浅谈110KV～220KV输电线路铁塔设计

张海峰

摘要：此次设计对110KV～220KV的输电线路铁塔结构进行了系统优化，对塔头的间隙、塔头的结构形式、塔身坡度以及材料的布置方式都进行了设计。并根据实际案例进行了系统分析，以期为相关设计人员提供帮助，促进110KV～220KV输电线路铁塔设计更加规范。

关键词：高压线路；铁塔设计；技术要点

高压线路的建设关系到国计民生，关系到生产生活，而输电线路铁塔作为高压运行系统中重要的环节更不容忽视。因此，明确输电线路铁塔设计要点，建设更加完善的输电线路系统十分必要。

一、110KV～220KV输电线路铁塔设计要点

1.导线的选择

高压电路导线架设在高空中，要承受自身重量以及外界环境对导线的重量，因而导线要具有足够的机械强度和良好的电气性能。钢芯铝绞线因其强度好，且传输损耗率低，所以得到广泛应用。220KV及以上的输电线路采用分裂导线，具体对导线的要求有：①导线必须符合《110～750KV架空输电线路设计技术规定》的相关标准；②导线具有一定的机械强度，结构紧密；③导线表面光滑，无外露，且内部无杂质。

2.线路路径设计

输电线路设计合理与否很大程度上取决于线路路径设计是否合理。该阶段包括工程的可行性、技术性、经济性以及整个工程系统运行的稳定性和可靠性。路径设计包括图纸上选线以及实际考察选线。图纸上进行选线就是相关设计人员依据设计经验，并依靠获得的外部数据资料（地理状况、天气特征、水文、交通特征等）在图纸上画出相应的线路规划设计图，在规划时尽量避开一些大的基础设施和建筑，以免影响建设。同时在进行设计规划时还要充分考虑到整个工程的造价问题，尽量选择较短的建设路线，从而节约建设成本。在进行现场考察布线时，要与图纸相结合，并充分考虑到现场实际情况，切实根据具体工程施工要求进行准确选址，这个过程关系到工程的建设质量和建设合理性，因此，需要更加谨慎，不仅要避免在不良地质上进行工程建设，同时还要尽量减少田地的使用，使工程建设符合各方面利益。

3.杆塔设计

杆塔设计首先要考虑的是杆塔建设的造价和施工时间，同时，也要对建设过程中的安全问题充分考虑。另外，在杆塔设计时也要尽量采用已经运行过并取得良好效益的杆塔结构，比如猫头型塔、伞形塔等，都是结构比较稳定，并且取得很好经济效益的杆塔结构，如果要采用新型塔一定要进行充分考察、研究，以减少不必要的损失。

二、工程概况

本铁塔工程设计建设在我国南部丘陵地区，平均海拔在800m左右，线路全长25km。根据国家电网制定的相关标准《110～750KV架空输电线路设计技术规定》要求，110～220KV输电线路的基本风速、基本冰厚重现期为30年。根据相关气象报告显示，设计本地区最大风速30m/s，风速的基准高度为10m，20mm冰区线路长度为20km，30mm线路长度5km。本设计以220KV单回路为建设标准，重点讨论单回路铁塔的建设和设计完善。

三、设计施工规划

1.塔头设计

本工程中220KV电路20mm冰区导线采用2×JL/G1A-240/40钢芯铝绞线，30mm冰区导线采用2×JLHA1/G1A-240/40钢芯铝合金绞线，此单回路线路20mm冰区选用2B1X3模块单回路铁塔；30mm冰区采用本公司设计铁塔。

2.30mm冰区杆塔形态设计

供电线路杆塔设计的重要内容是做好杆塔的水平档距和垂直档距。由于现在输电线路走廊的障碍物逐渐增多，所以也适当的增加了转角塔的应用，同时，转角塔的塔重也与转角度数有很大关系，通常情况下转角越大，杆塔就越重，所以本设计中30mm冰区单回路直线塔采用ZBD3酒杯型铁塔，导线水平排列；单回路转角塔采用JD3酒杯型铁塔，导线水平排列，适用于0°～30°的线路转角区间，以使转角塔使用更加灵活，降低杆塔的投资。

3.杆塔荷载设计

根据《规定》中对杆塔荷载和组合的要求，本设计中直线塔的纵向力取单根导线张力的50%，经过山丘的部分线路，纵向力取單根导线张力的40%，而耐张塔部分的导线和地线张力取最大张力的100%，以保证杆塔荷载达到要求。另外，本设计中直线塔的导线挂线方式采用前、中、后三点挂线方式，且前后两挂点的荷载按6：4分配。

4.绝缘配置

依据相关技术规定，在本铁塔上进行绝缘设计，以保证铁塔上的线路能够可靠安全运行。在本设计中220KV线路的绝缘设计主要是为了防污，绝缘子选用100KN级的合成绝缘子，爬电距离为7000mm，并在绝缘子两端安装均压环，起防雷、避雷的作用。而在耐张塔采用双联18片70KN级的防污瓷绝缘子，爬电距离为400mm。另外，为达到更好的防雷效果，设置13°的防雷保护角。

5.塔头的设置

本220KV线路30mm冰区单回路直线塔采用ZBD3酒杯型铁塔，转角塔采用JD3酒杯型铁塔，直线塔的悬垂串按照Ⅰ型绝缘子串设计。本设计中，由于设置导线覆冰厚度最大为30mm，所以导线间的水平偏移设计为1.5m。而本设计中最小水平线间距离根据相关计算公式：D=Ki×Lk+U/110+0.65 fc∧0.5。

Ki——悬垂绝缘子串系数，I串取0.4；D——导线水平线间距离，m；

Lk——悬垂绝缘子串长度，m；U——输电线路标称电压，kV；

fc——导线最大弧垂，m。

四、本工程建设优点

1.本设计虽只着重讲解了220KV输电线路铁塔设计思路，但却具有广泛性，并且，本设计的设计思路完全适用于110KV～220KV输电线路的铁塔设计，且由于本设计建设在桂林北部地区，覆冰严重，适合现阶段大面积建设的风电项目送出线路的区域情况，可以为很多地区的铁塔设计做参考。

2.本设计对于提高用电安全有一定帮助。在塔头的规划设计方面，做了防污、防雷击等准备，并增加了相应的绝缘配置，可以有效防止天气对供电的影响。在杆塔荷载问题上，也按照相关规定标准使用了最大荷载力，并且选取了较为完善的荷载设备，真正做到了设计的安全性。具体表现为，在设计时将导、地线的覆冰厚度和风速做到了最大预估，充分考虑到了杆塔可承受的荷载，提高了线路的安全性。同时设置了地线保护角，提高了抗雷水平。又针对220KV线路主要的抗污性还设置了防污型绝缘子，以满足设计规范要求。另外，本设计还估计到风偏问题，估计到了最小水平线间距，真正将整个电网运行过程中可能发生的事故进行了预估。

3.具有一定的经济效益。本设计中30mm冰区单回路直线塔采用ZBD3酒杯型铁塔，转角塔采用JD3酒杯型铁塔，有效增大了铁塔的刚度，提高了杆塔的承受荷载，且施工简便，后期维护也相对简单，有效节约工程成本。

4.符合相应的环保要求。工程中采用最小水平线间距来进行布线，减少了导地线的使用，同时还设计了相应的高塔，以跨越较高的树木，这些措施都有效的减少了工程建设中的树木破坏和建筑拆除。同时，设置高塔还能减少安全隐患，真正实现经济效益的同时保障了环境和人身健康安全。

结语

通过以上分析，可以明确的知道在输电线路铁塔设计时要考虑多方面。铁塔建设效果，不仅受到外界因素的影响，同时还受到建设规划的影响，因此，要想设计出更加经济、合理、高效的输电线路铁塔，需要设计人员不断提高自身理论水平，丰富实践经验，加强技术磨练，保证设计质量。

参考文献：

[1]邓洪洲，王肇民.输电铁塔结构系统极限承载力及可靠性研究[J].电力建设，2000（2）

[2]余力，李和国. 架空输电线路的防雷与接地[J]. 江西电力，2010（2）