220 kV輸電線路桿塔設(shè)計(jì)及材料選擇分析

張志峰

摘 要：220 kV輸電線路桿塔與架空導(dǎo)線的運(yùn)行存在密切的關(guān)系，同時(shí)，關(guān)系著220 kV輸電線路電能供應(yīng)水平。220 kV輸電線路的桿塔設(shè)計(jì)和材料選擇是一項(xiàng)重要的項(xiàng)目，因此，只有優(yōu)化桿塔設(shè)計(jì)、材料選擇，才能保障220 kV輸電線路的安全性、可靠性，促使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行水平。因此，以220 kV輸電線路為研究對(duì)象，分析了桿塔設(shè)計(jì)和材料選擇。

關(guān)鍵詞：220 kV；輸電線路；桿塔設(shè)計(jì)；轉(zhuǎn)角塔

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.112

隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，220 kV輸電線路成為主要的建設(shè)項(xiàng)目。電力企業(yè)為了保障220 kV輸電線路的安全和穩(wěn)定，積極強(qiáng)化桿塔建設(shè)，主要在桿塔設(shè)計(jì)、材料選擇方面進(jìn)行優(yōu)化和控制，以滿足220 kV輸電線路的運(yùn)行需求，進(jìn)而完善220 kV輸電線路的發(fā)展，確保220 kV輸電線路中的桿塔具有穩(wěn)定性、安全性，規(guī)避桿塔中潛在的隱患。

1 220 kV輸電線路的桿塔設(shè)計(jì)

根據(jù)220 kV輸電線路施工建設(shè)的現(xiàn)狀分析了桿塔設(shè)計(jì)。220 kV輸電線路桿塔設(shè)計(jì)集中體現(xiàn)在3個(gè)方面：①構(gòu)造設(shè)計(jì)。主要指桿塔的具體外形，按照220 kV輸電線路的需求設(shè)計(jì)桿塔的構(gòu)造，促使其符合線路的支撐需求，完善桿塔的構(gòu)造和布設(shè)，比較常見的桿塔塔形有“上”字型、叉骨型和“V”字型等。②強(qiáng)度設(shè)計(jì)。桿塔的強(qiáng)度需要以具體設(shè)計(jì)為主，一般情況下，220 kV輸電線路桿塔以設(shè)計(jì)強(qiáng)度分配混凝土的抗壓強(qiáng)度，分解組立塔為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，整體立塔為100%.如果桿塔基礎(chǔ)存在水平推力，強(qiáng)度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%.③優(yōu)化設(shè)計(jì)。用于完善桿塔設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)部分，比如橫擔(dān)選用一點(diǎn)埋式或二點(diǎn)埋式的布置形式，配合構(gòu)造和強(qiáng)度，找出桿塔設(shè)計(jì)中潛在的問題，提供細(xì)化的設(shè)計(jì)方式。目前，220 kV輸電線路桿塔設(shè)計(jì)中比較注重信息技術(shù)的應(yīng)用，這是桿塔設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。利用智能化的設(shè)計(jì)方式，可滿足220 kV輸電線路桿塔設(shè)計(jì)的基本需求。結(jié)合220 kV輸電線路中的桿塔設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)，可全面規(guī)劃桿塔設(shè)計(jì)。

1.1 積極引用新塔型

比如轉(zhuǎn)角塔，其在發(fā)達(dá)地區(qū)的使用比例達(dá)到30%. 逐步改進(jìn)220 kV輸電線路傳統(tǒng)的桿塔類型，轉(zhuǎn)角塔的角度改進(jìn)后為0°～20°、20°～40°、40°～60°和60°～90°，與以往傳統(tǒng)塔形基本不同。根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算的方式適當(dāng)調(diào)整桿塔設(shè)計(jì)，促使桿塔達(dá)到拓?fù)鋬?yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)。新塔型設(shè)計(jì)的實(shí)施需要依靠計(jì)算機(jī)，設(shè)計(jì)過程中不需要人為干預(yù)，這在很大程度上優(yōu)化了桿塔設(shè)計(jì)的方法。比如新塔型的載荷設(shè)計(jì)應(yīng)按照沖切破壞的方法驗(yàn)算，促使載荷滿足F1≤0.7βhpftamh，還能維護(hù)新塔型的抗拉強(qiáng)度、規(guī)避潛在的沖擊破壞、穩(wěn)定桿塔的椎體基礎(chǔ)和強(qiáng)化沖切破壞驗(yàn)算在新塔型中的應(yīng)用。

1.2 220 kV輸電線路桿塔的規(guī)劃

在水平檔距、垂直檔距的規(guī)劃方面，需要根據(jù)桿塔的實(shí)際情況，通過檔距設(shè)計(jì)滿足桿塔所處地形的需求，促使桿塔適應(yīng)多樣化的地形。正常情況下，桿塔塔型設(shè)計(jì)與實(shí)際存有偏差，設(shè)計(jì)參數(shù)要高于實(shí)際參數(shù)，影響了桿塔的規(guī)劃效益。因此，規(guī)劃水平檔距、垂直檔距應(yīng)滿足桿塔利用系數(shù)的需求。通過檔距控制，確保利用系數(shù)≈1.0，從而保障桿塔規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)效益和合理性，確保桿塔數(shù)據(jù)的真實(shí)性，以免影響桿塔規(guī)劃和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，確保桿塔設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

1.3 控制桿塔的制造模式

深入分析220 kV輸電線路桿塔的構(gòu)造圖，利用單線方法繪制桿塔設(shè)計(jì)中的零件，設(shè)計(jì)中盡量避免重復(fù)作業(yè)，并引入智能繪制的方法，積極優(yōu)化參數(shù)選擇，致力于連接桿塔生產(chǎn)線，應(yīng)用自動(dòng)化的設(shè)計(jì)方式，從而控制投資成本。

2 220 kV輸電線路桿塔的材料選擇

2.1 桿塔材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)

桿塔材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)有以下2點(diǎn)：①節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。桿塔材料的類型較多，且桿塔的性能要求高，應(yīng)落實(shí)材料選擇中的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，控制桿塔材料的用量，解決桿塔材料施工中的浪費(fèi)問題，比如《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》中例舉的Q235鋼、Q345鋼和鍍鋅粗制螺栓等。②性能標(biāo)準(zhǔn)。220 kV輸電線路桿塔在不同的地質(zhì)、氣候中，都應(yīng)保持相關(guān)的性能標(biāo)準(zhǔn)，比如復(fù)雜地質(zhì)下桿塔應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度，大風(fēng)環(huán)境中桿塔應(yīng)穩(wěn)定受力。

2.2 復(fù)合材料的選擇

復(fù)合材料的綜合性強(qiáng)，在強(qiáng)度、耐性和絕緣等方面都具有一定的優(yōu)勢(shì)。比較常見的復(fù)合材料為聚氨酯復(fù)合材料，其中，添加了玻璃纖維，以提高聚氨酯復(fù)合材料的性能。經(jīng)過試驗(yàn)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，聚氨酯復(fù)合材料的性能優(yōu)勢(shì)明顯。以聚氨酯為例，分析復(fù)合材料的選擇，由于220 kV輸電線路桿塔的設(shè)計(jì)難度高，所以，在選擇復(fù)合材料時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮3個(gè)問題：①復(fù)合材料在桿塔中的剛度問題。剛度性能關(guān)系著桿塔在220 kV輸電線路中的應(yīng)用效率，選擇具有剛度性能的復(fù)合材料，比如Q235鋼的抗拉、抗壓為215和205，Q345為310，295，Q420為380，360.應(yīng)維護(hù)復(fù)合材料中的鋼材性能，保障桿塔的穩(wěn)定性。②桿塔老化問題。桿塔老化對(duì)220 kV輸電線路的影響較大，且增加了桿塔應(yīng)用的成本，選用復(fù)合材料時(shí)需要考慮復(fù)合材料的使用年限，維護(hù)其在輸電線路中的應(yīng)用性能，從而提高桿塔的穩(wěn)定性。③環(huán)境適應(yīng)性問題。220 kV輸電線路位于室外環(huán)境中，受到環(huán)境的影響較大，比如雷雨、大風(fēng)天氣等，都會(huì)增加桿塔的壓力。因此，應(yīng)合理控制桿塔復(fù)合材料的選擇，以規(guī)避環(huán)境因素對(duì)桿塔的影響，從而體現(xiàn)復(fù)合材料在桿塔設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)束語

220 kV輸電線路是電網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，決定了電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量。通過對(duì)220 kV輸電線路的桿塔進(jìn)行設(shè)計(jì)，促使其滿足220 kV輸電線路的需求。220 kV輸電線路桿塔建設(shè)的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)和材料的選擇，因此，應(yīng)致力于提高桿塔運(yùn)營的安全性和質(zhì)量水平，加強(qiáng)桿塔的控制力度，避免其影響220 kV輸電線路的運(yùn)行，從而達(dá)到220 kV輸電線路高質(zhì)量運(yùn)行的目的。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕