220 kV某线铁塔横担变形分析

田 赟，冯李军，李永健

（1.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001；2.国网山西省电力公司电力调度控制中心，山西 太原 030001；3.国网太原供电公司，山西 太原 030012）

220 kV某线铁塔横担变形分析

田 赟1，冯李军2，李永健3

（1.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001；2.国网山西省电力公司电力调度控制中心，山西 太原 030001；3.国网太原供电公司，山西 太原 030012）

对220 kV某线输电铁塔横担变形事故进行了综合分析。对铁塔地质变化情况进行了检查，对铁塔横担结构主材和辅材抽样进行了材质综合分析。结果表明，由于铁塔地基施工前未采取回填土沉降处理，导致铁塔不均匀沉降，引起横担材料扭曲变形，冬季气温骤降材料脆化严重，因此引起塔材撕裂。

铁塔；横担；材料

0 引言

某公司输电运检室巡视220 kV某线时发现119号塔一回侧下线和中线横担塔材变形，部分塔材撕裂，二回侧下线横担部分塔材撕裂，双回线路小号侧导线均已拉直无弧垂。该线路为东西走向，杆塔型号为220SDJF-27耐张铁塔；导线型号，2×JL/G1A-400/35；地线型号，两侧地线均为OPGW-2S1/36B1；绝缘配置，2×20LXHY-120。小号侧118号为四回路耐张铁塔，前侧挡距236 m，后侧挡距190 m；基础全埋深4.4 m。为分析事故原因,首先对铁塔塔材情况和地质变化情况进行了检查，对安装记录和运行拉线调整工艺等技术资料进行了审查,对铁塔横担结构主材和辅材抽样进行了材质综合分析，研究失效原因，并提出防范措施。

1 现场情况分析

缺陷发现后，运检室立即进行现场勘测，并利用无人机对现场进行全景飞巡，检查地质变化情况。

1.1 杆塔塔材情况

如图1所示，119号一回侧下线横担塔材扭曲变形，部分塔材撕裂，一回侧中线横担塔材变形；二回侧下线横担塔材变形，部分塔材撕裂。

图1 1回下线横担塔材变形、撕裂情况

图2 2回拆下横担塔材变形情况

1.2 基础及地形地貌情况

杆塔基础情况：现场人员分别对涉及的117号和118号四回路塔、横担变形的119号双回路塔共计3基杆塔基础检查，其中保护帽无裂纹，运行良好，基础周边无开挖取土施工，并进行操平测量。

如表1所示，118号四回路塔D腿明显下沉，杆塔向东北方向倾斜，119号塔C腿下沉严重，杆塔向西北方向倾斜，相邻两基杆塔反向倾斜造成导线弧垂受力拉紧，直至导致119号塔横担、塔材变形、撕裂。

表1 杆塔操平记录cm

1.3 横担材料分析

选取2回下线变形横担主材和辅材各1块。根据提供的铁塔设计资料，铁塔构建主材为Q345，级别为B级，编号为1。铁塔构建辅材为Q235，级别为B级，编号为2。在1号和2号样品上分别取样进行化学成分分析和拉伸试验。

1.3.1 化学成分分析

分别在1号、2号样品上取样进行化学成分分析，结果如表2所示。

表2 化学元素分析结果

从试验结果可知1号试样5类化学元素含量满足GB/T1591—1994[1]标准对Q345的要求。

从试验结果可知2号试样5类化学元素含量满足GB/T700—2006[2]标准对Q235的要求。1.3.2 机械性能试验

在变形横担主材和辅材垂直面上各取2个试样，加工成条状试样，按GB/T228.1—2010标准进行拉伸试验结果如表3所示。

表3 拉伸试验结果(20℃)

从机械性能的试验结果可看出1号试样的机械性能满足GB/T1591—1994标准的要求，2号试样的机械性能满足GB/T700—2006标准的要求。

2 原因分析

2.1 铁塔地形

利用无人机飞巡现场时发现，在119号C腿方向20 m处，地面有明显裂缝、塌陷情况。资料显示，2006年以前119号、118号杆塔所在位置实际为沟堑地形，且当时为垃圾场，后城市建设，该沟堑回填，但地面下方均为垃圾，出现坍塌地区为原垃圾场边界。

经缺陷特征和地形分析，2002年开始大面积回填建筑垃圾，2006年119号塔位回填完毕，判定该基杆塔基础下方土质多为垃圾，土壤较为松软，施工前未采取针对回填土的沉降处理，打基础时缺少对周围土质的分析处置[3-4]。随着地表近5年的沉降，造成铁塔基础下沉不断增加，导致杆塔倾斜，导线瞬间受力拉紧，将横担塔材扭曲变形，螺栓眼处撕裂。

2.2 材料性能

巡视人员发现缺陷前最近一次巡视时间为2017年1月5日，线路运行正常，2017年2月22日巡视中发现杆塔横挡撕裂，塔材在短期内发生变形。1月该地区频繁降雪，气温骤降。铁塔主材和辅材分别为Q345和Q235，在温度为-30～-40℃时，角钢冲击吸收能量不足10 J，材料脆化严重，材料断裂属于一次性快速低温脆性断裂[5]。在低于-37℃时，外界轻微影响即造成塔材撕裂，发生低温脆断[6-8]，这是本铁塔实效的主要内因。如图3所示，失效塔材在角钢螺栓孔处应力集中，先出现裂纹，裂纹向塔材基体延伸。

图3 2回下线横担塔材螺纹开裂

2.3 运行经验

运行巡视单位在排查地质隐患时，只侧重采空区、边坡距离不足、塌方等问题，而对类似回填后的地质变化观测重视不足，缺少相关运行经验。巡视技巧有待改进，对于孤立挡导线弧垂变紧未能及时发现或未能及时分析原因。

3 结论及解决措施

3.1 结论

a）由于铁塔地基为垃圾回填区，施工前未采取回填土沉降处理，导致铁塔不均匀沉降，引起横担材料扭曲变形。

b）气温骤降材料脆化严重，引起塔材撕裂。

3.2 解决措施

a）加强该区域设备监测，缩短巡视周期，编制测量计划，安排每周一次的基础沉降操平监测，配合停电放松导地线弧垂。

b）新增杆塔倾斜监测，实时监测铁塔倾斜程度，及时上报相关数据。

c）对于高寒环境中运行的铁塔，设计时应尽量选择低温韧性好的材料，或改变铁塔结构，选择抗极端自然灾害能力强的铁塔。

[1] 中国钢铁工业协会.低合金高强度结构钢：GB/T 1591—1994[S]．北京：中国标准出版社,1995.

[2] 中国钢铁工业协会.碳素结构钢：GB/T 700—2006 [S]．北京：中国标准出版社,2007.

[3] 师万科.高压输电线路铁塔基础施工的质量控制措施 [J].城市建设理论研究，2015,5(31).

[4] 金向涛.输电线路铁塔基础施工质量控制策略分析 [J].华东科技，2013,(23)：222-223.

[5] 樊彬彬,陈红冬,刘纯.500 kV输电线路铁塔横担变形材质检测及失效分析 [J].湖南电力,2009,29(4)∶18-22．

[6] 常建伟，李凤辉，徐德录，等．输电铁塔主材低温实效分析[J].电力建设,2012,33(3)∶86-88.

[7] 张少军，王艳波.输电线路杆塔用Q420、Q460高强钢低温脆性试验研究 [J].内蒙古电力技术,2010,28(5)∶5-8.

[8] 武延民，王元清，石永久.低温下结构钢材脆性断裂发生条件下的试验分析 [J].低温建筑技术,2003(4)∶5-6.

Deformation Analysis of a 220 kV Transmission Line Tower Beam

TIAN Yun1,FENG Lijun2,LI Yongjian3
（1.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi030001,China;2.State Grid Shanxi Electric Power Dispatch and Control Center,Taiyuan,Shanxi030001,China;3.State Grid Taiyuan Power Supply Company,Taiyuan,Shanxi030012,China）

A beam deformation accident of a 220 kV transmission tower is analyzed comprehensively.The geological changes of the tower were checked,and the materials used in the beam were analyzed synthetically.The analysis results show that the deformation was caused by tower settlement due to lack of backfill for foundation.Besides,lowtemperature in winter leading to materials brittleness is the other reason.

iron tower;beam;materials

TM753

B

1671-0320（2017）05-0037-03

2017-04-10，

2017-07-27

田 赟（1986），女，山西定襄人，2011年毕业于太原理工大学材料加工工程专业，硕士，工程师，研究方向为电网金属材料分析；冯李军（1985），男，山西长治人，2011年毕业于西安交通大学高电压专业，硕士，工程师，研究方向为电网调度控制运行；李永健（1984），男，山西介休人，2009年毕业于山西大学电气工程专业，工程师，研究方向为输配供电。