架空輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計中歐標(biāo)準(zhǔn)對比分析

謝靜 黃滿長 楊力

（中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計院有限公司湖南長沙410007）

架空輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計中歐標(biāo)準(zhǔn)對比分析

謝靜 黃滿長 楊力

（中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計院有限公司湖南長沙410007）

結(jié)合實際工程，對國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB50545-2010、DL/T5154-2012和歐標(biāo)EN50341-1進(jìn)行對比分析，分別從荷載計算和桿塔構(gòu)件設(shè)計兩方面進(jìn)行了分析對比，分析結(jié)果可為境外工程中采用國外標(biāo)準(zhǔn)提供參考。

架空輸電線路；歐洲標(biāo)準(zhǔn)；荷載；鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計

引言

國內(nèi)電網(wǎng)建設(shè)項目的發(fā)展日趨飽和，越來越多的國內(nèi)電力設(shè)計院及電網(wǎng)建設(shè)企業(yè)考慮自身發(fā)展，涉外項目工程日漸增加，了解和掌握國外標(biāo)準(zhǔn)，與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比分析，掌握其中的差異為境外工程提供設(shè)計服務(wù)顯的十分重要。

結(jié)合境外安哥拉soyo項目，分別從荷載計算和桿塔構(gòu)件設(shè)計兩方面，對中歐標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了仔細(xì)的對比分析。通過實例計算，對Catete-Viana 400kV線路中的Z1直線塔和J1耐張塔分別進(jìn)行了計算分析，分析計算結(jié)果可為以后的境外架空輸電線路工程提供參考。

1 中歐標(biāo)準(zhǔn)簡介

歐洲標(biāo)準(zhǔn)為CENELEC聯(lián)盟發(fā)布的歐標(biāo)總則“Overhead electrical lines exceeding AC 1 kV-Part 1:General requirements-Common specifications（EN 50341-1）”以及根據(jù)CENELEC成員國實際情況編寫的適合各成員國的歐標(biāo)分則“Overhead electrical lines exceeding AC 45 kV-Part 3：Set of National Normative Aspects（EN50341-3）”[2]。soyo項目采用了EN 50341-1和EN50341-3-17葡萄牙規(guī)范進(jìn)行鐵塔設(shè)計。

國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)-110～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范（GB 50545-2010）和架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定（DL/T 5154-2012），已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)大部分高壓架空輸電線路工程。

2 中歐標(biāo)準(zhǔn)差異

分別從荷載和構(gòu)件設(shè)計兩個方面對中歐標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對比分析。

2.1 荷載分析

中歐洲標(biāo)準(zhǔn)均考慮了風(fēng)荷載、覆冰荷載、安裝和維護(hù)、以及安全荷載等荷載工況；針對不同的荷載工況，如果計算荷載的方式有所不同，歐洲標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)荷載按極限風(fēng)計算，中國標(biāo)準(zhǔn)按基本風(fēng)計算；歐洲標(biāo)準(zhǔn)中的覆冰荷載考慮了與風(fēng)荷載的組合，中國標(biāo)準(zhǔn)中沒有考慮。

2.1.1 風(fēng)荷載

鐵塔風(fēng)荷載包括導(dǎo)地線風(fēng)荷載和塔身風(fēng)荷載，分別從風(fēng)荷載計算和不同風(fēng)向風(fēng)荷載分解兩方面對比分析。

（1）風(fēng)荷載計算對比

導(dǎo)地線風(fēng)荷載為桿塔設(shè)計風(fēng)荷載中重要部分之一，尤其是受主要受力桿件被風(fēng)荷載控制的直線塔及角度較小的耐張塔，導(dǎo)地線風(fēng)荷載計算的準(zhǔn)確對塔重影響較大。

從表1的對比分析中可知。

中歐標(biāo)準(zhǔn)中風(fēng)速的取用不同，導(dǎo)地線計算高度，高度對風(fēng)壓影響，考慮脈動風(fēng)影響等方面均有不同的規(guī)定，對風(fēng)向角度的規(guī)定不同，為90°的關(guān)系（即φ=90°-θ）；歐洲標(biāo)準(zhǔn)中考慮了風(fēng)向角度對塔身風(fēng)荷載的影響。

（2）不同風(fēng)向角度下風(fēng)荷載的分解

一般情況下，對風(fēng)荷載風(fēng)向角度考慮90°、60°、45°、0°（對應(yīng)歐洲標(biāo)準(zhǔn)中為0°、30°、45°、90°）四個風(fēng)向角度（見表2）。

2.1.2 事故工況荷載

事故工況斷線張力差對比見表3。

從表3中對比分析結(jié)果表明：

（1）國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中直線塔雙分裂導(dǎo)線考慮一相導(dǎo)線斷線，而歐洲標(biāo)準(zhǔn)中僅為單分裂斷線；

表1 中歐標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)地線風(fēng)荷載計算分析對比

表2 不同風(fēng)向角度下導(dǎo)地線風(fēng)荷載分解對比

（2）直線塔斷線張力差歐洲標(biāo)準(zhǔn)比國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)大，耐張塔斷線張力差國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)比歐洲標(biāo)準(zhǔn)大。

2.1.3 荷載工況組合及分項系數(shù)

歐洲標(biāo)準(zhǔn)中針對不同的安全等級，風(fēng)和覆冰工況的分項系數(shù)取值分別為1.0、1.2、1.4，中國標(biāo)準(zhǔn)均采用1.4；歐洲標(biāo)準(zhǔn)中安裝工況取1.5的分項系數(shù)，中國標(biāo)準(zhǔn)取1.4；歐洲標(biāo)準(zhǔn)中自重荷載取1.0，中國標(biāo)準(zhǔn)取1.2；歐洲標(biāo)準(zhǔn)中事故工況取1.0，中國標(biāo)準(zhǔn)取1.4。同時中國標(biāo)準(zhǔn)的安裝和斷線工況采用了0.9的組合系數(shù)。對比分析結(jié)果表明：

（1）事故斷線工況時國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的分項系數(shù)取值較歐洲標(biāo)準(zhǔn)大；（2）安裝工況時歐洲標(biāo)準(zhǔn)的分項系數(shù)取值較國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)大。

2.2 鐵塔構(gòu)件計算對比

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中桿塔構(gòu)件設(shè)計計算均分別從軸心受壓承載力，軸心受拉承載力，螺栓抗剪和螺栓孔承壓四個方面考慮。

3 計算實例

針對soyo項目400kV線路工程中的Z1直線塔、J1耐張塔分別根據(jù)中歐標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了設(shè)計計算。均無覆冰荷載；導(dǎo)線型號為AAAC-660，地線型號為OPGW-143。

3.1 荷載對比

（1）導(dǎo)地線風(fēng)荷載（見圖1～2）。

（2）塔身風(fēng)荷載

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)塔身風(fēng)荷載計算如表4。

3.2 構(gòu)件設(shè)計計算對比

進(jìn)行中歐規(guī)范的構(gòu)件承載力對比分析，以下表列出Z1，J1的主要構(gòu)件承載力。

圖1 中歐標(biāo)準(zhǔn)中Z1導(dǎo)線大風(fēng)工況時計算對比圖

圖2 中歐標(biāo)準(zhǔn)中Z1地線大風(fēng)工況時計算對比圖

表4 塔身風(fēng)荷載設(shè)計值計算對比-0°風(fēng)

表5 中歐標(biāo)準(zhǔn)中構(gòu)件承載力計算對比（單位：kN）

歐洲標(biāo)準(zhǔn)中構(gòu)件承載力比國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)高，一般在7～20%之間。

4 結(jié)論

（1）中歐標(biāo)準(zhǔn)中考慮的荷載工況基本一致，但各荷載工況計算有差異。

（2）中國標(biāo)準(zhǔn)中地線水平力和導(dǎo)地線縱向力比歐洲標(biāo)準(zhǔn)大。

（3）構(gòu)件承載力計算對比分析表明：歐洲標(biāo)準(zhǔn)中構(gòu)件承載力比國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)高，一般在7～20%之間。

[1]EN 50341-1 Overhead electrical lines exceeding AC 1 kV—Part 1：General requirements—Common specifications[S].CENELEC，2012.

[2]EN 50341-3 Overhead electrical lines exceeding AC 45 kV—Part 3：Set of National Normative Aspects[S].CENELEC，2001.

[3]《架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定》（DL/T5154—2012）[S].北京：中國計劃出版社，2012.

[4]《110～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》（GB50545—2010）[S].北京：中國計劃出版社，2010.

TM753

A

1004-7344（2016）28-0080-02

2016-9-22

謝靜（1984-），男，工程師，研究生，主要從事線路結(jié)構(gòu)設(shè)計等工作。