110kV輸電線路設(shè)計關(guān)鍵點探討

彭藝全

摘 要：簡要敘述了110 kV輸電線路設(shè)計中的關(guān)鍵點，即桿塔基礎(chǔ)、桿塔、輸電線路施工圖和導(dǎo)線應(yīng)力弧垂等方面的相關(guān)內(nèi)容，以期為日后相關(guān)工作提供必要的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：輸電線路；設(shè)計關(guān)鍵點；桿塔；導(dǎo)線

中圖分類號：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.150

導(dǎo)線是用來傳遞電流的，同時，它也可用來輸送電能；地線是將雷擊到導(dǎo)線時所產(chǎn)生的雷電電流引向大地，用來保護(hù)線路免遭大氣經(jīng)過時對電壓造成的破壞；桿塔是用來支撐導(dǎo)線和地線的，使導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與地線、導(dǎo)線與桿塔、導(dǎo)線與大地、公路與鐵軌和水面與通信線路等被跨越測的物體之間保持一定的安全距離；絕緣子的作用是用來固定導(dǎo)線，使導(dǎo)線與桿塔之間保持絕緣狀態(tài)；金具在架空送電線路中主要起到了支持、固定、連接、接續(xù)、調(diào)節(jié)和保護(hù)的作用；拉線的作用是加強(qiáng)桿塔基礎(chǔ)的強(qiáng)度，承擔(dān)外部荷載的作用力，以減少桿塔材料的消耗量，降低桿塔造價；桿塔基礎(chǔ)是將桿塔固定于地下，保證桿塔不發(fā)生傾覆。

1 桿塔基礎(chǔ)

在桿塔的地下部分，用于穩(wěn)定桿塔的裝置叫作基礎(chǔ)。它的作用是將桿塔、導(dǎo)地線荷載傳到土壤中，并承受導(dǎo)地線、斷線張力等發(fā)生的上拔、下壓或傾覆力。桿塔基礎(chǔ)分為電桿基礎(chǔ)和鐵塔基礎(chǔ)兩大類。電桿和拉線適合使用預(yù)制配式的基礎(chǔ)；鐵塔適合采用現(xiàn)場澆筑的鋼筋和混凝土基礎(chǔ)或者混凝土基礎(chǔ)。在必要時，應(yīng)優(yōu)先采用原狀基架空輸電線路結(jié)構(gòu)。它包括巖石的基礎(chǔ)、機(jī)擴(kuò)樁的基礎(chǔ)、掏挖（半掏挖）的基礎(chǔ)、爆擴(kuò)樁的基礎(chǔ)和鉆孔樁的基礎(chǔ)等。

2 桿塔

桿塔是支持導(dǎo)線和避雷線及其附件的支持物，它可以保證導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與地線、導(dǎo)線與地面或交叉跨越物等有足夠的安全距離。

可按照桿塔在線路上的作用和受力分將其分為直線桿塔、承力桿塔和特種桿塔。

2.1 直線桿塔

直線桿塔是以懸掛的方式支持導(dǎo)地線，支承導(dǎo)地線的重力和作用在它們上面的風(fēng)力，但是，它不承受導(dǎo)地線張力，并且布置在線路直線上。直線桿塔又稱為中間桿塔，可將其分為普通直線桿塔、換位直線桿塔和跨越直線桿塔。

2.2 承力桿塔

承力桿塔是以錨固的方式支持導(dǎo)地線，除了要支承導(dǎo)地線的重力和風(fēng)力外，還要承受導(dǎo)地線張力。承力桿塔可分為以下幾種：①耐張桿塔。它的作用是對線路分段，承受斷線張力，控制事故范圍，同時，便于施工和檢修。②轉(zhuǎn)角桿塔。它用于線路轉(zhuǎn)角處，在正常情況下，承受著導(dǎo)地線的轉(zhuǎn)角合力，并在事故斷線的情況下承受斷線張力。③終端桿塔。它用于線路起止兩端，允許帶有轉(zhuǎn)角，符合耐張桿塔的受力條件，并且經(jīng)常承受導(dǎo)地線一側(cè)的張力。

3 輸電線路施工圖

輸電線路施工圖是各項設(shè)計原則和設(shè)計思想的具體體現(xiàn)，是輸電線路施工的依據(jù)，也是輸電線路運行和檢修的重要技術(shù)指標(biāo)。一般來講，輸電線路施工圖包括以下5部分。

3.1 總體部分

總體部分包括線路路徑圖桿塔一覽圖、桿塔使用條件一覽表、線路桿塔明細(xì)表、線路平斷面圖、線路換位圖和通信線路平行關(guān)系圖等。

線路路徑圖是通過測量最終確定線路的走向圖，一般繪于1/50 000或1/100 000的地形圖上，圖上繪出了線路起點、終點、轉(zhuǎn)角度數(shù)和中間經(jīng)過的位置。它對線路施工中的器材堆放、運輸，工地布置和線路運行中巡線、檢修工作的安排起到了一定的指導(dǎo)作用。桿塔一覽圖和使用條件一覽表提出了全年所使用的桿塔型號高度和使用條件，并給出了全線所使用各種型號桿塔的數(shù)量。

3.2 導(dǎo)線部分

導(dǎo)線部分包括導(dǎo)線避雷線機(jī)械特性曲線圖、安裝曲線圖和特殊耐張段安裝表等。這些圖是施工人員在安裝導(dǎo)線和避雷線的緊線時，確定觀測弧垂的依據(jù)，同時，它也是驗收和運行檢查的依據(jù)。

3.3 桿塔部分

桿塔部分主要包括桿塔加工圖和組裝圖。加工圖是桿塔制造廠加工的依據(jù)，組裝圖是現(xiàn)場施工人員組裝的依據(jù)。

3.4 基礎(chǔ)部分

基礎(chǔ)部分包括基礎(chǔ)施工圖和組裝圖。

3.5 絕緣子金具部分

對于輸電線路絕緣子金具附件的組裝方式，只要線路上有的都應(yīng)有組裝圖。比如，懸垂絕緣子串組裝圖、耐張絕緣子串組裝圖和防震錘安裝圖等，這些都是施工時使用的。

4 導(dǎo)線應(yīng)力弧垂分析

4.1 導(dǎo)線應(yīng)力概念

懸掛在2個基桿塔中間之一檔的導(dǎo)線，在自重、冰重和風(fēng)壓等荷載的作用下，任意一個橫截面上都有一部分內(nèi)力存在。由材料力學(xué)中關(guān)于應(yīng)力的定義可知，導(dǎo)線應(yīng)力指的是導(dǎo)線單位橫截面上的內(nèi)力。因為導(dǎo)線上的荷載量是沿著導(dǎo)線的長度均勻分布的，因此，一檔導(dǎo)線上每個點的應(yīng)力是不相同的，而且在導(dǎo)線上，某點應(yīng)力方向與導(dǎo)線懸掛曲線上該點的切線方向是相同的。由此可知，在一檔導(dǎo)線上，其導(dǎo)線最低點的應(yīng)力方向應(yīng)該是水平方向。因此，在導(dǎo)線的應(yīng)力和弧垂分析中，除了需特殊解釋和指明的情況外，導(dǎo)線應(yīng)力應(yīng)該都是指事檔內(nèi)導(dǎo)線最低點處的水平應(yīng)力，常用σ0表示。

4.2 導(dǎo)線機(jī)械特性曲線

在線路設(shè)計中，為了校驗導(dǎo)線、避雷線的各種距離，校驗導(dǎo)線、絕緣子、桿塔和基礎(chǔ)的荷載，需要計算各種氣象條件下導(dǎo)線的應(yīng)力，有時還需要計算導(dǎo)線的弧垂。

導(dǎo)線（避雷線）的機(jī)械特性曲線計算是根據(jù)一定的設(shè)計條件，計算出臨界檔距，利用導(dǎo)線狀態(tài)方程式和弧垂公式，求出其他氣象條件和檔距時的應(yīng)力和弧垂。

4.3 導(dǎo)線應(yīng)力弧垂計算和曲線繪制

4.3.1 曲線繪制步驟

應(yīng)力弧垂曲線的計算項目如表1所示。

應(yīng)力弧垂曲線的繪制步驟是：①導(dǎo)線最大弧垂發(fā)生在最大垂直比載時，這時，應(yīng)計算覆冰、無風(fēng)氣象下的弧垂；②安裝氣象下的弧垂則按照無風(fēng)無冰計算。

4.3.2 應(yīng)力弧垂曲線的計算步驟

應(yīng)力弧垂曲線的計算步驟是：①確定工程所采用的氣象條件；②依據(jù)選用的架空線規(guī)格，查取有關(guān)參數(shù)和機(jī)械的物理性能；③算出臨界檔的距值，并且判斷有效的臨界距離，并控制氣象條件；④判斷最大弧垂出現(xiàn)時的天氣條件；⑤把控制條件作為已知狀態(tài)，使用狀態(tài)一的方程式計算出不一樣的檔距和在各類天氣條件下架空線所體現(xiàn)的應(yīng)力和弧垂值；⑥按照一定的比例繪制應(yīng)力弧垂曲線。

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〔編輯：白潔〕

Abstract： This paper describes the design of the 110 kV transmission line in the key points， namely related content tower foundation， tower， transmission line construction drawings and wire sag stress， etc.， in order to provide the necessary reference for future related work.

Key words： transmission line； design key points； tower； wire