淺談110KV～220KV輸電線路鐵塔設(shè)計(jì)

張海峰

摘要：此次設(shè)計(jì)對(duì)110KV～220KV的輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，對(duì)塔頭的間隙、塔頭的結(jié)構(gòu)形式、塔身坡度以及材料的布置方式都進(jìn)行了設(shè)計(jì)。并根據(jù)實(shí)際案例進(jìn)行了系統(tǒng)分析，以期為相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供幫助，促進(jìn)110KV～220KV輸電線路鐵塔設(shè)計(jì)更加規(guī)范。

關(guān)鍵詞：高壓線路；鐵塔設(shè)計(jì)；技術(shù)要點(diǎn)

高壓線路的建設(shè)關(guān)系到國計(jì)民生，關(guān)系到生產(chǎn)生活，而輸電線路鐵塔作為高壓運(yùn)行系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)更不容忽視。因此，明確輸電線路鐵塔設(shè)計(jì)要點(diǎn)，建設(shè)更加完善的輸電線路系統(tǒng)十分必要。

一、110KV～220KV輸電線路鐵塔設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.導(dǎo)線的選擇

高壓電路導(dǎo)線架設(shè)在高空中，要承受自身重量以及外界環(huán)境對(duì)導(dǎo)線的重量，因而導(dǎo)線要具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的電氣性能。鋼芯鋁絞線因其強(qiáng)度好，且傳輸損耗率低，所以得到廣泛應(yīng)用。220KV及以上的輸電線路采用分裂導(dǎo)線，具體對(duì)導(dǎo)線的要求有：①導(dǎo)線必須符合《110～750KV架空輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；②導(dǎo)線具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)緊密；③導(dǎo)線表面光滑，無外露，且內(nèi)部無雜質(zhì)。

2.線路路徑設(shè)計(jì)

輸電線路設(shè)計(jì)合理與否很大程度上取決于線路路徑設(shè)計(jì)是否合理。該階段包括工程的可行性、技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性以及整個(gè)工程系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。路徑設(shè)計(jì)包括圖紙上選線以及實(shí)際考察選線。圖紙上進(jìn)行選線就是相關(guān)設(shè)計(jì)人員依據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并依靠獲得的外部數(shù)據(jù)資料（地理狀況、天氣特征、水文、交通特征等）在圖紙上畫出相應(yīng)的線路規(guī)劃設(shè)計(jì)圖，在規(guī)劃時(shí)盡量避開一些大的基礎(chǔ)設(shè)施和建筑，以免影響建設(shè)。同時(shí)在進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)還要充分考慮到整個(gè)工程的造價(jià)問題，盡量選擇較短的建設(shè)路線，從而節(jié)約建設(shè)成本。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察布線時(shí)，要與圖紙相結(jié)合，并充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，切實(shí)根據(jù)具體工程施工要求進(jìn)行準(zhǔn)確選址，這個(gè)過程關(guān)系到工程的建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)合理性，因此，需要更加謹(jǐn)慎，不僅要避免在不良地質(zhì)上進(jìn)行工程建設(shè)，同時(shí)還要盡量減少田地的使用，使工程建設(shè)符合各方面利益。

3.桿塔設(shè)計(jì)

桿塔設(shè)計(jì)首先要考慮的是桿塔建設(shè)的造價(jià)和施工時(shí)間，同時(shí)，也要對(duì)建設(shè)過程中的安全問題充分考慮。另外，在桿塔設(shè)計(jì)時(shí)也要盡量采用已經(jīng)運(yùn)行過并取得良好效益的桿塔結(jié)構(gòu)，比如貓頭型塔、傘形塔等，都是結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，并且取得很好經(jīng)濟(jì)效益的桿塔結(jié)構(gòu)，如果要采用新型塔一定要進(jìn)行充分考察、研究，以減少不必要的損失。

二、工程概況

本鐵塔工程設(shè)計(jì)建設(shè)在我國南部丘陵地區(qū)，平均海拔在800m左右，線路全長25km。根據(jù)國家電網(wǎng)制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)《110～750KV架空輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》要求，110～220KV輸電線路的基本風(fēng)速、基本冰厚重現(xiàn)期為30年。根據(jù)相關(guān)氣象報(bào)告顯示，設(shè)計(jì)本地區(qū)最大風(fēng)速30m/s，風(fēng)速的基準(zhǔn)高度為10m，20mm冰區(qū)線路長度為20km，30mm線路長度5km。本設(shè)計(jì)以220KV單回路為建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)討論單回路鐵塔的建設(shè)和設(shè)計(jì)完善。

三、設(shè)計(jì)施工規(guī)劃

1.塔頭設(shè)計(jì)

本工程中220KV電路20mm冰區(qū)導(dǎo)線采用2×JL/G1A-240/40鋼芯鋁絞線，30mm冰區(qū)導(dǎo)線采用2×JLHA1/G1A-240/40鋼芯鋁合金絞線，此單回路線路20mm冰區(qū)選用2B1X3模塊單回路鐵塔；30mm冰區(qū)采用本公司設(shè)計(jì)鐵塔。

2.30mm冰區(qū)桿塔形態(tài)設(shè)計(jì)

供電線路桿塔設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容是做好桿塔的水平檔距和垂直檔距。由于現(xiàn)在輸電線路走廊的障礙物逐漸增多，所以也適當(dāng)?shù)脑黾恿宿D(zhuǎn)角塔的應(yīng)用，同時(shí)，轉(zhuǎn)角塔的塔重也與轉(zhuǎn)角度數(shù)有很大關(guān)系，通常情況下轉(zhuǎn)角越大，桿塔就越重，所以本設(shè)計(jì)中30mm冰區(qū)單回路直線塔采用ZBD3酒杯型鐵塔，導(dǎo)線水平排列；單回路轉(zhuǎn)角塔采用JD3酒杯型鐵塔，導(dǎo)線水平排列，適用于0°～30°的線路轉(zhuǎn)角區(qū)間，以使轉(zhuǎn)角塔使用更加靈活，降低桿塔的投資。

3.桿塔荷載設(shè)計(jì)

根據(jù)《規(guī)定》中對(duì)桿塔荷載和組合的要求，本設(shè)計(jì)中直線塔的縱向力取單根導(dǎo)線張力的50%，經(jīng)過山丘的部分線路，縱向力取單根導(dǎo)線張力的40%，而耐張塔部分的導(dǎo)線和地線張力取最大張力的100%，以保證桿塔荷載達(dá)到要求。另外，本設(shè)計(jì)中直線塔的導(dǎo)線掛線方式采用前、中、后三點(diǎn)掛線方式，且前后兩掛點(diǎn)的荷載按6：4分配。

4.絕緣配置

依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)定，在本鐵塔上進(jìn)行絕緣設(shè)計(jì)，以保證鐵塔上的線路能夠可靠安全運(yùn)行。在本設(shè)計(jì)中220KV線路的絕緣設(shè)計(jì)主要是為了防污，絕緣子選用100KN級(jí)的合成絕緣子，爬電距離為7000mm，并在絕緣子兩端安裝均壓環(huán)，起防雷、避雷的作用。而在耐張塔采用雙聯(lián)18片70KN級(jí)的防污瓷絕緣子，爬電距離為400mm。另外，為達(dá)到更好的防雷效果，設(shè)置13°的防雷保護(hù)角。

5.塔頭的設(shè)置

本220KV線路30mm冰區(qū)單回路直線塔采用ZBD3酒杯型鐵塔，轉(zhuǎn)角塔采用JD3酒杯型鐵塔，直線塔的懸垂串按照Ⅰ型絕緣子串設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中，由于設(shè)置導(dǎo)線覆冰厚度最大為30mm，所以導(dǎo)線間的水平偏移設(shè)計(jì)為1.5m。而本設(shè)計(jì)中最小水平線間距離根據(jù)相關(guān)計(jì)算公式：D=Ki×Lk+U/110+0.65 fc∧0.5。

Ki——懸垂絕緣子串系數(shù)，I串取0.4；D——導(dǎo)線水平線間距離，m；

Lk——懸垂絕緣子串長度，m；U——輸電線路標(biāo)稱電壓，kV；

fc——導(dǎo)線最大弧垂，m。

四、本工程建設(shè)優(yōu)點(diǎn)

1.本設(shè)計(jì)雖只著重講解了220KV輸電線路鐵塔設(shè)計(jì)思路，但卻具有廣泛性，并且，本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路完全適用于110KV～220KV輸電線路的鐵塔設(shè)計(jì)，且由于本設(shè)計(jì)建設(shè)在桂林北部地區(qū)，覆冰嚴(yán)重，適合現(xiàn)階段大面積建設(shè)的風(fēng)電項(xiàng)目送出線路的區(qū)域情況，可以為很多地區(qū)的鐵塔設(shè)計(jì)做參考。

2.本設(shè)計(jì)對(duì)于提高用電安全有一定幫助。在塔頭的規(guī)劃設(shè)計(jì)方面，做了防污、防雷擊等準(zhǔn)備，并增加了相應(yīng)的絕緣配置，可以有效防止天氣對(duì)供電的影響。在桿塔荷載問題上，也按照相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)使用了最大荷載力，并且選取了較為完善的荷載設(shè)備，真正做到了設(shè)計(jì)的安全性。具體表現(xiàn)為，在設(shè)計(jì)時(shí)將導(dǎo)、地線的覆冰厚度和風(fēng)速做到了最大預(yù)估，充分考慮到了桿塔可承受的荷載，提高了線路的安全性。同時(shí)設(shè)置了地線保護(hù)角，提高了抗雷水平。又針對(duì)220KV線路主要的抗污性還設(shè)置了防污型絕緣子，以滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。另外，本設(shè)計(jì)還估計(jì)到風(fēng)偏問題，估計(jì)到了最小水平線間距，真正將整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行過程中可能發(fā)生的事故進(jìn)行了預(yù)估。

3.具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。本設(shè)計(jì)中30mm冰區(qū)單回路直線塔采用ZBD3酒杯型鐵塔，轉(zhuǎn)角塔采用JD3酒杯型鐵塔，有效增大了鐵塔的剛度，提高了桿塔的承受荷載，且施工簡(jiǎn)便，后期維護(hù)也相對(duì)簡(jiǎn)單，有效節(jié)約工程成本。

4.符合相應(yīng)的環(huán)保要求。工程中采用最小水平線間距來進(jìn)行布線，減少了導(dǎo)地線的使用，同時(shí)還設(shè)計(jì)了相應(yīng)的高塔，以跨越較高的樹木，這些措施都有效的減少了工程建設(shè)中的樹木破壞和建筑拆除。同時(shí)，設(shè)置高塔還能減少安全隱患，真正實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)保障了環(huán)境和人身健康安全。

結(jié)語

通過以上分析，可以明確的知道在輸電線路鐵塔設(shè)計(jì)時(shí)要考慮多方面。鐵塔建設(shè)效果，不僅受到外界因素的影響，同時(shí)還受到建設(shè)規(guī)劃的影響，因此，要想設(shè)計(jì)出更加經(jīng)濟(jì)、合理、高效的輸電線路鐵塔，需要設(shè)計(jì)人員不斷提高自身理論水平，豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)技術(shù)磨練，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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