挂点升高，保护角变小，为使其保护角满足防雷要求，应加长避雷线支架或缩短导线横担长度，但缩短导线横担长度无法满足电气绝缘间隙的要求。由于杆塔采用对称双避雷线，中导线位于2避雷线中央，因此，不必对中导线的保护角进行核算，只需考虑边导线。按照避雷线支架安装高度为2.7m，复合横担安装在原导线铁横担横拉杆位置以上1.5m处核算，边相导线保护角在避雷线保护范围内，导线悬挂高度约提升3.2m。

2.3 稳定性分析

杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分，主要对线路杆塔起稳定作用，防止杆塔在导线自重、风载、覆冰、断线张力等垂直荷载、水平荷载及其他外力作用下发生拔出、下压、倾覆等情况。改进设计后的杆塔承受的风荷载、覆冰荷载及导线避雷线张力等可变荷载没有变化，但承受的杆塔自重荷载、导线避雷线绝缘子金具的重力等永久荷载会因导线铁横担及拉杆等的取消而变小，即减小了垂直于地面方向的荷载，因此，作用于杆塔上的所有重力荷载(垂直荷载G)变小。杆塔改进设计后其整体结构和形式没有改变，杆塔、拉线基础也没有变动，因此，杆塔的稳定性也没有改变。

3、110kV输电线路杆塔结构的发展方向

在电力企业运行及发展的过程中，我国输电线路的杆塔结构设计仍然存在着一定的限制因素，所以在设计中也需要逐步深入，满足项目设计的整体需求。因此，在未来电力系统发展中需要有效优化输电线路杆塔结构优化设计的整体结构，并在设计方案优化中，需要做到以下几点内容：第一，在设计理论方法优化及完善中，需要引进先进的经验，通过对经验的总结，设计结合我国的杆塔结构设计方案，满足杆塔、塔基以及路线设计的一体化发展。第二，在荷载取值分析中，需要相关设计人员合理分析重动力分荷载取值的相关内容，将地形区域的复杂因素作为重点，选择创新性的项目整合资源，强化输电线路杆塔结构的优势性，从而为输电线路杆塔结构的优化提供支持，明确杆塔结构发展的基本方案。

总之，在输电线路杆塔结构优化设计中，需要满足因地制宜的项目设计结构，保证杆塔结构质量的可靠性、稳定性及科学性，为电力企业的运行及发展奠定稳定基础。

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