CN113449961A - 一种输电线路用杆塔规划系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于杆塔规划技术领域，尤其是一种输电线路用杆塔规划系统，针对线路投资最小化的问题，现提出以下方案，包括杆塔规划的基本条件、塔型选择、杆塔规划的方法和杆塔规划合理性分析；所述杆塔规划的基本条件包括以下条件：第一步：工程路径方案的获取与整理：第二步：气象调节：本工程线路全线涉及27m/s、29m/s、30m/s、32m/s四个风区，10mm轻冰区，共4个冰区、风区气象条件组合，其中每个风冰组合区又根据地域分别划分为不同温度的气象组合。本发明本工程的扎鲁特～山东±800kV特高压直流输电线路工程的建设可提高东北电网盈余电能外送能力，推动东北能源基地及相关产业的发展，从而促进东北地区经济发展；有利于满足山东电网负荷增长的需要。
Description
技术领域
本发明涉及杆塔规划技术领域，尤其涉及一种输电线路用杆塔规划系统。
背景技术
在输电线路的本体工程造价中，杆塔工程造价占较大比重。根据国内外±800kV直流输电线路的设计情况来看，杆塔工程造价约占本体造价的30％。而杆塔指标主要由杆塔的型式和使用条件决定，因此，杆塔规划是输电线路设计的一个重要环节，杆塔规划是否合理，对输电线路工程的造价影响很大。
目前，杆塔规划通常采取的方法是参考已建工程的杆塔使用情况，进行统计分析后据此做出规划。这个过程本质上是一种根据已建工程经验来类比新工程的规划方法。这种方法虽然简单易行，但是也有着明显的缺陷：无法考虑工程的具体地形情况，可能会导致杆塔规划不合理，在实际排杆过程中无法充分利用各类型杆塔所能承受的最大荷载的情况。最终导致杆塔工程量增加，工程造价提高，线路投资也相应提高，整体经济性下降。
扎鲁特～山东±800kV特高压直流输电线路工程的建设，进行针对性的杆塔规划，使得杆塔应用在特定线路工程上时，线路投资最小化，一直是输电线路工程设计所探究的问题。
发明内容
基于背景技术中提出的技术问题，本发明提出了一种输电线路用杆塔规划系统。
本发明提出的一种输电线路用杆塔规划系统，包括杆塔规划的基本条件、塔型选择、杆塔规划的方法和杆塔规划合理性分析；所述杆塔规划的基本条件包括以下条件：
第一步：工程路径方案的获取与整理；
第二步：气象调节：本工程线路全线涉及27m/s、29m/s、30m/s、 32m/s四个风区，10mm轻冰区，共4个冰区、风区气象条件组合，其中每个风冰组合区又根据地域分别划分为不同温度的气象组合；
第三步：导、地线型号及导线极间距离：分为导地线型号和极间距离，本工程导线与锡泰线一致，V串最小夹角取75°；
第四步：绝缘配置：包括有污区划分、空气间隙、绝缘配置对塔头尺寸及塔重的影响；
第五步：塔头布置：为保证线路正常带电运行，工程设计时塔头尺寸的布置尤为重要，需考虑导地线间、导线间以及导线与杆塔构件和运行检修人员之间的必要间隙；
第六步：对地距离及对交叉跨越距离：包括有导线对建筑物距离，导线对建筑物距离，导线跨越树木距离，各种交叉跨越距离。
优选地，所述路径方案首先需要确定工程地理坐标位置，根据地理位置调取该地区数字地形数据以及平面地图规划线路，然后利用无人机观测三维地形，将无人机获取的三维地形的数据进行三维建模。
优选地，所述导地线型号结合工程自然条件的实际情况，并参照锡泰线导线选型结果，建议本工程平丘地形采用8×JL1/G3A－1250/70钢芯铝绞线，在山地和高山大岭地段采用8×JL1/G2A－ 1250/100钢芯铝绞线，本工程导线分裂间距取550mm，地线一根采用JLB20A-150型铝包钢绞线，另一根在扎鲁特站出线678km内采用36 芯OPGW-150复合光缆，其余段在用JLB20A-150型铝包钢绞线。
优选地，所述塔型选择包括自立式塔的选择与应用，直线塔串型选择，耐张塔串型选择，特殊塔型的选择，本工程推荐采用水平排列方式的自立式干字型铁塔，V串挂线方式，整体式干字型塔，跳线悬挂方式选择V型串，F型耐张塔。
优选地，所述杆塔的规划方法将根据本工程的现场勘查情况、洛斯达公司提供航片等资料、在经过海拉瓦技术处理断面上采用动态规划的数学方法进行杆塔无约束条件的优化排位，然后在同样的目标条件下对优化排位结果利用黄金分割的数学方法进行杆塔的水平荷载、垂直荷载、塔高、线路转角及塔头间隙等的规划，再根据选取方案中各塔的摇摆角系数、水平档距、垂直档距、高差系数、转角角度等的使用情况确定出杆塔的摇摆角角度及其间隙，同时对与本工程长距离平行走线的锡泰线杆塔使用情况进行统计分析，并在统计分析基础上进行系列规划。
优选地，所述杆塔的规划方法包括有杆塔塔重指标分析，沿线综合指标分析，杆塔的排位优化，杆塔荷载系数规划，摇摆角系数Kv 及摇摆角角度系列规划。
优选地，所述杆塔规划合理性分析包括有杆塔规划区段合并合理性分析，设计气象条件、海拔高度及污区合并，水平档距、垂直档距规划对塔头布置和杆塔费用的影响分析，杆塔规划与以往工程的比较分析。
本发明中的有益效果为：
1、该输电线路用杆塔规划系统，本工程的扎鲁特～山东±800kV 特高压直流输电线路工程的建设可提高东北电网盈余电能外送能力，推动东北能源基地及相关产业的发展，从而促进东北地区经济发展；有利于满足山东电网负荷增长的需要，为山东省持续快速经济发展提供电力保证，本工程的建设，将实现东北能源基地电能直供山东负荷中心，实现大范围内的资源优化配置，是落实国务院大气污染防治行动计划的重要战略举措，本装置采用V串的挂线方式，一方面可减小塔重，另一方面可减小线路走廊宽度，减轻对环境的破坏，V串跳线方式的干字型耐张塔型由于结构简单，受力清晰，占用线路走廊较窄，而且施工安装和运行检修较方便，本工程采用导线垂直排列的F型塔可有效减小走廊宽度，降低房屋拆迁量。
2、该输电线路用杆塔规划系统，本工程共规划了9个杆塔系列， 4个常规系列，5个特殊塔系列，共88种塔型，其中直线62种、耐张26种。本次新做3个常规系列，5个特殊系列共9个系列塔，共 45种塔型，其中直线34种、耐张11种。另有1个套用直线塔需增加缩档验算范围，1个套用耐张塔需按分极塔验算。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
图1为本发明提出的一种输电线路用杆塔规划系统的结构示意图；
图2为本发明提出的一种输电线路用杆塔规划系统的杆塔规划的基本条件的结构示意图；
图3为本发明提出的一种输电线路用杆塔规划系统的塔型选择的结构示意图；
图4为本发明提出的一种输电线路用杆塔规划系统的杆塔规划的方法的结构示意图；
图5为本发明提出的一种输电线路用杆塔规划系统的杆塔规划合理性分析的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-5，一种输电线路用杆塔规划系统，包括包括杆塔规划的基本条件、塔型选择、杆塔规划的方法和杆塔规划合理性分析；杆塔规划的基本条件包括以下条件：
第一步：工程路径方案的获取与整理；
第二步：气象调节：本工程线路全线涉及27m/s、29m/s、30m/s、 32m/s四个风区，10mm轻冰区，共4个冰区、风区气象条件组合，其中每个风冰组合区又根据地域分别划分为不同温度的气象组合；
第三步：导、地线型号及导线极间距离：分为导地线型号和极间距离，本工程导线与锡泰线一致，V串最小夹角取75°；
第四步：绝缘配置：包括有污区划分、空气间隙、绝缘配置对塔头尺寸及塔重的影响；
第五步：塔头布置：为保证线路正常带电运行，工程设计时塔头尺寸的布置尤为重要，需考虑导地线间、导线间以及导线与杆塔构件和运行检修人员之间的必要间隙；
第六步：对地距离及对交叉跨越距离：包括有导线对建筑物距离，导线对建筑物距离，导线跨越树木距离，各种交叉跨越距离。
本发明中，路径方案首先需要确定工程地理坐标位置，根据地理位置调取该地区数字地形数据以及平面地图规划线路，然后利用无人机观测三维地形，将无人机获取的三维地形的数据进行三维建模。
本发明中，导地线型号结合工程自然条件的实际情况，并参照锡泰线导线选型结果，建议本工程平丘地形采用8×JL1/G3A－1250/70 钢芯铝绞线，在山地和高山大岭地段采用8×JL1/G2A－1250/100钢芯铝绞线，本工程导线分裂间距取550mm，地线一根采用JLB20A-150 型铝包钢绞线，另一根在扎鲁特站出线678km内采用36芯OPGW-150 复合光缆，其余段在用JLB20A-150型铝包钢绞线
本发明中，塔型选择包括自立式塔的选择与应用，直线塔串型选择，耐张塔串型选择，特殊塔型的选择，本工程推荐采用水平排列方式的自立式干字型铁塔，V串挂线方式，整体式干字型塔，跳线悬挂方式选择V型串，F型耐张塔,V串的挂线方式，一方面可减小塔重，另一方面可减小线路走廊宽度，减轻对环境的破坏，V串跳线方式的干字型耐张塔型由于结构简单，受力清晰，占用线路走廊较窄，而且施工安装和运行检修较方便，本工程采用导线垂直排列的F型塔可有效减小走廊宽度，降低房屋拆迁量。
本发明中，杆塔的规划方法将根据本工程的现场勘查情况、洛斯达公司提供航片等资料、在经过海拉瓦技术处理断面上采用动态规划的数学方法进行杆塔无约束条件的优化排位，然后在同样的目标条件下对优化排位结果利用黄金分割的数学方法进行杆塔的水平荷载、垂直荷载、塔高、线路转角及塔头间隙等的规划，再根据选取方案中各塔的摇摆角系数、水平档距、垂直档距、高差系数、转角角度等的使用情况确定出杆塔的摇摆角角度及其间隙，同时对与本工程长距离平行走线的锡泰线杆塔使用情况进行统计分析，并在统计分析基础上进行系列规划。
本发明中，杆塔的规划方法包括有杆塔塔重指标分析，沿线综合指标分析，杆塔的排位优化，杆塔荷载系数规划，摇摆角系数Kv及摇摆角角度系列规划。
本发明中，杆塔规划合理性分析包括有杆塔规划区段合并合理性分析，设计气象条件、海拔高度及污区合并，水平档距、垂直档距规划对塔头布置和杆塔费用的影响分析，杆塔规划与以往工程的比较分析。
综上所述：杆塔规划及经济档距研究结论如下：
(1)本工程直线塔采用V型串自立塔，耐张转角塔采用干字型塔，导线水平排列。
(2)杆塔规划的方法是在航片截取的断面数据利用动态规划的数学方法进行杆塔无约束条件的优化排位，再对优化排位结果利用黄金分割的数学方法进行杆塔荷载及摇摆角角度的规划，从而确定出本工程的塔型方案、杆塔的摇摆角角度及杆塔使用条件。
(3)本工程27m/s风区、10mm冰区理想平地情况下的经济塔高为55m，经济档距为540m。
(4)本工程设计风速对杆塔的使用条件的影响很小，引起的塔数变化也不大，仅塔重略有增加。
(5)本报告对各气象区杆塔进行规划，通过经济比较，在对总体经济性能影响不大的前提下，对部分杆塔进行了归并设计。
(6)根据工程实际需要，增加了加强型直线塔、F型塔、与接地极共塔等塔型。
(7)本工程地形中平地、丘陵、一般山地、高山大岭均占一定比例，因此杆塔按平腿(小减退)和全方位高低腿分别设计。
(8)平丘地形杆塔增加-1m、-2m减腿,48m呼高以上铁塔增加-1m、 -2m、-3m减腿，在丘陵地形可与基础加高主柱配合使用。
(9)根据本工程基本设计风速、设计覆冰厚度取值及海拔高度、地形分布，导线型号等，对杆塔规划系列进行分组。
(10)考虑铁塔标准化完善的原则：结合已有的1250mm2导线铁塔通用设计的模块，尽量利用已有的通用设计的模块成果，同时根据本工程的自身使用条件对铁塔通用设计模块进行完善和增加。
(11)本工程共规划了9个杆塔系列，4个常规系列，5个特殊塔系列，共88种塔型，其中直线62种、耐张26种。共有1个系列与已有1250导线铁塔通用设计模块完全相同，另有6个系列部分套用已有模块。本次新做3个常规系列，5个特殊系列共9个系列塔，共45种塔型，其中直线34种、耐张11种。另有1个套用直线塔需增加缩档验算范围，1个套用耐张塔需按分极塔验算。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种输电线路用杆塔规划系统，包括杆塔规划的基本条件、塔型选择、杆塔规划的方法和杆塔规划合理性分析；其特征在于，所述杆塔规划的基本条件包括以下条件：
第一步：工程路径方案的获取与整理；
第二步：气象调节：本工程线路全线涉及27m/s、29m/s、30m/s、32m/s四个风区，10mm轻冰区，共4个冰区、风区气象条件组合，其中每个风冰组合区又根据地域分别划分为不同温度的气象组合；
第三步：导、地线型号及导线极间距离：分为导地线型号和极间距离，本工程导线与锡泰线一致，V串最小夹角取75°；
第四步：绝缘配置：包括有污区划分、空气间隙、绝缘配置对塔头尺寸及塔重的影响；
第五步：塔头布置：为保证线路正常带电运行，工程设计时塔头尺寸的布置尤为重要，需考虑导地线间、导线间以及导线与杆塔构件和运行检修人员之间的必要间隙；
第六步：对地距离及对交叉跨越距离：包括有导线对建筑物距离，导线对建筑物距离，导线跨越树木距离，各种交叉跨越距离。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路用杆塔规划系统，其特征在于，所述路径方案首先需要确定工程地理坐标位置，根据地理位置调取该地区数字地形数据以及平面地图规划线路，然后利用无人机观测三维地形，将无人机获取的三维地形的数据进行三维建模。
3.根据权利要求1所述的一种输电线路用杆塔规划系统，其特征在于，所述导地线型号结合工程自然条件的实际情况，并参照锡泰线导线选型结果，建议本工程平丘地形采用8×JL1/G3A－1250/70钢芯铝绞线，在山地和高山大岭地段采用8×JL1/G2A－1250/100钢芯铝绞线，本工程导线分裂间距取550mm，地线一根采用JLB20A-150型铝包钢绞线，另一根在扎鲁特站出线678km内采用36芯OPGW-150复合光缆，其余段在用JLB20A-150型铝包钢绞线。
4.根据权利要求1所述的一种输电线路用杆塔规划系统，其特征在于，所述塔型选择包括自立式塔的选择与应用，直线塔串型选择，耐张塔串型选择，特殊塔型的选择，本工程推荐采用水平排列方式的自立式干字型铁塔，V串挂线方式，整体式干字型塔，跳线悬挂方式选择V型串，F型耐张塔。
5.根据权利要求1所述的一种输电线路用杆塔规划系统，其特征在于，所述杆塔的规划方法将根据本工程的现场勘查情况、洛斯达公司提供航片等资料、在经过海拉瓦技术处理断面上采用动态规划的数学方法进行杆塔无约束条件的优化排位，然后在同样的目标条件下对优化排位结果利用黄金分割的数学方法进行杆塔的水平荷载、垂直荷载、塔高、线路转角及塔头间隙等的规划，再根据选取方案中各塔的摇摆角系数、水平档距、垂直档距、高差系数、转角角度等的使用情况确定出杆塔的摇摆角角度及其间隙，同时对与本工程长距离平行走线的锡泰线杆塔使用情况进行统计分析，并在统计分析基础上进行系列规划。
6.根据权利要求1所述的一种输电线路用杆塔规划系统，其特征在于，所述杆塔的规划方法包括有杆塔塔重指标分析，沿线综合指标分析，杆塔的排位优化，杆塔荷载系数规划，摇摆角系数Kv及摇摆角角度系列规划。
7.根据权利要求1所述的一种输电线路用杆塔规划系统，其特征在于，所述杆塔规划合理性分析包括有杆塔规划区段合并合理性分析，设计气象条件、海拔高度及污区合并，水平档距、垂直档距规划对塔头布置和杆塔费用的影响分析，杆塔规划与以往工程的比较分析。
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