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
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。
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。
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。
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。
(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。