关键词：110kV；输电线路；直线；杆塔结构；设计
110kV输电线路作为中国电力系统的重要组成部分，以满足居民生活和工业中的用电需求。在传输线的设计过程中，极点的位置和路径的选择是整个110kV输电线路规划设计的重点，但在110kV输电线路施工阶段仍存在一些问题，影响着输电塔的质量和效果。定位和路径选择是一个重要的问题，路径选择是否合理将是整个相关输电线路的关键，同时，塔的位置将直接影响工程造价和施工难度。
1优化杆塔设计方案的重要性
输电线路作为电力工程线路正常运行的主要基础设施，能够充分发挥其功能，直接关系到输电线路的服务功能和经济效益。在电力线路建设项目中，整个塔总造价的工程造价约占项目投资的1/3，很大程度上决定了选择合理杆塔的重要性，铁塔设计方案优化为110kV输电线路正常运行。在杆塔基础设计过程中，设计人员应联系110kV输电线路的实践需求，并对设计过程进行详细处理，以确保铁塔设计在正常使用期内，能满足工程要求。塔的设计优化过程中，应做好以下三个方面：确保在线路设计过程中塔数的合理性选择；在设计过程中根据接触网工程施工的具体要求，选择塔的运行电力系统；塔的设计过程需要考虑不利因素，采取措施对塔进行保护，加强成本控制，保留有用的设计，尽可能减少塔的使用面积。以上三个方面，阐明了优化杆塔设计方案对110kV输电线路正常运行的重要性。而在输电线路实际施工过程中，还存在很多问题，不仅有人为监管不到位，同时还有施工技术限制及施工条件的影响，因此，下文深入分析110kV输电线路规划设计中杆塔的定位及路径的选择就十分必要。
2杆型结构改进设计思路和分析
2.1直线杆型的基本结构
以Z-18杆型为例，其结构如图1所示。杆型采用φ230上、下2段拔稍双杆，呈水平排列布置，无横梁（叉梁）型式，杆型高度为18m，适用于LGJ-150型导线。拉线使用4根GJ-70钢绞线对地夹角60°布置，杆塔基础采用底盘、拉盘直埋基础方式。杆塔上部由导线铁横担HZC-450-1（总长9m，总重150.5kg），1根横拉杆及4根斜拉杆（拉杆为φ16钢筋及调节螺栓等）组成。
2.2输电线路杆塔结构优化的方法
输电线路杆塔结构优化的方法采用的是动态规划优化法，优化方向为重量轻，便于安装，并追求型式美观。所谓动态规划法是解决某一问题时，不止运用一种手段，而是同时采取多种方法相互结合，灵活运用，以达到优化的目的。每种方法对应的结果是不同的，要找到效果最明显的方法，以达到输电线路杆塔结构优化理想效果。设计人员需要根据杆塔安装的现场实际情况、力学原理和相关的计算法则，缩小杆塔的迎风面积，以及合理的选用塔材，减小杆塔的设计尺寸，减小占地面积，从而增强杆塔的实用性。尽量减少迎风的面积和降低塔头的高度是优化输电线路杆塔结构的重要措施。通过一系列的探索与研究，才能找到最合理的设计方案，才能设计出外观更美、结构更简单、实用性更强的杆塔。
杆塔优化设计的原则为:增加导线悬挂高度，改进导线的悬挂方式，以及提升避雷线悬挂点，其余的双杆布置形式、杆塔电气性能、拉线悬挂及布置形式、杆塔基础及拉线基础、机械性能及整体结构稳定性保持不变。
2.3直线杆塔改进设计
淘汰以往使用的铁横担及横拉杆、斜拉杆等组件，用实心复合横担、复合绝缘子代替，并选择边相复合横担与中相悬式复合绝缘子结合的方式悬挂导线。两个边相布置成“∠”型:棒形悬式复合绝缘子与复合横担各一只。复合横担用于代替原边相导线铁横担，将其安装在电杆某一合适高度，水平安装，以支撑导线;棒形悬式复合绝缘子代替原斜拉杆。中相布置成“∨”型，使用材料为2只棒形悬式复合绝缘子，另外，为了固定“∨”型绝缘子串，还要在杆塔顶端加装铁横梁。还有，以防杆塔扭曲变形，需要在杆塔中部布置铁横梁，以提高杆塔的整体稳定性。改进设计后杆塔整体结构呈“H”形，如图2所示。
边导线保护角核算。边导线保护角，即避雷线悬挂点和边导线的连线与避雷线悬挂点铅锤方向的夹角。是有相关规程规定:杆塔上避雷线对边导线的保护角一般不大于25°。用复合横担代替铁横担后，导线悬挂点相应升高，导致保护角变小，所以为了使保护角达到防雷要求，可以提升避雷线支架和缩短导线横担长度两种方法，但缩短导线横担长度后又不能达到电气绝缘间隙标准，因此，最好的方法还是提升避雷线支架。中导线不做保护角核算，因为杆塔采用的避雷线是两根对称排列，中导线位于两根避雷线中间。核算相关数据:避雷线支架安装高度2.7m，复合横担高于原导线铁横担1.5m，然后保证边导线保护角在规定范围内。计算得出导线悬挂高度需要提升约3.2m。
2.3稳定性分析
杆塔基础是将杆塔固定在地面上，以保证杆塔不发生倾斜、倒塌、下沉和上拔等的设施，主要影响杆塔的稳定性，可以防止因导线的重量、风荷载、破冰、竖向拉力和水平荷载等荷载作用下发生压力、拔出、倾覆等现象。改进后的杆塔风荷载、冰荷载和避雷线张力的可变荷载没有变化，但塔的恒载与导线避雷线绝缘子重力永久荷载互相抵消，从而降低了负荷，使重力荷载减小。改进后的杆塔设计只是改善了杆塔的结构和形式，没有改变塔身和电缆基础。因此，杆塔依然具有很高的稳定性。
3试验及挂网的运行情况
2004-05，在110kV孤五线15号、34号、40号、41号4基杆塔进行了试点施工试验，使用FHD-110/10（带拉环）复合横担，改“导线铁横担+3只复合（瓷）绝缘子”为“2只复合横担+4只复合绝缘子”的组合形式，一般可使导线悬挂点提高3.0～4.5m，很好地解决了导线驰度与构筑物的安全距离不足的问题，减小了杆塔上部的荷载。经过10年的试验运行，效果良好。目前，在该110kV输电线路上已有65基杆塔和130支复合横担在网运行。
4杆塔新结构的优点与优化分析
1）新结构优点。①丰富了杆型型式。杆塔使用复合横担简化结构设计，110kV双杆取消了导线铁横担，减小了杆塔上部荷载，优化了杆塔结构，丰富了线路杆型。同时，110kV双杆线路导线使用复合横担与复合绝缘子悬挂，具有很高的实用价值。②降低了线路改造成本。使用复合横担、复合绝缘子与原先采用增加杆塔等方式处理交叉跨越问题相比，有效利用了狭窄的走廊，降低了杆塔高度，施工简便易行，可节约大量的人力、物力和财力。
2）优化定型结构。大截面导线绑扎会在运行中埋下隐患，因此，横担挂头须采用上、下2个拉环，并改变导线绑扎形式，用线夹固定导线并悬挂于挂头下拉环；杆塔中部加装的固定铁横梁应采用槽钢或工字钢。
结语
综上所述，输电线路中的杆塔是现代电网中的不可缺少的重要支点，因此，在杆塔的结构设计上是否科学、合理、规范将直接影响着输电线路的安全性、经济性和运行可靠性。上文就110kV输电线路直线杆塔结构设计进行了简要分析。
参考文献
[1]彭艺全.110kV输电线路设计关键点探讨［J］.科技与创新，2015（07）.
[2]何海林.探讨110kV输电线路杆塔基础设计的技术要点［J］.建材与装饰，2016（12）.
论文作者:韩鹏飞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/8
标签：杆塔论文; 导线论文; 线路论文; 避雷线论文; 绝缘子论文; 荷载论文; 结构论文; 《电力设备》2018年第3期论文;