同塔多回高压输电铁塔结构设计及应用研究

2021-04-03舒冬

工程技术与管理 2021年21期

舒冬

中煤科工重庆设计研究院（集团）有限公司，中国·重庆 400042

1 引言

对于同塔多回高压输电而言，其实际应用非常广泛，尤其是在一些发达国家。对于中国而言，针对铁塔的安全设计，仍然处于进一步研究阶段，主要原因，就是多回路高压输电线路是最为重要的承载基础，若遇到了一些恶劣天气，或者是整体的高压电输出率进一步增加，这对于电塔本身的承受力要求更高，所以在开展电塔结构设计的过程中，必须要满足最基础的承压要求，符合安全标准，但是中国在这一方面的经验，明显不足，因此有待进一步深入研究和探索。

2 其他国家的应用

对于一些发达国家而言，其电力建设，已经走在了整个世界的前列。举例来讲，对于德国而言，由于其电力工业发展速度的加快，相应的电力线路通道建设规模也相对较大，而且该国家的最高电压，已经可以达到了380V。根本原因，就是对比其他国家，德国本身的国土面积并不是很大，因此为了使土地资源的利用率得到有效地增加，并且实现使用的针对性和有效性，就将电力线路走廊通道建立了进来，而且国家也明确规定，若对新的线路进行建立，必须以同塔为基础，进行两回或者两回以上的建立，但是对于德国而言，整体的高压线路基本都是同塔四回，甚者还有四回以上，此种线路在建设过程中，需要投入较大的财力。对于同塔四回电力线路而言，其在实际运行的过程中，可以充分满足最大高压380V 运行两次。对于日本而言，其国土面积，更是小之又小，因此，基于用地如此紧张的背景下，最为常见的就是同塔多回路电力线路建设[1]。

3 同塔多回路成本

3.1 铁塔钢材

根据相关比较，可以发现，对比同塔四回路要比同塔双回路的塔基明显重得多，相应的耐张力也要相对较重。这根本原因，就是铁塔本身的高度，所以成本会有很大的支出。

3.2 铁塔基础材料

在开展高压多回路的电力铁塔建设过程中，水泥和钢筋属于最为重要的基础材料，由于在建设过程中，需要实现多回路线路的架空，所以不论是对于电力铁塔本身的重量，还是对高压电力的实际承受力要求，都会有很大程度的增加，因此相应需要建设的材料，也要同步增加。正常情况下，对比两个同塔双回路建设，电力铁塔建设的工作量相对较多，因此对于电力铁塔本身而言，其实际耗费的成本非常高。

3.3 电气材料

在实际开展电力线路建设工作的过程中，还要对其中的电气材料成本费用进行充分地考虑。在电气材料中，主要包含了两大类，首先就是导线类，其次就是通信线类，将同塔双回输电线路和同塔四回输电线路进行对比，这两者本身不论是导线的耗电量，还是通信线的耗电量，均是同样的。但是对于同塔四回输电线路而言，其可以节省两根线路，不仅如此，又在绝缘的部分上增加一些，因此实际的电气资金耗费是相同的。在该方面，针对电气成本的调整，基本是无法实现的[2]。

3.4 施工

在开展电塔输电线路建设工作的过程中，需要对资金进行合理地利用，并且最大化地节约投资成本，因此必须考虑工程中的施工费用，这与整个工程项目的建设有着密切的关联。对于线路施工费用而言，不但将相关人员的费用包含了进来，还包含了众多的施工材料费用等。其实际的影响因素也众多，既有施工工期，又有施工技术和施工难度。若整体的施工非常复杂，且耗费的工期相对较长，那么实际的施工总费用，也就相对较高。

3.5 征地

在输电线路施工的过程中，还需要考虑的一类费用，就是征地费用。电力线路走廊通道的实际覆盖面积，就是征地费用，在具体应用过程中，对比同塔双回输电线路和同塔四回输电线路，后者的征地费用相对较少，节省了大约有百50%。所以，针对征地费用上的成本，是可以实现有效节省的。

4 铁塔设计及应用

4.1 铁塔荷载

中国在建设电力铁塔工程过程中，要求不论是任何一种塔型的使用，还是相应电力铁塔荷载量的计算，都必须遵循《塔型规划及技术条件》中的相关规定和标准，确保后续施工，可以具备科学的依据。

4.2 日常运行

电力在日常运行的过程中，一般情况下，需要对以下三种情况进行考虑：第一种情况，就是涉及的风速，实际线路并未断，没有冰；第二种，就是相对风速，线路未断，覆盖冰；第三，就是温度最低，且没有风也没有冰，线路也未断。

4.3 断线

对于输电线路而言，其实际断线主要会存在以下两种情况：第一种情况，就是悬垂型的杆塔断线，实际的温度为-5℃，呈现冰态，无风，基于同一档，任意一导线断开，地线都不会断开，同样，对任意一地线断开，相应的导线也未断；第二种情况下，就是耐张型的杆塔断线，实际的温度同样为-5℃，呈现有冰的状态，无风，在同一档背景下，对任意一地线进行断开，相应的但导线也会任意断一根。所以，杆塔不同，实际的断线情况也有很大的差异性。

4.4 不均匀荷载

对于悬垂型杆塔和耐张型杆塔而言，其虽然处于同样的条件下，但是荷载却有很大的不同。以未断线路，存在不均匀的冰，且温度均为-5℃，整体的风速完全相同，但是两侧覆冰存在差异性为重要依据，进行计算，对于第一种杆塔导线而言，对比最大使用张力，其纵向不平衡张力是10%；对于第二种杆塔而言，基于同样情况和背景，对比使用张力，不平衡张力是30%。由此可见，就这两种杆塔而言，其存在的不均匀荷载要相对较大。所以，在建设各类杆塔的过程中，应对导线和地线的不平衡张力进行充分的考虑，简而言之，就是对于杆塔本身而言，其可以承载的最大荷载力[3]。

4.5 安装

第一点，在安装悬垂型杆塔的过程中，针对实际的荷载量情况，需要对以下两个方面进行充分的考虑。

一方面，就是导线和地线以及具备相关荷载量的物体，会造成什么样的影响。其中，还要将各种电线本身的重量包含进来，还有一些使用工具等荷载量的提升涵盖进来。在整个过程中，需要对动力系数1.1 进行充分考虑。

另一方面，就是实际进行的各类电线锚线作业可能会带来的影响。对于锚线而言，其与地之间的夹角，应不大于20°，实际的动力系数也是一样，在具体应用的过程中，汇总锚线张线的各种因素，即垂直分量和地线重力以及附加荷载等，简而言之，就是挂线点垂直荷载量，与此同时，导线与地线张力和锚线张力的实际纵向之差，实际代表的就是纵向不平衡张力的具体值。

第二点，对于耐张型杆塔安装而言，需要对以下几点内容，进行重点考虑，不但有导线和锚线的架设，还有锚导线的架设和地线荷载等。实际导线本身与地的夹角应不大于45°。此外，还需要特别注意一点，就是导线本身的拉线若与平衡张力标准值完全相同，定为30kN 进行后续的计算，则要以5kN 为标准，计算地线的拉线。

第三点，正常情况下，对于线牵引绳和地夹角而言，不能大于20°。不论是导线本身与地线的初始长度和误差，还是整体的牵引力影响，都要涵盖在紧线张力的计算之中，然后对同塔四回电力线路进行施工的过程中，确保第一步开展为地线施工，然后再进行其他施工步骤。