kV~500kV輸電線路桿塔標準設計第一部分總論_第1頁
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文檔簡介

1、目錄為方便。模塊的數量根據已制定的建設規劃進行調整,編制深度較2011年版有所突破,其主要特點包括: . 錯誤!未定義書簽。1)桿塔模塊庫進一步完善,達到使標準模塊覆蓋率逐年提高的應用效果; 錯誤!未定義書簽。2)整體框架設置四層,設計深度逐層加深,不同設計階段選擇應用不同層級或 其組合的設計成果; . 錯誤!未定義書簽。3)模塊深度達到施工圖設計,實現桿塔施工圖與司令圖的一一對應,使標準設 計能統一、規范、直接應用于施工圖階段。 . 錯誤!未定義書簽。110kV500kV輸電線路桿塔標準設計的總體原則為智能、高效、可靠、綠色, 其設計思路主要包括: . 錯誤!未定義書簽。1)嚴格執行國家和電

2、力行業有關規程、規范及國家有關強制性條文,符合南方 電網公司企業標準及反事故措施等要求; . 錯誤!未定義書簽。2) 結合南方電網的實際情況及運行特點,貫徹綠色設計理念,運用先進設計手段,力求安全、經濟、智能、高效,體現標準設計的科學性和統一性,并融入企 業文化內涵,凸顯南方電網公司企業文化特征; . 錯誤!未定義書簽。3) 采用模塊化結構進行設計,對影響桿塔設計的因素進行組合,形成不同設計 條件的模塊。實際使用中,根據工程具體情況選擇相應模塊; 錯誤!未定義 書 簽。4)桿塔設計標準化,統一設計依據、設計流程,統一材料屬性、型鋼規格,統 一運行設施構造要求。 . 錯 誤!未定義書簽2設計范圍

3、 . 錯誤!未定義書簽第一部分 總論 .1概述 .錯誤!未定義書簽錯誤!未定義書簽標準設計繼續采用模塊化思路;整體框架分層級,使體系結構更加清晰,應用更3設計原則錯誤!未定義書簽基本風速 . 錯誤!未定義書簽。覆冰取值 . 錯誤!未定義書簽。導線截面 . 錯誤!未定義書簽。地線 . 錯誤!未定義書簽。懸垂絕緣子串可采用“I”型或“V”型串等型式。兩者各有優劣,如I型串桿塔 橫擔較短,塔頭略小,但占地走廊較大,V型串桿塔可節省走廊寬度,但塔頭層 間距較大,橫擔較長,單基塔重指標較高,金具用量較多。具體設計時,各子模 塊負責單位應充分考慮線路走廊的拆遷、砍伐等通道賠償費用和本體投資增量等(9)為保

4、證標準設計的經濟性和通用性, 桿塔模塊中的塔型種類應考慮滿足絕大 部分工程的需要; 對于特殊桿塔(如較高呼稱高的耐張塔等),可在具體工程中單 獨設計。錯 誤!未定義書簽。塔頭設計規定 . 錯誤!未定義書簽。絕緣配合原則 . 錯誤!未定義書簽。為保持高塔的耐雷性能, 絕緣子片數應根據塔高的增加而增加, 雷電過電壓最小 間隙也相應增大。 對于同塔雙回及以上線路, 采用平衡高絕緣設計。 若使用復合 絕緣子,應使其雷電沖擊絕緣水平與盤型絕緣子串水平一致(即要求復合絕緣子 干弧距離間的正極性雷電沖擊50%主要技術原則 .錯誤!未定義書簽回路數 .錯誤!未定義書簽。桿塔型式 .錯誤!未定義書簽。地形條件

5、.錯誤!未定義書簽。海拔高度 .錯誤!未定義書簽。懸垂串型式 .錯誤!未定義書簽。因素,通過技術經濟比較后選擇懸垂串型式。錯誤!未定義書簽桿塔規劃 .錯誤!未定義書簽3設計原則錯誤!未定義書簽閃絡電壓不小于盤型絕緣子串的閃絡電壓值)。. 錯誤!未定義書簽。絕緣子片數 . 錯誤!未定義書簽。由于耐張絕緣子串自潔性較懸垂絕緣子串好, 耐張絕緣子片數按污穢條件選擇并 已達到規范所規定的最少片數時,不再考慮另行增加片數。 錯誤!未定義書簽。空氣間隙錯誤!未定義書簽。間隙圓圖 . 錯誤!未定義書簽。防雷保護 . 錯誤!未定義書簽。塔頭布置 . 錯誤!未定義書簽。桿塔荷載 . 錯誤!未定義書簽。氣象條件的

6、重現期 . 錯誤!未定義書簽。基本風速離地高度 . 錯誤!未定義書簽。桿塔荷載計算原則及規定 . 錯誤!未定義書簽。荷載組合 . 錯誤!未定義書簽。桿塔設計一般規定 . 錯誤!未定義書簽。桿塔結構設計方法 . 錯誤!未定義書簽。承載力極限狀態 . 錯誤!未定義書簽。正常使用極限狀態 . 錯誤!未定義書簽。桿塔材料 . 錯誤!未定義書簽。鐵塔與基礎的連接方式 . 錯誤!未定義書簽。第一部分 總論1概述標準設計繼續采用模塊化思路; 整體框架分層級, 使體系結構更加清晰, 應 用更為方便。模塊的數量根據已制定的建設規劃進行調整,編制深度較2011年 版有所突破,其主要特點包括:1)桿塔模塊庫進一步完

7、善,達到使標準模塊覆蓋率逐年提高的應用效果;2)整體框架設置四層,設計深度逐層加深,不同設計階段選擇應用不同層 級或其組合的設計成果;3)模塊深度達到施工圖設計,實現桿塔施工圖與司令圖的一一對應,使標 準設計能統一、規范、直接應用于施工圖階段。110kV500kV輸電線路桿塔標準設計的總體原則為智能、高效、可靠、綠 色,其設計思路主要包括:1)嚴格執行國家和電力行業有關規程、規范及國家有關強制性條文,符合南方電網公司企業標準及反事故措施等要求;2)結合南方電網的實際情況及運行特點,貫徹綠色設計理念,運用先進設 計手段,力求安全、經濟、智能、高效,體現標準設計的科學性和統一性,并融 入企業文化內

8、涵,凸顯南方電網公司企業文化特征;3)采用模塊化結構進行設計,對影響桿塔設計的因素進行組合,形成不同 設計條件的模塊。實際使用中,根據工程具體情況選擇相應模塊;4)桿塔設計標準化,統一設計依據、設計流程,統一材料屬性、型鋼規格, 統一運行設施構造要求。2設計范圍本版標準設計主要是對南方電網公司電網基建項目所需的110kV、220kV和500kV三個電壓等級的輸電線路桿塔進行標準化、系列化設計工作。由于大跨越 工程有其特殊性,需結合工程的實際情況進行“量身訂做”,故不在標準設計的 范圍。考慮到110kV和220kV在城區線路部分沿綠化帶走線需采用鋼管桿,標準 設計除傳統的空間立體桁架式鐵塔外,還

9、包含部分110kV、220kV的鋼管桿。桿塔標準設計深度達到G3層桿塔結構圖,滿足施工圖階段的要求。 工作內容主要包括:1)將2011版標準設計已完成的大部分模塊的司令圖深 化為施工圖;2)完成20 1 2年下半年至2013年所需新增模塊的司令圖和施工圖 設計。3設計原則主要技術原則基本風速按照新頒布的110kV750kV架空輸電線路設計規范(GB50545-2010), 結合南網五省的實際情況,500kV基本風速取值27 m/s39 m/s, 220kV和110kV基本風速取值23.5 m/s37 m/s,考慮到經濟性、安全性和通用性,標準設計 的基本風速取值按23.5 m/s39 m/s范

10、圍考慮,按2 m/s逐級遞增。為便于統 計對比,將離地面10m高的基本風速風區與110kV500kV導線平均高度處的折 算風速列于下表:表基本風速分區表(m/s)基本風速分區2527293133353739500kV20m平均高折算風速/220kV110kV15m平均高折算風速25在具體設計中,計算桿塔荷載時根據導地線平均高度和桿塔分段高度的不 同,以離地10m高為基準考慮增大系數即風壓高度變化系數(z)。覆冰取值考慮2008年冰災后工程設計冰厚的取值情況,標準設計將110kV500kV線路覆冰厚度劃分為:無冰、10mm 15mm 20mm重)和30mm具體設計中,應根據南網五省各地區氣象條件

11、特點,合理確定風冰氣象組合。導線截面根據南網五省電網規劃,綜合考慮現有工程及遠期規劃中的導線截面選擇情 況,確定標準設計各電壓等級導線截面選取的主要原則如下:500kV線路:主要考慮24x300mm24x400mm24x500mm24x630mm4x720m截面導線;220kV線路:主要考慮22x240mm22x300mm22x400mm22x500mm2x630mm 4x300mfr截面導線;110kV線路:主要考慮21x185mm21x240mm21x300mm21x400mm 1x500mm和1x630mm截面導線。110kV500kV導線安全系數取值應滿足相關規程規范。在確定導線型號時

12、,需根據不同氣象條件組合,選擇合適鋁/鋼截面比的鋼 芯鋁絞線型號,常用的型號如表所示;設計冰厚30mm的重冰區,應通過選型方 案比較后選取合適的鋼芯鋁合金導線。表常用鋼芯鋁絞線型號設計冰厚0mmJL/G1A-185/25、JL/G1A-240/30、JL/G1A-300/40、JL/G1A-400/35、JL/G1A-630/45、ACSR-720/50設計冰厚10mmJL/G1A-185/25、JL/G1A-240/30、JL/G1A-300/40、JL/G1A-400/35(或400/50)、JL/G1A-500/45、JL/G1A-630/45設計冰厚15mmJL/G1A-185/30、

13、JL/G1A-240/40、JL/G1A-300/40、JL/G1A-400/50、JL/G1A-500/45設計冰厚20mmJL/G1A-185/45、JL/G1A-240/40、JL/G1A-300/50、JL/G1A-400/50、JL/G1A-500/45地線220kV、500kV般采用JLB-150鋁包鋼絞線;110kV般采用JLB-100鋁包鋼絞線。無冰區線路建議選取導電率為40%呂包鋼絞線。覆冰區線路應綜合考慮機械特性、短路電流大小和抗雷擊性能等,選擇合適 導電率的鋁包鋼絞線,重冰區線路還可改選鍍鋅鋼絞線。地線安全系數、年平均運行張力百分數的選擇應根據不同的電壓等級、不同的覆冰厚

14、度、導地線配合、荷載計算等具體條件確定并滿足相關規程規范。回路數根據南網五省電網規劃,標準設計中500kV鐵塔考慮單回路和雙回路,110kV220kV鐵塔和鋼管桿考慮單回路、雙回路和部分四回路。桿塔型式單回路直線塔可分導線水平排列的酒杯塔和三角形排列的貓頭塔,應充分考慮電壓等級、氣象條件、走廊寬度、地形條件等各種因素,進行多方案技術經濟 比較,合理選擇直線塔型。單回路耐張塔主要采用干字型塔。雙回路的直線塔和耐張塔可采用傘型塔(無冰區)和鼓型塔(有冰區)。110kV220kV四回路主要用于經濟發達、走廊緊張的市區或負荷中心,為 減小占地走廊,四回路的直線塔和耐張塔一般采用每一橫擔左右兩側各布置一

15、相 導線的方式; 在走廊不受限區域,也可以采用每一橫擔左右兩側各布置兩相導線 的方式。地形條件 輸電線路的地形一般分為泥沼、平地、丘陵、山地和高山大嶺五種類,從影 響鐵塔指標考慮, 可合并為平地和山地兩大類。 考慮到南網五省地區主要以山區 為主,故標準設計110kV500kV桿塔主要按山地設計。海拔高度考慮到南網五省地區海拔高度的不同分布情況, 根據各省公司線路工程不同 特點,為使設計成果更好的服務于實際工程,標準設計將110kV500kV線路海拔高度劃分為01000m、10002000m、20002500m、25003000m、30003500m35004000m的6個范圍。懸垂串型式懸垂絕

16、緣子串可采用“I”型或“V型串等型式。兩者各有優劣,如I型串 桿塔橫擔較短,塔頭略小,但占地走廊較大,V型串桿塔可節省走廊寬度,但塔頭層間距較大,橫擔較長,單基塔重指標較高,金具用量較多。具體設計時,各 子模塊負責單位應充分考慮線路走廊的拆遷、 砍伐等通道賠償費用和本體投資增 量等因素,通過技術經濟比較后選擇懸垂串型式。桿塔規劃桿塔規劃是標準設計的一項重要內容,對標準設計的經濟性將產生重要影 響。桿塔規劃必須技術上可行、經濟上合理 。針對南方電網五省區的特點,制定 規劃原則, 既考慮統一性, 又兼顧差異性, 使其在具體工程的應用中桿塔的利用 系數盡量接近,取得較好的經濟效益。本版標準設計主要按

17、山區進行規劃設計,大部分桿塔按全方位長短腿設計, 少部分按平腿設計根據上述原則,桿塔規劃的具體方案是:(1)每個桿塔模塊中包含兩大類桿塔, 分別是懸垂型桿塔和耐張型桿塔, 其 中懸垂型桿塔包括直線塔和懸垂轉角塔,耐張型桿塔包括普通轉角塔和終端塔。 對于設計條件相近的模塊, 若鐵塔的荷載相近且塔重的測算差值較小, 可考慮適 當合并該部分鐵塔,并按不同設計條件分別進行荷載計算和結構設計。(2)單、雙回路模塊中桿塔系列劃分原則如下:1)直線塔500kV無冰、輕冰區單、雙回路按5直線塔+1懸垂轉角塔;中冰區單、雙 回路按5直線塔;單回路重冰區按2直線塔。220kV無冰、輕冰區和中冰區單回路按4直線塔,

18、雙回路按5直線塔;單回 路重冰區按2直線塔。110kV無冰、輕冰區和中冰區單、雙回路按3直線塔,單回路重冰區按2直 線塔。跨越塔歸并到普通直線塔中。2)懸垂轉角塔500k V模塊設計懸垂轉角塔,角度為313(10)。110220kV模塊原則上 不設計懸垂轉角塔。3)耐張塔500kV無冰、輕冰區單、雙回路按4轉角塔+1終端塔,劃分為020、2040、4060和6090四個角度系列,并單獨設計終端塔;中冰區按4轉 角塔,劃分為020、2040、4060和6090(兼終端)四個角度系 列。220kV無冰、輕冰區和中冰區單回路按4轉角塔,劃分為020、2040、4060和6090 (兼終端)四個角度系

19、列;220kV無冰、輕冰區雙回路按4轉角塔+1終端塔,劃分為020、2040、4060和6090四個角度 系列,并單獨設計終端塔。 中冰區雙回路按4轉角塔,劃分為020、2040、4060和6090(兼終端)。20mn重冰區的500kV和220kV均按3轉角塔,劃分為05、530、3060三個角度系列;30mm重冰區按3轉角塔,劃分為05、520、2040三個角度系列。110kV無冰區、輕冰區和中冰區的單、雙回路均按4轉角塔,劃分為020、2040、4060和6090 (兼終端)四個角度系列;20mmt冰區按3轉角 塔,戈扮為05、530、3060三個角度系列;30mmt冰區按3轉角塔, 劃分

20、為05、520、2040三個角度系列。所有電壓等級的無冰、 輕冰區和中冰區雙回路需選取部分合適的轉角塔兼作 分歧塔;中冰區和重冰區需選取部分合適的轉角塔兼作氣象分界塔。4)終端塔終端塔按090的角度范圍。雙回路終端塔需兼分歧塔的設計條件。(3)四回路模塊中桿塔系列劃分原則如下:1)直線塔220kV無冰、輕冰區按4直線塔;110kV無冰、輕冰區按3直線塔。跨越塔 歸并到普通直線塔中。2)懸垂轉角塔220kV和110kV模塊原則上不設計懸垂轉角塔。3)耐張塔220kV和110kV模塊均按4轉角塔+1分歧塔,劃分為020、2040、4060和6090(兼終端)四個角度系列,并單獨設計分歧塔。(4)單

21、、雙回路鋼管桿模塊中桿塔系列劃分原則如下:1)直線桿220kV無冰、輕冰區按3直線桿;110kV無冰、輕冰區按2直線桿。大使用 條件的直線桿可考慮帶03的直線小轉角。2)耐張桿220kV和110kV按3耐張桿, 劃分為030、3060和6090 (兼終 端)三個角度系列。(5)所有鐵塔呼稱高統一為3的倍數,級差按3m考慮。(6)直線塔按“塔高每降低一定高度,桿塔水平檔距相應增大一定百分比” 的設計方法,直線塔在一定呼稱高范圍內,最小水平檔距值對應最高的呼稱高,水平檔距隨著呼稱高的降低而變大。在設計每個直線塔型時, 對不同呼稱高對應 一定的水平檔距值都進行外負荷計算和結構計算, 使得同一直線塔型

22、的不同呼稱 高的鐵塔總體受力接近。確定呼稱高按照每降低6m進行一次水平檔距的折算,一般來說,每次折算 的水平檔距增大百分比約為5%-8%各院應結合具體子模塊的情況進行測算, 以各呼稱高共用段主材規格相同為宜。以呼稱高為2748m的直線塔為例,規劃呼稱高48m對應水平檔距為400m按呼稱高每降低6m水平檔距增大6%折算,呼稱高為30m時,對應的水平檔距 為476m,為此需要外負荷和結構計算的次數為4次(分別為48m 42m 36m和30m呼稱高);當呼稱高為27m時,對應的水平檔距仍取476m(7)對于鋼管桿模塊, 由于多用在城市的走廊狹窄地帶, 其設計主要取決于 具體根開限制,故桿塔使用條件不

23、作統一規定。(8)在規劃500kV直線桿塔時,建議2型直線塔地線橫擔應適用OPG斷 情況,即地線支架按懸垂和耐張兩種情況進行設計, 同時掛點配置懸垂、 耐張兩 類掛點,工程應用時可根據實際需要選擇地線的掛線型式。(9)為保證標準設計的經濟性和通用性, 桿塔模塊中的塔型種類應考慮滿足 絕大部分工程的需要; 對于特殊桿塔(如較高呼稱高的耐張塔等),可在具體工程 中單獨設計。塔頭設計規定為保證本次標準設計的通用性和一致性, 對塔頭設計作出統一規定, 包括絕 緣配合原則、絕緣子片數和串長、空氣間隙取值、間隙圓設計、防雷保護、塔頭 布置、聯塔金具等。絕緣配合原則標準設計將依照設計規范和相關規定進行絕緣配

24、合設計,滿足線路在工頻電壓、操作過電壓和雷電過電壓等各種情況下安全可靠運行。根據南方電網五省區的線路設計情況,ac級污區的線路,導線懸垂絕緣 子串可采用玻璃絕緣子,de級污區,導線懸垂絕緣子串可采用復合絕緣子。 標準設計應考慮桿塔掛玻璃絕緣子串和復合絕緣子串兩種情況,其中,玻璃絕緣子爬電比距按c級污區上限值配置片數,即爬電比距2.50cm/kV(按額定電壓計 算);110kV和220kV復合絕緣子爬電比距2.88cm/kV(按額定電壓計算),500kV復合絕緣子爬電比距2.75cm/kV(按額定電壓計算)。1000m以上海拔地區的爬 電比距需進行相應的修正。為保持高塔的耐雷性能,絕緣子片數應根

25、據塔高的增加而增加, 雷電過電壓 最小間隙也相應增大。對于同塔雙回及以上線路,采用平衡高絕緣設計。若使用 復合絕緣子,應使其雷電沖擊絕緣水平與盤型絕緣子串水平一致(即要求復合絕緣子干弧距離間的正極性雷電沖擊50%閃絡電壓不小于盤型絕緣子串的閃絡電壓值)。絕緣子片數絕緣子片數采用爬電比距法計算,同時考慮海拔高度的影響。對同塔雙回及 以上回路,按平衡高絕緣配置,考慮增加絕緣子片數。各電壓等級絕緣子片數計 算結果參考表3-1中數值。當桿塔全高超過40m時,高度每增加10m應比設計規范規定的最少絕緣子 片數(110kV為7片,220kV為13片,500kV為25片)增加1片高度為146mn!勺 絕緣子

26、,全高超過100 m的桿塔,絕緣子片數應根據運行經驗結合計算確定。表懸垂玻璃絕緣子片數選擇一覽表電壓整串單片爬電對應復合回海拔高度等級片數結構爬電比距絕緣子結路(m)(kV)高度距離(cm/kV)構高度(mm)(mm)(mm)500單100028(155)43405504450雙31(155)48055504750單1000200030(155)46505505060雙33(155)51155505525單2000250031(155)48055504750雙34(155)52705505200單2500300032(155)49605504900雙35(155)54255505350單300

27、0350033(155)51155505050雙36(155)55805505500單3500400034(155)52705505200雙37(155)57355505650220單100015(146)21904502300雙16(146)23364502450四17(146)24824502600單1000200016(146)23364502580雙17(146)24824502730單2000250017(146)24824502600雙18(146)26284502750單2500300017(146)24824502600雙18(146)26284502750單300035001

28、8(146)26284502750雙19(146)27744502900單3500400018(146)26284502750雙19(146)27744502900110單、雙10009(14610(146、雙1000200010(146)146032017002000250010(146)146032016902500300011(146)160632018403000350011(146)160632018403500400011(146)16063201840注:1)1) 玻璃絕緣子參考南方電網公司電力線路盤形懸式絕緣子技術規范中玻璃絕

29、緣子技術參數表,500kV,500kV 絕緣子選用 160kN160kN 懸式耐污型,220kV220kV 絕緣子選用 100kN100kN 懸式耐污型,110kV110kV絕緣子選用 70kN70kN 懸式標準型,標準型絕緣子爬電距離的有效系數取1 1,耐污型絕緣子爬電距離的有效系數取;2)2) 括號中的數值為單片絕緣子的高度,單位mmmm3)3) 表中所列玻璃絕緣子片數由五省區省級電力設計院提供。由于耐張絕緣子串自潔性較懸垂絕緣子串好,耐張絕緣子片數按污穢條件選擇并已達到規范所規定的最少片數時,不再考慮另行增加片數。空氣間隙標準設計的空氣間隙按照規范的相關規定選擇,采用平衡高絕緣時,空氣間

30、隙按照配合系數相應修正,推薦采用的空氣間隙值見表。表 空氣間隙推薦采用數值電壓等級(kV)回路海拔高度(m)空氣間隙(m)工頻操作雷電帶電作業500單1000雙單10002000電壓等級(kV)回路海拔高度(m)空氣間隙(m)工頻操作雷電帶電作業雙單20002500雙單25003000雙單30003500雙單35004000雙220單、雙1000四單10002000雙單20002500雙單25003000雙單30003500雙單35004000雙110單、雙1000四單、雙10002000電壓等級(kV)回路海拔高度(m)空氣間隙(m)工頻操作雷電帶電作業單、雙20002500單、雙25003

31、000單、雙30003500單、雙35004000注:1 1)對操作人員需要停留工作的部位,還應考慮人體活動范圍;2)2)表中所列空氣間隙值由五省區省級電力設計院提供。間隙圓圖(1)懸垂串風偏角計算單回直線塔統一取下層橫擔懸垂絕緣子串風偏角來規劃整個塔頭(500kV導 線平均高度一般取20m 110220kV導線平均高度一般取15m 500kV跨越塔的 導線平均高度取45m 220kV跨越塔的導線平均高度取40m 110kV跨越塔的導線 平均高度取35m)。雙回路直線塔統一取中層橫擔懸垂絕緣子串風偏角來規劃整個塔頭。即計算風偏角時,導線張力仍按平均高度的風速計算,而導線的風壓需考慮換算至中層

32、導線的平均高度(該換算高度宜取中、下導線層高),懸垂絕緣子串的風壓按中層 橫擔的高度計算。四回路直線塔則以第二層和第五層懸垂絕緣子串風偏角來規劃 塔頭。風壓不均勻系數a應根據計算工況的設計基本風速值選取。當風速27 m/s時,a取;當20風速27 m/s時,a取;當風速20m/s時,a取。對跳線計 算,風壓不均勻系數取。間隙圓采用復合絕緣子串的風偏角繪制。 復合絕緣子的風壓取對應玻璃絕緣 子片數(按復合絕緣子串長除以玻璃絕緣子單片高度,500kV片高取155mm110220kV片高取146mm的風壓值的40%(2)間隙圓設計直線塔按照單、雙聯“I”型懸垂絕緣子串規劃塔頭,分別繪制間隙圓圖。 雙

33、聯串的允許搖擺角所對應的搖擺角系數Kv值應滿足規劃要求。繪制塔頭間隙圓圖時, 應考慮塔頭寬度的影響, 在子導線的下導線處考慮小 弧垂引起的垂直下偏量和水平偏量,然后在此基礎上繪制間隙圓。間隙圓內應包含結構裕度。220500kV鐵塔在外形布置時,結構裕度對應 于準線選取,塔身部位取300mm其余部位取200mm 110kV鐵塔結構裕度取150mm-200mm 220kV、110kV鋼管桿在外形布置時,結構裕度對應于鋼管構件 外緣選取,220kV為200mm 110kV為150mm耐張塔塔頭正面圖的外角側繪制裝設跳線串情況的間隙圓, 內角側繪制不裝 設跳線串情況的間隙圓; 一般耐張串長度取可能用到

34、的最短長度; 當轉角度數過 大,帶電部分對橫擔的間隙不夠時,應考慮增加耐張串長度(一般增加絕緣子片 數)后,帶電部分對塔身的間隙仍滿足要求。在校驗塔頭正面間隙時,500kV跳線串偏角一般按15考慮,110kV和220kV跳線串偏角一般按20考慮。跳線(包括跳線子導線)對塔身的電氣距離在俯視 圖中的投影滿足:500kV雙回路為 左右,220kV雙回路為 左右,110kV為左右。在設計單回路桿塔時, 應考慮帶電部分對主材側面和導線橫擔下表面的電氣 距離滿足帶電作業間隙; 在設計雙回及以上線路桿塔時, 應考慮帶電部分對主材 側面、本層導線橫擔下表面和下層橫擔上表面的電氣距離滿足帶電作業間隙; 除 本

35、層導線橫擔下表面外,以上部位均考慮人體活動范圍。防雷保護所有桿塔均按照雙地線設計。 地線和導線的距離應滿足檔中導地線配合的要 求。無冰、輕冰和中冰區, 桿塔上地線對邊導線的保護角, 對于同塔雙回或多回 路,220kV及以上線路的保護角均不大于0,110kV線路不大于10;對于單 回路,500kV線路的保護角不大于10,220kV及以下線路不大于15。重冰區 單回路桿塔上地線對邊導線的保護角,500kV線路不大于15,220kV及以下線 路不大于20。保護角計算至分裂導線中心即可。塔頭布置導地線布置要求參照以下原則執行。(1)覆冰區110500kV鐵塔相鄰導、地線間和垂直排列的上下導線之間的 水

36、平偏移應滿足表3-12。表上下層相鄰導線間或地線與相鄰導線間的最小水平偏移(m)電壓等級(kV)110220500設計冰厚10(mm)設計冰厚15(mm)設計冰厚20(mm)中冰設計冰厚20(mm)重冰設計冰厚30(mm)如果每相導線有多根分裂子導線,水平偏移距離應按照子導線計算。耐張塔 的水平偏移距離應計入轉角度數的影響。為了減少或避免導線間的閃絡事故,中、重冰區如采用非水平排列方式,桿塔上應有足夠的垂直距離和水平位移,以滿足導線與地線或導線之間在不同期脫 冰時靜態和動態接近的電氣間隙要求。靜態接近距離不應小于操作過電壓間隙 值;動態接近距離不應小于工頻電壓間隙值。對于無冰區桿塔,為了防止施

37、工架線時,上層已裝相的導線與下層正裝相的 導引繩碰觸,相鄰層導線間的掛點間應保持一定的水平偏移,500kV桿塔一般取500mm 220kV桿塔一般取400mrp110kV桿塔一般取300mm(2)桿塔上兩根地線之間的距離,不應超過地線與導線間垂直距離的5倍。(3)導線垂直排列的垂直線間距離,宜取不小于水平線間距離計算結果的75%雙回路及多回路桿塔不同回路的不同相導線間的水平或垂直距離,應較同 回路的水平或垂直線間距離的要求值大。般來說,直線塔應按間隙圓控制層高,但需驗算最大使用檔距,并在模塊 說明部分中給出每種塔型的單側容許最大使用檔距。(4)雙分裂子導線在無冰區按垂直排列布置, 在輕冰區可采

38、用垂直排列或水 平排列,在中、重冰區按水平排列布置。(5)單回路酒杯塔和貓頭塔懸垂絕緣子串可采用“I”串或“V串;雙回路 塔一般按全“I”串設計,基本風速較大的地區,可按全“V串設計。(6)“V串兩肢之間夾角的一半可比最大風偏角小510,該夾角不宜小于80度,不宜大于120度。(7)“I串懸垂轉角塔,可將懸垂串懸掛于導線橫擔下方的小掛架上;對 于“V”串塔,相應的懸垂轉角塔采用“L”串。(8)單、雙和四回路1型耐張塔、四回路分歧塔一般呈中心對稱, 其余耐張 塔一般外角側橫擔較內角側橫擔長,內角側橫擔不宜過短(需滿足跳線串向塔身 方向偏5度要求)。(9)在設計導線橫擔尺寸時,所有耐張塔內、外角側

39、均考慮裝設跳線串。(10)對于無冰、輕冰和中冰區耐張塔, 當最大轉角度數不大于40度時,導 線橫擔可采用拔梢形,當最大轉角度數大于40度時,導線橫擔采用方形。(11)耐張塔導線橫擔外側可根據間隙需要設計跳線支架,110kV原則上不 設置跳線支架;220kV根據需要設置跳線支架,長度不超過;500kV根據需要設 置跳線支架,跳線支架的長度不超過。聯塔金具除110kV和220kV直線鋼管桿導線掛點按單掛點設計外,所有直線塔的導線 掛點均按單掛點和雙掛點進行設計,500kV雙掛點間距為600mm 220kV雙掛點 間距為500mm 110kV雙掛點間距為400mm 500kV耐張塔導線采用雙掛點,2

40、20kV及以下等級耐張塔導線采用單或雙掛點。所有電壓等級地線均采用單掛點。500kV耐張串兩聯之間的平行距離采用450550mm,220kV耐張串兩聯之間 的平行距離采用400450mm兩掛點的間距按照最大轉角度數進行相應補償。聯塔金具應轉動靈活且受力合理, 其強度應高于串內其他金具強度。 覆冰區 懸垂串聯塔金具順線路方向設置, 無冰區懸垂串聯塔金具橫線路方向設置。 各電壓等級聯塔金具型式詳見見表。表各電壓等級聯塔金具電壓等級(kV)塔型導線掛點金具跳線掛點金具地線掛點金具110直線塔UB掛板或U型掛環/UB掛板或U型掛環耐張塔U型掛環UJ螺絲或UB掛板U型掛環鋼管桿U型掛環U型掛環U型掛環2

41、20直線塔ZBS掛 板/UB掛板耐張塔GD型耳軸掛板或U型掛環UB掛板GD型耳軸掛板或U型掛環鋼管桿U型掛環U型掛環U型掛環500直線塔ZBS掛 板/UB掛板耐張塔GD型耳軸掛板或U型掛環UB掛板GD型耳軸掛板或U型掛環桿塔荷載氣象條件的重現期500kV輸電線路重現期取50年;110220kV輸電線路重現期取30年。基本風速離地高度基本風速離地面高度為10m桿塔荷載計算原則及規定(1)荷載計算原則桿塔標準化設計的荷載和組合條件均應滿足110kV750kV架空輸電線路設計規范(GB50545)、重覆冰架空輸電線路設計技術規程(DL/T5440-2009)、架空送電線路桿塔結構設計技術規定(DL/

42、T5154-2002)、架空送電線路鋼管 桿設計技術規定(DL/T5130-2001)等規程規范的要求。考慮到覆冰、斷線工況 新、舊規程的內容變化較大,為方便使用,特將部分內容摘錄如下。1)各類桿塔均應計算線路正常運行情況(包括基本風速、設計覆冰、最低氣 溫)、斷線情況、不均勻覆冰情況和安裝情況下的荷載組合,必要時尚應驗算地震等罕見情況。2)進行地線特性計算和檔中導地線配合計算時,地線設計冰厚應與導線一致,但在桿塔荷載計算時,地線應按較導線冰厚增加5mm勺覆冰厚度計算地線覆 冰工況的荷載(過載),事故工況的斷線張力應按地線最大使用張力的百分比取 值。3)覆冰情況下(含不均勻冰)須考慮導、地線及

43、桿塔的風荷載增大系數B,不 同覆冰厚度時B的取值如下表:表各風荷載增大系數覆冰厚度(mm)覆冰風荷載增大系數B導地線、絕緣子桿塔0101520304)對覆冰線路,斷線情況按-5C、有冰、無風的氣象條件進行計算;對最 低溫度為0C的無冰線路,斷線情況按+5C、無冰、無風的氣象條件進行計算。 各類桿塔導、地線的斷線張力的取值見下表,垂直冰荷載取100%S計覆冰荷載。表斷線張力冰區斷線張力(一相導線或一根地線最大使用張力的百分數)直線型桿塔耐張型桿塔單導線雙分裂導線雙分裂地線 單導線雙分裂及地線以上導線以上導線輕冰10mn及以下50%平丘25%山地30%平丘20%山地25%100%)100%70%1

44、00%中冰15mm50%40%35%100%)100%70%100%20mm50%45%重冰20mm55%100%)100%75%100%30mm60%80%5)不均勻覆冰情況按-5 C、有不均勻冰、10m/s風速的氣象條件進行計算。不均勻覆冰情況時,不平衡張力的取值見下表,垂直冰荷載取75%設計覆冰荷載表不均勻覆冰不平衡張力冰區不平衡張力(一相導線或一根地線最大使用張力的百分數)直線型桿塔耐張型桿塔導線地線導線地線輕冰10mm及以下10%20%30%40%中冰15mm15%25%35%45%中冰20mm20%30%40%50%重冰20mm25%46%42%54%重冰30mm29%50%46%

45、58%6)各類桿塔的安裝情況,應按10m/s風速、無冰、相應氣溫的氣象條件進 行計算。對最低溫度為0C的無冰線路,安裝情況按+5C、無冰、10m/s風速的 氣象條件進行計算。所有直線塔需考慮2倍起吊荷載。導、地線的施工誤差系數 取;動力系數取;導線張力的過牽引系數取,地線張力的過牽引系數取;由于采 用降溫法來補償初伸長的影響,故導、地線安裝張力按安裝氣溫降低補償溫度后的張力取值7)當桿塔全高不超過60m時,桿塔風荷載調整系數Bz應按下表對全高采用一個系數:表全高不超過60m桿塔風荷載調整系數桿塔全高(m)2030405060Bz當桿塔全高超過60m時,風荷載調整系數應分段計算,取值可參考下表,

46、但加權平均值應不低于:表全高超過60m桿塔風荷載調整系數桿塔頭部(橫擔及地線支架)橫擔或地線支架w60m,取60m橫擔或地線支架w100m取身部分段高(m)102030405060708090100Bz對基礎,當桿塔全高不超過60m時,風荷載調整系數Bz取,60m及以上時取值如下,但加權平均值應不低于:表全高超過60m桿塔計算基礎力風荷載調整系數桿塔頭部(橫擔及地線支架)橫擔或地線支架w取60m60m橫擔或地線支架w100m取身部分段高(m)102030405060708090100Bz(計算基礎作用力)(2)荷載計算統一規定為了統一桿塔標準設計的荷載計算原則,特對如下情況作出規定:1)風壓高

47、度變化系數Z統一按B類地面粗糙度選取;2)對無冰、輕冰區:500kV線路直線塔按代表檔距400m計算各工況張力,耐張塔前后側按代表 檔距 250300m/500600m 計算各工況張力;110220kV線路直線塔按代表檔距350m計算各工況張力,耐張塔前后側代表檔距220kV按450m/200m 110kV按400m/200m計算各工況張力;對中、重冰區,直線塔和耐張塔的代表檔距可相應減小;3)耐張塔前后掛點的垂直荷載按照:分配,且應分別考慮前側上拔后側下 壓、前側下壓后側上拔、兩側下壓的不同組合工況。耐張塔負荷結合代表檔距、 水平檔距和垂直檔距,組成前后一側為大水平荷載、大垂直荷載、大張力,

48、另一 側為小水平荷載、小垂直荷載、小張力等組合;終端塔應考慮垂直荷載全部加在線路側的情況;直線塔垂直荷載前后側按4:6分配;4)應考慮各種正常運行情況的導地線垂直檔距的變化情況;5)耐張塔前后掛點的水平風荷載按照:分配;6)導、地線平均高度的計算值規定為:導地線張力特性計算時,110220kV線路的導地線平均高度取15m 500kV線路的導地線平均高度取20m;500kV導線對地距離取20m 220kV取15m 110kV取12m (在實際工程中應用高塔時,應按實際導、地線平均高度進行驗算)。對于雙回路及以上的多回路,由下相導線平均高度加上層高后可計算出中、 上相導線的平均高度;當算得的下相導

49、線平均高度低于20m(500kV)或15m(22(110kV)時,風壓高 度變化系數Z應取;7)對于220500kV所有直線塔均應考慮錨線工況;110kV由于耐張段較短、利用耐張塔錨線作業易實施,故110kV的直線塔不考慮錨線工況;8)在安裝情況,應考慮導地線安裝時初伸長、過牽引、施工誤差等因素;9) 110220kV雙回、四回和500kV雙回路鐵塔應考慮分期架設的情況;10)中、重冰區線路宜考慮驗算覆冰工況,驗算冰厚可取設計冰厚的倍,并在子模塊說明書中列出驗算覆冰工況荷載;11)4分裂及以上線路垂直荷載需考慮間隔棒重量,覆冰工況應考慮絕緣子 串覆冰后增加的重量;12)考慮到光纖復合架空地線O

50、PGWt普通地線直徑稍大,地線水平荷載、 垂直荷載及線條張力均考慮增大系數。荷載組合(1)直線塔1)正常運行情況(a)基本風速、 無冰、 未斷線(最大垂直荷載、 最小垂直荷載分別與最大水 平荷載組合),包括90、60、45、0風;(b)設計覆冰、相應風速及氣溫、未斷線(90風最大垂直荷載與最大水平 荷載組合);2)斷線情況:單回路桿塔:單導線斷任意一相導線(分裂導線任意一相導線有縱向不平衡 張力),地線未斷;斷任意一根地線,導線未斷;雙回路桿塔: 同一檔內, 單導線斷任意兩相導線(分裂導線任意兩相導線有 縱向不平衡張力);斷一根地線, 單導線斷任意一相導線(分裂導線任意一相導線 有縱向不平衡張

51、力);四回路桿塔: 同一檔內, 單導線斷任意三相導線(分裂導線任意三相導線有 縱向不平衡張力);斷一根地線, 單導線斷任意兩相導線(分裂導線任意兩相導線 有縱向不平衡張力);3)安裝情況 所有直線塔應考慮檢修吊裝。對于220500kV所有直線塔應考慮錨線情況,110kV直線塔不考慮錨線情 況;4)不均勻覆冰情況 應考慮導、地線同時同向有不均勻覆冰的不平衡張力, 使鐵塔承受最大彎矩 的情況,此時,應考慮90風和0風兩種風向下的不均勻彎組合,0度風時風 向應與導地線張力方向相同; 中、重冰區直線塔還應考慮導、 地線同時不同向有 不均勻覆冰的不平衡張力,使鐵塔承受最大扭矩的情況。5)驗算覆冰情況驗算

52、覆冰應使所有導、 地線同時同向有不平衡張力, 使桿塔承受最大彎矩情 況。(2)直線轉角塔主要工況同直線塔一致, 增加計算反向風的組合, 所有工況均需計算最大角 度和最小角度兩種情況。(3)耐張轉角塔1)正常運行情況(a)基本風速、無冰、未斷線(應計算90風及其反向風;終端塔還需計算0風);(b)設計覆冰、相應風速及氣溫、未斷線;(c)低溫工況:按最低氣溫、無冰、無風、未斷線情況計算;2)斷線情況單回路和雙回路桿塔:同一檔內,單導線斷任意兩相導線(分裂導線任意兩 相導線有縱向不平衡張力)、地線未斷;斷任意一根地線,單導線斷任意一相導 線(分裂導線任意一相導線有縱向不平衡張力);四回路塔:同一檔內

53、,單導線斷任意三相導線(分裂導線任意三相導線有縱 向不平衡張力)、地線未斷;斷任意一根地線, 單導線斷任意兩根導線(分裂導線 任意兩相導線有縱向不平衡張力);3)不均勻覆冰情況應考慮導、地線同時同向有不均勻冰的不平衡張力, 使鐵塔承受最大彎矩的 情況,此時,應考慮90風和0風兩種風向下的不均勻彎組合;中、重冰區耐 張塔還應考慮導、 地線同時不同向有不均勻冰的不平衡張力, 使鐵塔承受最大扭 矩的情況。4)驗算覆冰情況驗算覆冰應使所有導、 地線同時同向有不平衡張力, 使桿塔承受最大彎矩情 況。5)安裝情況所有耐張轉角塔應考慮緊線、錨線、吊裝跳線的組合。桿塔設計一般規定(1)為增加鐵塔順線路的剛度,

54、所有鐵塔采用方形斷面。(2)為方便鐵塔根開的推算,規定鐵塔單面坡度取整數值,如、 、等,但一 般不應出現同一系列塔中大負荷塔的坡度小于小負荷塔的坡度。(3)為保護自然環境, 防止水土流失, 山區鐵塔長短腿的級差按照不破壞一 定角度的斜坡原狀地貌的原則設置:500kV塔按照坡角2730度設置;220kV塔按照坡角25度設置;110kV塔按照坡角20度設置;(4)鐵塔長短腿以減腿表示,具體示例詳見模板實例“5G2W4-Z1司令圖.dwg”。(5)為確保鐵塔的抗扭剛度,橫隔面設置的間距不應大于平均寬度的5倍, 也不應大于4個主材分段,所有塔身隔面全部采用剛性隔面。(6)塔身交叉斜材與水平面的夾角取3

55、545度為宜,不宜小于30度,同時 不宜大于50度。(7)考慮到圓管構件的橫風向風振(旋渦脫落)影響,對桿件的允許長細比較 角鋼限制嚴格,主材不大于120,輔材不大于150,塔腿斜材不大于120;角鋼 長細比按規程限制(受壓材不大于200)。(8)體型系數按現行國家規范建筑結構荷載規范(GB50009-2001)確定。(9)直線塔導、地線掛點處以及耐張塔跳線的掛點處, 受彎梁應按雙向受彎 驗算(10)總高度在85m以下的桿塔,登高設施選用腳釘;酒杯塔上曲臂采用簡 易踏板代替腳釘,踏板設置于曲臂內側。高于60m的桿塔每3040米設置簡易的 檢修人員休息平臺;高于85m的桿塔在變坡以下采用腳釘及休

56、息平臺, 變坡以上 采用直爬梯。(11)節點連接承載力力應不低于桿件內力,螺栓連接長度超過1 5倍螺栓直 徑時應按鋼結構設計規范進行折減。角鋼塔塔身主材連接螺栓不應小于6個,受力斜材連接螺栓不宜少于2個;當構件超長需采用接頭時, 主材接頭螺栓 數量每端不得少于6個,斜材接頭螺栓數量每端不得少于4個。塔身主材宜采用 內包角鋼外設鋼板的雙剪螺栓連接型式。規格小于L63的角鋼最大使用螺栓為M16L63L125角鋼最大使用螺栓為M20(當計算只需一個M20螺栓而構造要求使 用兩個螺栓時,可采用兩個M16螺栓),L140及以上角鋼最大使用螺栓為M24鋼管連接主要采用單插板、十字插板、柔性法蘭或剛性法蘭連接,采用U型插板時應考慮避免安裝困難。(12)鋼管桿大偏心受彎法蘭應留有余度,螺栓、法蘭盤、肋板的應力比不 應超過85%。(13)十字型組合角鋼主材應力比不宜超過90%,以考慮彎扭屈曲和受力不均的不利影響。(14)當導、地線橫擔采用上下平面傳力模型時應有減少負頭及其它加強措施。(15)組合角鋼填板及螺栓計算按 架空輸電線路鐵塔設計技術導則 執行。桿塔結構設計方法桿塔結構設計采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法, 結構的極限狀態 是指結構或構件在規定的各種荷載組合作用下或在各種變形或裂縫的限值條件 下,滿足線路安全的臨界狀態。 極限狀態分為承載力極限狀態

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