CN104453334A - 输电线路三回路铁塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路三回路铁塔，包括有一个塔身，在塔身的顶部并列间隔设置有两塔柱，塔柱的排列方向沿着塔身的长度方向，还包括有三层的水平桁架，所述的水平桁架包括有两个以塔柱为中心的大梯形，两大梯形的底边在两塔柱之间连接，同时还包括有一个小的梯形，该小的梯形以位于塔柱之间的两个大梯形的底边为底，上底支撑于两个大梯形的腰上，在两个大梯形两塔柱之外的下底角上设置有导线悬挂点，两大梯形交汇的公共下底角处还设置有一个导线悬挂点。本发明塔头布置通过三层水平桁架来承担导线荷载，水平桁架的荷载传至塔头两侧对称的桁架柱。再通过合理布置桁架结构将荷载传给塔身，避免了塔身刚度突变。力学结构简洁明确、结构简单。

Description

输电线路三回路铁塔

技术领域

本发明涉及一种铁塔，特别是一种输电线路三回路铁塔。

背景技术

随着经济发展，在输电线路走廊资源紧张地段，有可能采用到多回路的杆塔，可以大大节约线路走廊资源。其中双回路、四回路的多回路塔型比较好设计也比较普遍，采用鼓型垂直排列方式。由于三回路的特殊性，还没有较优的专用三回路铁塔。如果碰到需要使用三回路线路的走廊，一般采用三个单回路或一个单回路和一个双回路线路，还有一种就是采用一个双回路线路顶上再加一个单回路的塔型。其中第一种方案占用走廊宽，投资大。后一种方案塔头较高，杆塔防雷效果较差；上下回路检修会受影响，需停电。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种具有占用线路走廊较小、回路明确、结构简单、施工和检修方便的输电线路三回路铁塔。

一种输电线路三回路铁塔，包括有一个塔身，在塔身的顶部并列间隔设置有两塔柱，塔柱的排列方向沿着塔身的长度方向，还包括有三层的水平桁架，所述的水平桁架包括有两个以塔柱为中心的大梯形，两大梯形的底边在两塔柱之间连接，同时还包括有一个小的梯形，该小的梯形以位于塔柱之间的两个大梯形的底边为底，上底支撑于两个大梯形的腰上，在两个大梯形两塔柱之外的下底角上设置有导线悬挂点，两大梯形交汇的公共下底角处还设置有一个导线悬挂点。

本发明的输电线路三回路铁塔，利用两塔柱构成相互串联的两个梯形，同时还利用串联的梯形的串接的底构造第三个梯形，从而构成一个稳固的、传力效果好的，可将力良好的传到塔柱的水平桁架，由于在梯形的下底角上设置了导线悬挂点，从而可实现将三回路中的各回路导线悬挂在导线悬挂点处，由于这些悬挂点是设置在两梯形的公共下底角上及梯形的两下底角上。这种结构一方面提高了回路的稳定性，各回路可分别检修，不受影响，同时本发明的输电线路三回路铁塔具有占地小，塔头低可避免雷击的优点。

所述的输电线路三回路铁塔三层水平桁架位于两塔柱之间的宽度相等。

所述的输电线路三回路铁塔三层水平桁架的上层、下层两层水平桁架位于两塔柱之外的宽度大于中间层的水平桁架。

可保证处于中间层的导线与上下两层错开一定距离。

在塔柱的顶部两塔柱的外侧设置有两向外延伸的地线横担。

为支撑两根地线的地线支架，受力合理且外形简单美观。架设双根地线作为防直击雷保护，

上层与下层水平桁架位于两塔柱中间的部分大梯形的下底相等，位于中间层的水平桁架的大梯形的下底为一长一短。

这种布置方式，可使得位于中间层的导线与上下两层错开一定距离。

所述的大梯形的上底与塔柱同宽，位于塔柱上与塔柱一体。

采用这种结构可提高力的传递性。

综上所述的，本发明相比现有技术如下优点：

本发明的三回路铁塔对塔头导、地线进行巧妙的布置。避雷线对边相导线保护角按0保护角设计；导线布置为“腰型”，边导线有上、中、下，其中中相导线比上、下相缩进来一定距离，中相导线防雷保护角为负保护角。

避雷线对边相导线保护角降低，雷电绕击率将显著减少，有效提高架空输电线路的耐雷水平，保护角按0度设计。以前常规塔型的横担布置，鼓型塔导线一般是中相横担的导线在最外面，中相导线易受雷绕击；或者伞型塔，上、中、下的横担逐渐增长，中、下相导线易受雷的绕击。其中上相受绕击的概率较小，当地线对中导线防雷保护角为负的，克服了传统塔型中相绕击率偏高的弊病，大大提高了防雷性能。

本发明塔头布置通过三层水平桁架来承担导线荷载，水平桁架的荷载传至塔头两侧对称的桁架柱。再通过合理布置桁架结构将荷载传给塔身，避免了塔身刚度突变。力学结构简洁明确、结构简单、外形美观。将三个回路导线垂直排列，也可水平排列，其塔头高度实际和双回路塔高相近，各回路检修时互不干扰，另外二回路不需要停电，且占地小，塔头不高，避雷性好。

附图说明

图1为本发明的三回路铁塔的结构示意图。

标号说明  1塔身 2塔柱 3水平桁架 4地线横担 5梯形。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。

实施例1

一种输电线路三回路铁塔，包括有一个塔身1，在塔身的顶部并列间隔设置有两塔柱2，塔柱的排列方向沿着塔身的长度方向，还包括有三层的水平桁架3，所述的水平桁架包括有两个以塔柱为中心的大梯形，两大梯形的底边在两塔柱之间连接，同时还包括有一个小的梯形，该小的梯形以位于塔柱之间的两个大梯形的底边为底，上底支撑于两个大梯形的腰上，在两个大梯形两塔柱之外的下底角上设置有导线悬挂点，两大梯形交汇的公共下底角处还设置有一个导线悬挂点。所述的输电线路三回路铁塔三层水平桁架位于两塔柱之间的宽度相等。所述的输电线路三回路铁塔三层水平桁架的上层、下层两层水平桁架位于两塔柱之外的宽度大于中间层的水平桁架。在塔柱的顶部两塔柱的外侧设置有两向外延伸的地线横担4。上层与下层水平桁架位于两塔柱中间的部分大梯形的下底相等，位于中间层的水平桁架的大梯形的下底为一长一短。所述的大梯形5的上底与塔柱同宽，位于塔柱上与塔柱一体。

塔头具体规划设计：

完整的进行塔头型式及尺寸的规划起设计程序如下：

1确定塔头间隙圆图尺寸

1.1气象条件

气象条件应根据沿线气象台(站)及现场调查的资料，结合附近巳有线路的运行经验确定。35～330kV送电线路重现期为30年。如沿线的气象与典型气象区接近，宜采用典型气象区所列数值。

确定最大设计风速时，应按当地气象台、站10min时距平均的年最大风速作样本，并宜采用极值Ⅰ型分布作为概率模型。统计风速的高度采用离地面10m处。

气象条件的确定应同时参考全国风压图。根据基本风压图查得有关线路所经区域的基本风压值后，用公式：V15＝1.07×(16×W)1/2(式中：V15为15m高处最大风速值，其单位为m/s；W为风压值，单位为kg/m2)换算对应的离地面10m高处最大风速。

1.2绝缘水平配置

(1)雷暴日确定：

(2)污秽区确定：

(3)绝缘子串选型条件

(4)绝缘子型式

1.3各工况带电部分与杆塔构件电气间隙

为统一起见，根据GB50065《交流电气装置接地的设计规范》、DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》和DL/T50545-2010《110～750kV架空输电线路设计规范》规定，线路在风偏情况下，导线对杆塔的间隙可按以上《规程》中选取。

1.4悬垂串摇摆角计算及直线塔间隙圆图的绘制

根据以上确定的参数，依据规程计算出了导线的摇摆角，并进行了直线塔塔头间隙圆图的绘制，从而确定了塔头尺寸。

1.5非直线塔的间隙设计及跳线问题

以往运行单位也经常反馈跳线绝缘子串风偏的问题(绝缘子串风偏使跳线对塔身距离不满足要求是长期以来困扰运行单位、设计单位的难题)，非直线塔跳线采用防风偏支撑绝缘子固定，因而不存在跳线风偏角的问题，

2确定地线悬挂点及地线支架的高度

地线支架是按防止导、地线之间闪络和防雷要求来确定的。根据110千伏线路设计、运行经验，以及“110～750kV架空输电线路设计规范”的规定，拟按以下原则考虑。

(1)为使地线与导线二者之间的接近距离不致发生闪络，两者间距离应满足S≥0.012L+l(m)[L:档距]

(2)杆塔上两根地线之间的距离，不应超过地线与导线间垂直距离的5倍。

(3)地线对导线的保护角按0设计。

2.1导地线型号及参数

根据实际工程定。

2.2导地线型号及参数

按“110～750kV架空输电线路设计规范”，水平线间距离一般按下式计算。

$D=0.4L_k+\frac{U}{110}+k\sqrt{f}$

式中：D——导线水平线间距离(m)

Lk——悬垂绝缘子串长度(m)

U——线路电压(kV)

f——导线最大弧垂(m)

k——系数档距≤1000m时取0.65，1000m<档距≤1200m时取0.70,1200m>档距≤1400m时取0.75。

2.3导线垂直排列时相间最小距离的确定

确定了保护角后，地线支架的高度可按规程规定与导线配合进行选择。地线弧垂应力主要按规程中防雷要求的经验公式，+15℃、无风、无冰时，导地线档中空间距离≥0.012L+1(m)来与导线配合。

导线垂直排列的垂直线间距离宜采用上式计算结果的75％。

2.4塔头防雷保护角

塔头地线对外侧导线保护角按0°设计，两根地线之间的距离为地线与导线垂直距离小于2倍。满足设计规程规定：两根地线之间的距离不大于地线与导线垂直距离的5倍。

二、杆塔及线路防雷性能

根据DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》和GB50065《交流电气装置接地的设计规范》的设计规范，对塔型进行了防雷性能计算。

①山地杆塔绕击率 $L_g{P}_a=\frac{\mathrm{\&alpha;}\sqrt{h}}{86}-3.35$

平地杆塔绕击率 $L_g{P}_a=\frac{\mathrm{\&alpha;}\sqrt{h}}{86}-3.9$

式中：Pa——平地、山地杆塔绕击率

α——杆塔保护角

h——杆塔高度

②线路绕击率

Nr＝0.28(b+4hb)Pa

式中：Nr——绕击率次/100km年.40雷日

b——两根地线宽度m

hb——地线平均高度m

③线路绕击跳闸率

Nx＝0.28(b+4hb)ηPaP2

式中：Nx——线路绕击跳闸率次/100km年.40雷日

η——建弧率

P2——超过绕击耐雷水平的概率，

按式计算 ${\mathrm{LgP}}_2=-\frac{I_2}{88}$

b——两根地线宽度m

hb——地线平均高度m

④雷击杆塔跳闸率

Ng＝0.28(b+4hb)gηP1

式中：Ng——雷击杆塔跳闸率次/100km年.40雷日

g——击杆率取0.25

η——建弧率

P1——超过雷击杆塔耐雷水平的概率，

按式计算 ${\mathrm{LgP}}_1=-\frac{I_1}{88}$

b——两根地线宽度m

hb——地线平均高度m

⑤线路雷击跳闸率

N＝Nx+Ng＝0.28(b+4hb)η(g P1+Pa P2)

三、杆塔结构计算

3.1杆塔荷载内力计算

采用铁塔满应力设计软件和有限元分析软件进行结构的计算。

3.2杆塔荷载组合

铁塔的结构计算和设计遵循以下原则：

1)满足以下设计规定、规范的要求：

《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T 5154-2012)

《110～750kV架空输电线路设计规范》(GB 50545-2010)

《输电线路钢管塔构造设计规定》(Q/GDW 391-2009)

《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)(2006版)

《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)

2)铁塔设计采用以概率理论为基础的极限状态设计法；

3.3铁塔整体尺寸粗定头部尺寸

跳线架、地线横担、导线横担的长高宽，横担间距；颈部宽度等。铁塔根开：地形、受力、综合造价。塔身坡度：根开、下横担电气间隙、受力、耗钢。

3.4建模主材分段

呼称高设置、不等长接腿设置、头部布置、加工长度。斜长布置：主材受力(计算长度-稳定强度)、斜材受力(与主材夹角-斜材受力)、构造需要(如与主材夹角不得小于15度)；隔面布置；辅助材设置。

3.5杆件信息钢材型号、计算长度；强度折减

受压强度折减系数、受拉强度折减系数、压杆稳定强度折减系数、受拉材减孔数；端头约束。

3.6结构图整理制图分段

规格调整、水平材上人强度、统材。节点型式：构造处理、节点螺栓数调整、包角钢(单剪、双剪)、节点板(是否直接搭接)、负头。附件设计：挂线角钢、挂线板、塔脚板；脚钉、挂线孔、施工孔、接地孔。

Claims (6)

1.一种输电线路三回路铁塔，其特征在于：包括有一个塔身，在塔身的顶部并列间隔设置有两塔柱，塔柱的排列方向沿着塔身的长度方向，还包括有三层的水平桁架，所述的水平桁架包括有两个以塔柱为中心的大梯形，两大梯形的底边在两塔柱之间连接，同时还包括有一个小的梯形，该小的梯形以位于塔柱之间的两个大梯形的底边为底，上底支撑于两个大梯形的腰上，在两个大梯形两塔柱之外的下底角上设置有导线悬挂点，两大梯形交汇的公共下底角处还设置有一个导线悬挂点。

2.根据权利要求1所述的输电线路三回路铁塔，其特征在于：所述的输电线路三回路铁塔三层水平桁架位于两塔柱之间的宽度相等。

3.根据权利要求2所述的输电线路三回路铁塔，其特征在于：所述的输电线路三回路铁塔三层水平桁架的上层、下层两层水平桁架位于两塔柱之外的宽度大于中间层的水平桁架。

4.根据权利要求4所述的输电线路三回路铁塔，其特征在于：在塔柱的顶部两塔柱的外侧设置有两向外延伸的地线横担。

5.根据权利要求5所述的输电线路三回路铁塔，其特征在于：上层与下层水平桁架位于两塔柱中间的部分大梯形的下底相等，位于中间层的水平桁架的大梯形的下底为一长一短。

6.根据权利要求6所述的输电线路三回路铁塔，其特征在于：所述的大梯形的上底与塔柱同宽，位于塔柱上与塔柱一体。