同塔多回高压输电铁塔结构设计及应用分析

同塔多回高压输电铁塔结构设计及应用分析

黄培旭

（揭阳市明利电力发展有限公司广东揭阳522000）

摘要：同塔多回路在国外应用较普遍，尤其是在经济发达且人口密集的日本和欧洲部分国家应用较多。这些国家由于土地资源紧缺、线路走廊的投资占工程总投资的比重较大，技术又相对比较成熟，因此同塔多回路的应用相对广泛。而我国的铁塔结构安全设计还在不断完善中，因其是多回路高压输电线路的主要承受力的设施，同时，高压电的输出率增加和暴风雪等恶劣天气的来临，对于电塔的承受力的要求也严格了起来，因此在电塔的结构设计必须满足能承受高压且安全等特点，但我国这方面的经验还不足，因此如何进行合理的电塔结构设计及科学应用是需要探讨的重点。

关键词：同塔多回；高压输电；铁塔；结构设计；应用

1同塔多回路技术经济指标

1.1铁塔钢材成本费用

例如图1，经过比较可以知道，同塔双回路的塔基要比同塔4回路的要重，耐张力也比同塔4回的架空输电的线路重。

图1

分析原因主要是铁塔高度的增加导致风压产生的弯矩、扭矩增加，从而影响铁塔重量的增加。为了满足设计要求，铁塔主材需采用双拼甚至4拼角钢或钢管材料，从而增加了铁塔的重量。并且其加工难度和加工费用高于常规线路，这也增加了一部分费用。

1.2铁塔基础材料成本费用

高压多回路的电力铁塔基础的材料有水泥及钢筋，因为要进行多回路线路的架设，电力铁塔自身的重量和高压电力的承受力要求都必须有所提高，导致所需建设的材料也要增加，一般来说基础工程量比两个双回架空输电线路还要多。

1.3电气材料成本费用

当然，进行电力线路建设时，还要考虑其中的电气材料成本费用。电气材料有通信线和导线等。同塔4回架空输电线路与2个同塔双回架空输电线路相比，其导线、通信线的耗量相同，节约2根地线，但绝缘子增加了一部分。综合考虑，两者的电气费用大致相同。

1.4施工费用

施工费用与工程项目建设息息相关的，直到关乎最后的完工质量，因此在进行电塔的输电线路建设工作时，要合理利用资金，节约投资成本。影响施工费用的主要因素包括施工人员、施工难度以及施工工期。实施同塔4回架空输电线路的架设，对工人技术要求较高，施工难度较大，工期较长，相应施工费用也略高。

1.5征地费用

输电线路的施工过程中，其征地费用也要考虑在内。征地费用主要是指电力线路走廊通道的覆盖面积，在实际应用中，两条同塔双回输电线路和同塔4回输电线路相比较而言，还是同塔4回的征地费用花费较少，大概节省1/2。因此征地费用上的成本是可以节省的。

2铁塔设计研究

2.1铁塔荷载

各塔型的使用条件均满足《塔型规划及技术条件》的要求。铁塔计算的荷载组合按如下原则确定。

2.2正常运行情况

基本风速、无冰、未断线；设计覆冰、相应风速及气温、未断线；最低气温、无冰、无风、未断线（适用于终端和转角塔）。

2.3断线

输电线路断线的情况一般分为以下两种：一种是悬垂型杆塔断线，温度为-5℃，有冰状态，无风影响计算，在同一档内，断任意一导线，地线不断，同样断任意一地线，导线未断。而另一种为耐张型杆塔断线，温度也是-5℃，有冰状态，无风计算下，同档内，断任意一地线，单导线也断任意一根。因此不同的杆塔，断线的情况是不同的。

2.4不均匀冰荷载情况

（1）悬垂型杆塔按未断线、-5℃、有不均匀冰、10m/s风计算，两侧覆冰不同，同时不小于：①导线的纵向不平衡张力取导线最大使用张力的10%；②地线的纵向不平衡张力取地线最大使用张力的20%。

（2）耐张型杆塔按未断线、-5℃、有不均匀冰、10m/s风计算，两侧覆冰不同，同时不小于：①导线的纵向不平衡张力取导线最大使用张力的30%；②地线的纵向不平衡张力取地线最大使用张力的40%。各类杆塔均应考虑所有导、地线同时同向有不均匀覆冰的不平衡张力，使杆塔承受最大的弯矩。

2.5安装情况

（1）悬垂型杆塔：一是导线、地线以及具有相关荷载量的物体的影响。包含各种电线的重量和使用工具等荷载量的提升，过程中要考虑动力系数1.1；二是各种电线锚线作业的影响。锚线对地夹角应小于20°，动力系数一样，实际应用中，锚线张线的垂直分量和地线重力及附加荷载等因素汇总即挂线点垂直荷载量，而导线、地线张力和锚线张力的纵向之差就是纵向不平衡张力具体值。

（2）耐张型杆塔：①导线及地线荷载：锚塔：锚地线时，相邻档内的导线及地线均未架设；锚导线时，在同档内的地线已架设。紧线塔：紧地线时，相邻档内的地线已架设或未架设，同档内的导线均未架设；紧导线时，同档内的地线已架设，相邻档内的导线已架设或未架设；②临时拉线产生的荷载。临时拉线对地夹角不大于45°，计算时导线的临时拉线按平衡其张力标准值30kN考虑，地线临时拉线按平衡其张力标准值5kN考虑。

（3）线牵引绳与地夹角通常少于20°。导线和地线的初始长度和误差以及牵引力等影响都应该在紧线张力的计算内。而在进行同塔4回电力线路施工时，地线施工是第一步，然后再进行其他施工步骤。

2.6铁塔材料

（1）铁塔构件均采用热轧等肢角钢及钢板，热轧等肢角钢的材质为Q345B和Q235B钢，钢板采用Q345钢和Q235钢。

（2）焊条采用E43型、E50型、E55型。

（3）铁塔各部件的连接大多采用螺栓连接，塔脚及局部结构采用焊接，全线一般地段从塔脚基础顶面以上10m高度水平范围内的所有连接螺栓（包括横隔面），均使用防卸螺栓，若在10m处遇有节点板或接头时，节点板或接头上所有螺栓均使用防卸螺栓。其他连接螺栓均需配有扣紧螺母。对于重要跨越处的铁塔需全塔采用防卸螺栓。

（4）对于线路所在地区为舞动区的情况，应根据《国家电网公司新建输电线路防舞设计要求》规定，对相应铁塔采取适当防舞措施，本工程线路位于一级舞动区，耐张塔以及紧邻耐张塔两侧的直线塔全塔采用双帽防松螺栓（采用防卸螺栓处仍保留防卸螺栓），螺母采用镀后攻丝技术，减小螺栓和螺母间的配合间隙。

（5）铁塔连接螺栓均采用6.8级粗制镀锌螺栓，并均加扣紧螺母（防卸型螺栓除外）。

3结语

随着我国在电力需求方面逐年加大，我们对输电铁塔的设计要求也越来越高。只有不断地进行投资以及投入大量的人力物力，完善输电铁塔的结构设计，优化施工应用技术，才能使其在输电线路建设起到最重要的基础作用。近年来设计师要考虑物美价廉的电力铁塔新型材料，保证不浪费资源和耗损成本，能够承载高负荷电量，使之安全又合理，经济又合理地完成输电线路的建设部分，从而优化电塔的结构设计，达到电力建设的基本要求。促进我国电力的持续运转和电网间运行部分的安全，和我国的电力发展和人们的舒适生活有着密切的联系，所以，输电铁塔的结构设计和应用对我国今后的用电情况具有重大意义。

参考文献：

[1]吕国栋，齐干，李晓阳.同塔多回高压输电铁塔结构设计及应用研究[J].低碳世界，2017.

[2]陈佐霞.高压输电铁塔结构优化设计方法研究与应用[J].工程技术：文摘版，2016.

[3]董静.多回路超高输电铁塔结构设计安全性研究[D].西安理工大学，2015.

[4]王永华，朱江.国内外输电铁塔设计标准对比分析[J].特种结构.2013.

作者简介：

黄培旭（1986.10～），男，广东揭阳人，佛山科学技术学院学士，单位：揭阳市明利电力发展有限公司，技术员，研究方向：电气工程及其自动化、机电一体化。