【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 5 桿塔定位根據(jù)選定的線路路徑，在平斷面圖上合理安排桿塔位置的工作，稱為桿塔定位。桿塔定位是線路設(shè)計(jì)的重要組成部分，桿塔位置安排得是否合理，直接關(guān)系到輸電線路的造價(jià)和施工、運(yùn)行的反方便與安全。 線路路徑選擇的原則路徑選擇和勘測(cè)是整個(gè)線路設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，方案的合理性對(duì)線路的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和施工運(yùn)行條件起著重要作用，為了做到既合理的縮短路徑長(zhǎng)度、降低線路投資又保證線路安全可靠、運(yùn)行方便，一條線路有時(shí)需要徒步往返多趟才能確定出最佳方案[14]。本次設(shè)計(jì)路徑圖已經(jīng)給出，下面介紹輸電線路路徑選擇原則[15]：（1）首先對(duì)5~10年的電力系統(tǒng)規(guī)劃進(jìn)行充分研究，了解在規(guī)劃中是否出現(xiàn)中間變電站或發(fā)電廠，在路徑選擇時(shí)盡量與電力系統(tǒng)規(guī)劃結(jié)合起來(lái)，以避免造成重復(fù)投資，或者給今后的電網(wǎng)改造增加麻煩。（2）綜合考慮施工運(yùn)行交通條件和線路長(zhǎng)度等因素，提出多個(gè)路徑方案進(jìn)行比較，使其安全可靠經(jīng)濟(jì)合理。（3）盡量避開(kāi)重冰區(qū)不良地質(zhì)地帶原始森林區(qū)易舞區(qū)以及嚴(yán)重影響安全運(yùn)行的其他地區(qū)，并考慮與鄰近設(shè)施如電臺(tái)機(jī)場(chǎng)弱點(diǎn)線路等的相互影響（4）根據(jù)廠所總體布置，統(tǒng)一規(guī)劃大型發(fā)電廠和樞紐變電所的進(jìn)出線，對(duì)規(guī)劃中的兩回路或多回線路，在路徑狹窄地段宜采用同桿塔架設(shè)。（5）線路路徑要考慮耐張段的長(zhǎng)度，單導(dǎo)線線路不宜大于5km，二分裂導(dǎo)線線路不宜大于10km，三分裂導(dǎo)線及以上線路不宜大于20km。如運(yùn)行施工條件許可，耐張段長(zhǎng)度可適當(dāng)延長(zhǎng)。[16]在高差或當(dāng)局相差非常懸殊的山區(qū)或重冰區(qū)等運(yùn)行條件較差的地段，乃張段長(zhǎng)度適當(dāng)縮小。大跨越應(yīng)自成一個(gè)耐張段，并力求縮短。（6）有大跨越的輸電線路，其路徑方案應(yīng)結(jié)合大跨越的情況，通過(guò)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。大跨越桿塔，一般設(shè)置在5年重現(xiàn)期的洪水淹沒(méi)區(qū)以外，并考慮30~50年河岸沖刷變遷的影響。此外，對(duì)于多個(gè)路徑方案，各路徑方案要從路徑長(zhǎng)度，可利用的鐵路、公路、水路等交通條件，沿線路地形、地勢(shì)、水文、地質(zhì)情況、特殊氣象區(qū)，污穢地區(qū)，森林資源，礦產(chǎn)資源，跨越河流，各種障礙物，選用的線路轉(zhuǎn)角及線路曲折系數(shù)等情況，來(lái)說(shuō)明各路徑方案的優(yōu)劣。[17]經(jīng)過(guò)對(duì)各路徑方案的選擇，除從技術(shù)上看出各方案的優(yōu)劣程度外，還要從線路安全運(yùn)行、方便施工、降低造價(jià)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、障礙物的處理及大跨越情況等方面進(jìn)行全面分析比較后，來(lái)說(shuō)明推薦的路徑方案[7]。 桿塔定位原則在已經(jīng)選好的線路路徑上，進(jìn)行定線斷面測(cè)繪，在縱斷面圖上配置桿塔的位置，稱之為定位。它是線路設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量關(guān)系到線路的造價(jià)和施工、運(yùn)行與維護(hù)的方案與安全。[18]因此，必須進(jìn)行細(xì)致的工作，排定出桿塔配置的最佳方案。塔位的選擇應(yīng)盡量少占耕地和良田，減少林木的砍伐和房屋的拆遷，減少施工土石量。塔位盡可能避開(kāi)洼地、泥塘、水庫(kù)、沖溝、斷層等水文、地質(zhì)條件不良地帶，對(duì)于帶拉線桿塔還應(yīng)考慮打拉線處的條件。應(yīng)具有較好的施工（組桿、立桿）條件，對(duì)于非直線桿塔宜立于較平坦、便于緊線和機(jī)具運(yùn)輸?shù)奶幩?。使用拉線桿塔時(shí)要特別注意拉線的位置。應(yīng)盡可能選用較經(jīng)濟(jì)的桿塔型式或高度，充分利用桿塔的使用荷重條件，盡量使用節(jié)省鋼材的桿塔型式，注意盡可能避免使用特殊桿塔和特殊設(shè)計(jì)的桿塔，大轉(zhuǎn)角應(yīng)盡量降低塔高。檔距的配置應(yīng)最大限度地利用桿塔高度和強(qiáng)度，相鄰檔距的大小應(yīng)不十分懸殊以避免過(guò)大的縱向不平衡張力，并且應(yīng)盡量避免出現(xiàn)孤立檔。同時(shí)注意不同干型排列時(shí)檔距中央導(dǎo)線之間的距離滿足要求。[19]根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求本線路的直線型塔采用酒杯型塔，見(jiàn)附圖CTGUGD10~11，耐張塔采用酒杯型塔,見(jiàn)附圖CTGUGD12~14。本線路所經(jīng)之處，地勢(shì)起伏變化較大，并且跨過(guò)河流，由于地處山區(qū)，地物相對(duì)簡(jiǎn)單，交叉跨越少，途徑地質(zhì)穩(wěn)定。《電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)》[20]可知1）經(jīng)過(guò)交通困難、行人很少的地區(qū)的110kv線路。2）對(duì)于110kv線路，導(dǎo)線與山坡、峭壁、巖石的最小凈空距離。在步行不可到達(dá)的山坡、峭壁和巖石時(shí)。3）對(duì)于110kV山區(qū)線路。對(duì)于同一條線路，若使用的鐵塔越高，每基鐵塔的成本越高，但是塔的數(shù)量相對(duì)減少；若使用的鐵塔越矮，每基塔的成本越低，但是塔的相對(duì)增加。那么必定有一個(gè)最優(yōu)的呼稱高度，即經(jīng)濟(jì)呼稱高度，使線路的成本最低。查《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》，可知110kV輸電線路鐵塔的經(jīng)濟(jì)呼稱高度（標(biāo)準(zhǔn)呼稱高度）為15m~18m。[21]根據(jù)實(shí)際線路需求，適當(dāng)?shù)纳呋蛘呓档退母叨取?duì)直線型桿塔： 對(duì)耐張型桿塔：式中： H—桿塔呼稱高度，m； λ—懸垂絕緣子串長(zhǎng)度，m； d—對(duì)地安全距離，m； δ—預(yù)留施工預(yù)度，m； 其中桿塔的呼稱高度H取15m，懸垂絕緣子串長(zhǎng)λ為1289mm。（本次設(shè)計(jì)為了方便說(shuō)明以及繪圖，直線塔和耐張塔采用相同的呼稱高度，在部分特殊地形地區(qū)，變換塔高以滿足電氣間隙要求，并在設(shè)計(jì)中加以說(shuō)明）則 直線塔的定位高度為：（呼高15m）（呼高18m）（呼高21m）（呼高24m） 耐張塔的定位高度為： （呼高15m） （呼高18m） （呼高21m） （呼高24m） 跨越已有輸電線路和導(dǎo)線（本線路僅跨越110kV電力通信線）時(shí)： （耐張呼高21m） （直線呼高21m） （耐張呼高24m） （直線呼高24m）圖51 桿塔定位高度圖桿塔定位要保證導(dǎo)線對(duì)地和交叉跨越的電氣距離，為此須依據(jù)最大弧垂氣象條件下導(dǎo)線的懸鏈線形狀，比量檔內(nèi)導(dǎo)線個(gè)點(diǎn)對(duì)地及跨越物的垂直距離，來(lái)配置桿塔位或者桿塔高度。為了方便起見(jiàn)，導(dǎo)線最大弧垂時(shí)的形狀常制成模板。[22]坐標(biāo)原點(diǎn)選取在弧垂最低點(diǎn)時(shí)，架空線的懸鏈線方程為令則上式中 γ—導(dǎo)線最大弧垂時(shí)的比載；σ0—導(dǎo)線最大弧垂時(shí)的應(yīng)力； K—弧垂模板K值；從式中可以看出，不論何種導(dǎo)線，只要K值相同，其懸鏈線（弧垂）形狀完全相同。因此可按不同的K值，以x為橫坐標(biāo)，y為縱坐標(biāo)，采用相同的縱橫比例作出一組弧垂模板曲線。由于各耐張段的代表檔距不同，導(dǎo)線最大弧垂時(shí)的應(yīng)力和控制氣象條件不同，對(duì)應(yīng)的弧垂模板K值也不同。為了反方便定位時(shí)選擇模板，可事先根據(jù)不同的代表檔距，得到導(dǎo)線最大弧垂時(shí)的應(yīng)力和比載，算出相的K值，匯成模板K值曲線。定位時(shí)，根據(jù)待定耐張段的代表檔距，從弧垂模板K值曲線上，選出弧垂模板。[23]模板的克制范圍 600m—600m。對(duì)于本段線路，導(dǎo)線最大弧垂發(fā)生在最高氣溫，由前面計(jì)算可知，最高溫時(shí)有： 則弧垂計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為由應(yīng)力弧垂曲線圖可查得各代表檔距條件下的應(yīng)力，從而求得其相應(yīng)的K值，匯入下表5—1。.表5—1 導(dǎo)線弧垂模板K值數(shù)據(jù)表代表檔距50100150200250300350應(yīng)力K 104代表檔距400450500550600650700應(yīng)力K 104圖53 導(dǎo)線K值曲線圖繪出相應(yīng)的導(dǎo)線弧垂曲線模板見(jiàn)附圖CTGUGD15。對(duì)于本段線路，地線最大弧垂發(fā)生在最高氣溫，由前面計(jì)算可知，最高溫時(shí)有：則弧垂計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為由應(yīng)力弧垂曲線圖可查得各代表檔距條件下的應(yīng)力，從而求得其相應(yīng)的K值，匯入下表5—2。.表5—2 地線弧垂模板K值數(shù)據(jù)表代表檔距50100150200250300350應(yīng)力K 104代表檔距400450500550600650700應(yīng)力K 104圖54 地線K值曲線圖 繪出相應(yīng)的地線弧垂曲線模板見(jiàn)附圖CTGUGD16。、終端等耐張塔定位分析本設(shè)計(jì)具體線路，共二個(gè)轉(zhuǎn)角，一個(gè)轉(zhuǎn)角5176。29＇52＂，一個(gè)轉(zhuǎn)角25176。06＇49＂，考慮到實(shí)際的線路的需要。故本標(biāo)段，共四基耐張塔，其他全部為直線塔。，第二個(gè)耐張段全長(zhǎng)1346m,第三個(gè)耐張段全長(zhǎng)1247m。 分析第一個(gè)耐張段，綜合分析其地形和代表檔距的計(jì)算公式，估算代表檔距為300m。初選K=104由此作出弧垂模板，用此模板進(jìn)行直線塔的排桿定位。[24]則。分析線路具體形式，線路起始部分有跨越2條10kV，在第三個(gè)耐張段跨越4條10kV線路，故在排干定位時(shí)，只需在此處考慮跨越電力線路及導(dǎo)地線問(wèn)題，線路其他地段只需考慮線路對(duì)地空氣間隙即可。[25] 具體排除的桿塔塔距為： l1= l2= 從平斷面圖上測(cè)量β1 =2176。 β2=1176。 計(jì)算實(shí)際代表高差角 實(shí)際代表檔距 即實(shí)際代表檔距為 則實(shí)際Ｋ值： 則有，滿足誤差要求，故此耐張段的排干滿足要求。分析第二個(gè)耐張段，地勢(shì)起伏較小，較為平坦，綜合分析其地形和代表檔距的計(jì)算公式，仍估算代表檔距為300m。初選K=104由此作出弧垂模板，用此模板進(jìn)行直線塔的排桿定位。則。由平斷面圖可知，線路無(wú)交叉跨越物，故只需考慮對(duì)地間隙。[26] 具體排除的桿塔塔距為： l1= l2= l3= 從平斷面圖上測(cè)量β1 =2176。 β2=0176。 β3=3176。 計(jì)算實(shí)際代表高差角實(shí)際代表檔距 即實(shí)際代表檔距為 則實(shí)際Ｋ值： 則有，滿足誤差要求，故此耐張段的排干滿足要求。分析第三個(gè)耐張段，地勢(shì)比較小，綜合分析其地形和代表檔距的計(jì)算公式，仍估算代表檔距為300m。初選K=104由此作出弧垂模板，用此模板進(jìn)行直線塔的排桿定位。則。由平斷面圖可知，線路跨過(guò)2條電力線，故只需考慮對(duì)地間隙。[27] 具體排除的桿塔塔距為： l1= l2= l3= l4= 從平斷面圖上測(cè)量 β1 =2176。 β2=1176。 β3=0176。 β4=2176。計(jì)算實(shí)際代表高差角實(shí)際代表檔距 即實(shí)際代表檔距為 則實(shí)際Ｋ值： 則有，滿足誤差要求，故此耐張段的排干滿足要求。 本段線路所經(jīng)路段地勢(shì)較平坦。 其水平檔距的計(jì)算公式采用其垂直檔距的計(jì)算公式采用 高差可以直接從平斷面圖上量得。結(jié)果見(jiàn)下表 桿塔位置表5—3桿塔標(biāo)號(hào)呼稱高水平檔距垂直檔距塔型檔距高差J115TD48Z1124TD47J221TD48 Z2118TD47Z2218TD47J318TD48Z3124TD47Z3224TD47Z3324TD47J415TD48 6桿塔塔頭荷載計(jì)算及效驗(yàn) 為保證所選鐵塔能夠在各種荷載情況下正常運(yùn)行必須對(duì)鐵塔所受的荷載進(jìn)行校驗(yàn)，即先求出各種荷載組合情況下塔頭所受荷載，再與鐵塔本身最大承受荷載值相比，如超過(guò)則需要更換更高強(qiáng)度的鐵塔。[28] 現(xiàn)選取五種對(duì)鐵塔較為關(guān)鍵的荷重組合： (1)．正常運(yùn)行情況Ⅰ（最大設(shè)計(jì)風(fēng)速、無(wú)冰、未斷線） (2)．正常運(yùn)行情況Ⅱ（覆冰、有相應(yīng)風(fēng)速） (3)．?dāng)噙厡?dǎo)線情況、無(wú)風(fēng)、無(wú)冰 (4)．?dāng)嘀虚g導(dǎo)線情況、無(wú)風(fēng)、無(wú)冰 (5)．地線不平衡張力由于每種型號(hào)桿塔的強(qiáng)度要求不一樣，本設(shè)計(jì)中只對(duì)使用最多的ZB1酒杯塔型鐵塔進(jìn)行塔頭荷載校驗(yàn),為保證所使用的該型號(hào)鐵塔均能滿足強(qiáng)度要求，[29]取受力最大的鐵塔進(jìn)行校驗(yàn)，根據(jù)桿塔定位表（表53）分析，取垂直檔距最大的鐵塔進(jìn)行計(jì)算，并假設(shè)該型號(hào)鐵塔的最大水平檔距也發(fā)生在該塔上。 Ⅰ：最大設(shè)計(jì)風(fēng)速、無(wú)冰、無(wú)風(fēng)、未斷線 各荷載的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下：(1) 地線重力為：(2) 地線風(fēng)壓為：(3)導(dǎo)線重力為：(4)絕緣子風(fēng)荷載 (5)導(dǎo)線風(fēng)壓為: 各荷載的設(shè)計(jì)值如下： 由公式 (1) 地線重力為：(2) 地線風(fēng)壓為：(3)導(dǎo)線重力為：(4)絕緣子風(fēng)荷載 (5)導(dǎo)線風(fēng)壓為: Ⅰ、Ⅱ：斷單導(dǎo)線、無(wú)風(fēng)、無(wú)冰 各荷載的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下： (1)地線重力 (2)導(dǎo)線重力未斷導(dǎo)線：斷導(dǎo)線： (3)斷線張力：LGJ240/40導(dǎo)線的計(jì)算拉斷力為導(dǎo)線最大使用張力單導(dǎo)線斷線張力為最大使用張力的50%，即 各荷載的設(shè)計(jì)值計(jì)算如下： (1)地線重力 (2)導(dǎo)線重力未斷導(dǎo)線：斷導(dǎo)線： (3)斷線張力：LGJ240/40導(dǎo)線的計(jì)算拉斷力為導(dǎo)線最大使用張力 單導(dǎo)線斷線張力為最大使用張力的50%，即 ：無(wú)冰、無(wú)風(fēng)、導(dǎo)線未斷 各種荷載的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下：(1)導(dǎo)線重力：(2)地線重力：(3)地線斷線張力：GJ—55的計(jì)算拉斷力為 地線最大使用張力： 斷線張力為最大使用張力的50%，即： 各種荷載的設(shè)計(jì)值計(jì)算如下：(1)導(dǎo)線重力：(2)斷地線重力：(3)地線斷線張力：GJ—55的計(jì)算拉斷力為