110kV輸電線路直線桿塔結構設計

周 哲

重慶電力設計院有限責任公司

1、110kV輸電線路桿塔結構設計現狀

輸電線路桿塔主要是用來支撐架空輸電線路和地線的關鍵設備，可以讓輸電線路和地面始終保持一定的安全距離。伴隨我國開始組建高壓網絡體系，各種各樣的新型輸電技術開始投入應用，輸電線路桿塔的建設數量也開始增多，桿塔結構得以優化，建設類型向高負荷化、大型化方向發展。和我國先進制造業的發展水平進行對比分析，現階段桿塔設計的水平還非常低，達不到社會發展最新要求，因此必須深化技術改革，促進設備質量水平的提升。

2、110kV輸電線路直線桿塔結構設計

2.1 塔桿結構型式及分類

作為架空線路中所使用的桿塔，可以根據其使用材料的材質進行分類，可分為鋼筋混凝土電桿以及鐵塔兩種；若按照受力的特點以及用途則可以將其分為直線桿塔、耐張桿塔、轉角桿塔以及終端桿塔等。(1)一般線路的直線段上則適合使用直線桿塔，當線路運行正常時會伴有垂直荷載以及水平荷載，能夠對斷線以及其他順線路方向上的張力有所支持。(2)耐張桿塔不但能夠承受垂直方向的荷載以及水平方向的荷載，還能夠對更大順線路方向的張力有所支持，例如斷線時的張力或者是施工時緊線的張力。(3)線路的轉角處則更適合使用轉角桿塔，其受力特點跟耐張桿塔的受力特點相同，但水平荷載的值較大，因為轉角桿塔的水平荷載中還包含了角度合力。(4)線路首末段則適合使用終端塔，不管是耐張型的終端塔，還是轉角型的終端塔，其受力特點跟耐張、轉角桿塔都相同，正常運行時需要承受單側的順線路方向的張力

2.2 桿塔優化設計

由于導線鐵橫擔及橫拉桿均有穿釘與電桿成整體結構，因此，通過提高導線鐵橫擔及橫拉桿安裝高度，增大導線呼稱高度以提升導線懸掛高度的辦法不可行。桿塔改進的原則為：雙桿布置形式、桿塔基礎及拉線基礎、拉線懸掛及布置形式、桿塔電氣性能、機械性能及整體結構穩定性保持不變，只通過提高導線懸掛高度和改變導線懸掛的方式改進，并提升避雷線懸掛點。選用實心復合橫擔、復合絕緣子替代懸掛導線的鐵橫擔及橫拉桿、斜拉桿等組件，采用“邊相復合橫擔+中相懸式復合絕緣子”的方式懸掛導線。兩個邊相各選用1只復合橫擔+1只棒形懸式復合絕緣子呈“∠”形布置。復合橫擔水平安裝，固定在電桿適當高度，起到原邊相導線鐵橫擔的作用，用于支撐導線；棒形懸式復合絕緣子起斜拉桿的作用。中相選用2只棒形懸式復合絕緣子呈“V”形布置，并在桿塔頂端加裝鐵橫梁，用于固定“V”形絕緣子串。為了保證桿塔整體的穩定性，在桿塔中部加裝了鐵橫梁，以防止桿塔扭曲變形。改進設計后桿塔整體結構呈“H”形。在邊導線保護角的核算中，應提高架空避雷線懸掛高度，將雙避雷線懸掛點上移。規程規定：桿塔上避雷線對邊導線的保護角一般為20°。使用復合橫擔后，導線懸掛點升高，保護角變小，為使其保護角滿足防雷要求，應加長避雷線支架或縮短導線橫擔長度，但縮短導線橫擔長度無法滿足電氣絕緣間隙的要求。由于桿塔采用對稱雙避雷線，中導線位于2避雷線中央，因此，不必對中導線的保護角進行核算，只需考慮邊導線。按照避雷線支架安裝高度為2.7m，復合橫擔安裝在原導線鐵橫擔橫拉桿位置以上1.5m處核算，邊相導線保護角在避雷線保護范圍內，導線懸掛高度約提升3.2m。

2.3 穩定性分析

桿塔基礎作為輸電線路結構的重要組成部分，主要對線路桿塔起穩定作用，防止桿塔在導線自重、風載、覆冰、斷線張力等垂直荷載、水平荷載及其他外力作用下發生拔出、下壓、傾覆等情況。改進設計后的桿塔承受的風荷載、覆冰荷載及導線避雷線張力等可變荷載沒有變化，但承受的桿塔自重荷載、導線避雷線絕緣子金具的重力等永久荷載會因導線鐵橫擔及拉桿等的取消而變小，即減小了垂直于地面方向的荷載，因此，作用于桿塔上的所有重力荷載(垂直荷載G)變小。桿塔改進設計后其整體結構和形式沒有改變，桿塔、拉線基礎也沒有變動，因此，桿塔的穩定性也沒有改變。

3、110kV輸電線路桿塔結構的發展方向

在電力企業運行及發展的過程中，我國輸電線路的桿塔結構設計仍然存在著一定的限制因素，所以在設計中也需要逐步深入，滿足項目設計的整體需求。因此，在未來電力系統發展中需要有效優化輸電線路桿塔結構優化設計的整體結構，并在設計方案優化中，需要做到以下幾點內容：第一，在設計理論方法優化及完善中，需要引進先進的經驗，通過對經驗的總結，設計結合我國的桿塔結構設計方案，滿足桿塔、塔基以及路線設計的一體化發展。第二，在荷載取值分析中，需要相關設計人員合理分析重動力分荷載取值的相關內容，將地形區域的復雜因素作為重點，選擇創新性的項目整合資源，強化輸電線路桿塔結構的優勢性，從而為輸電線路桿塔結構的優化提供支持，明確桿塔結構發展的基本方案。

總之，在輸電線路桿塔結構優化設計中，需要滿足因地制宜的項目設計結構，保證桿塔結構質量的可靠性、穩定性及科學性，為電力企業的運行及發展奠定穩定基礎。

[1]閆小峰.關于輸電線路桿塔結構優化設計分析[J].黑龍江科技信息，2016(03)：43.

[2]李偉.輸電線路桿塔結構優化設計探討[J].企業技術開發，2015，34(08)：88-89.

[3]彭藝全.110kV輸電線路設計關鍵點探討[J].科技與創新，2015(05)：150-151.