摘要：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，促使了我國電力工業(yè)的發(fā)展。電網(wǎng)建設(shè)快速發(fā)展需要更高電壓等級的輸電技術(shù)，特高壓交流輸電不僅可以減少輸電線路的回路數(shù)，節(jié)省線路走廊，而且有利于解決短路電流過大超過開關(guān)容量極限的問題。發(fā)展特高電壓輸電可使電網(wǎng)更加堅(jiān)強(qiáng)，并且可以引導(dǎo)電源建設(shè)，使我國的資源開發(fā)更為合理。

關(guān)鍵詞： 1000kV輸電線路；特高壓；荷載

1.概述

目前我國交流線路運(yùn)行的最高電壓等級為500kV，已建成投運(yùn)的500kV線路達(dá)4.4萬多公里，對500kV線路的桿塔設(shè)計(jì)、荷載組合已有設(shè)計(jì)規(guī)程、規(guī)定并有較為豐富的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。1000kV級特高壓輸電線路是迄今為止世界上最高電壓等級的交流輸電線路，在我國還是空白，電壓等級由500kV升到1000kV后，線路桿塔的尺寸、負(fù)荷發(fā)生了質(zhì)的變化，據(jù)國外已建特高壓輸電線路來看，鐵塔占本體投資的30%左右?，F(xiàn)有的桿塔荷載不能適應(yīng)特高壓交流輸電線路的桿塔荷載。本課題通過對特高壓交流輸電線路的桿塔荷載、荷載組合進(jìn)行詳細(xì)的研究，確定桿塔計(jì)算荷載組合原則。將對1000kV輸電線路的桿塔設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)意義，對降低特高壓輸電線路的工程投資，保證特高壓線路的長期安全運(yùn)行具有重大意義。

2.荷載

2.1我國現(xiàn)有桿塔荷載的情況

目前我國已建成投運(yùn)330kV輸電線路已有1萬多公里，500kV線路近4.4萬公里，已制定了《110～500kV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》，形成了一套既能保證輸電線路桿塔安全運(yùn)行又經(jīng)濟(jì)合理的荷載組合。從50多年的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)來看，出現(xiàn)桿塔倒塔事故的概率極小。統(tǒng)計(jì)資料表明，我國500kV線路的倒塔頻率大致在（2～5）10-3（倒塔次數(shù)/100km·年），量度在（2.5～8）10-5（倒塔基數(shù)/總基數(shù)·年），與國際上先進(jìn)水平基本相當(dāng)。

倒塔事故的發(fā)生主要有下面幾個(gè)方面的原因：

（1）風(fēng)速超過設(shè)計(jì)值，主要表現(xiàn)在局部地方出現(xiàn)龍卷風(fēng)，颶風(fēng)，這種氣象條件，局部時(shí)有發(fā)生，風(fēng)速大，造成的局部破壞大，具有不確定因素。在選線時(shí)加以避讓、在桿塔使用上適當(dāng)留有裕度或提高設(shè)計(jì)荷載。

（2）復(fù)冰厚度超過了設(shè)計(jì)值，如2005年2月7-17日在華中地區(qū)出現(xiàn)了罕見的雨雪冰凍天氣，湖南、湖北兩省的電力線路嚴(yán)重復(fù)冰，復(fù)冰厚度明顯超過了15-20mm的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，造成了桿塔傾倒、導(dǎo)線斷裂。針對這種情況，在工程選線和終勘定位時(shí)盡量避開重冰區(qū)和微地形、微氣象環(huán)境，應(yīng)積累覆冰厚度、覆冰時(shí)的風(fēng)速、溫、濕度、降水量等第一手?jǐn)?shù)據(jù)，指導(dǎo)1000kV特高壓線路的覆冰厚度取值。

（3）鐵塔桿件被盜和（或）被外力沖擊引起鐵塔桿件受力狀態(tài)發(fā)生改變，導(dǎo)致桿塔倒塔。在設(shè)計(jì)時(shí)采取有效措施和加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)。

（4）在塔材材質(zhì)、金具質(zhì)量以及設(shè)計(jì)質(zhì)量等方面存在一些實(shí)質(zhì)性的缺陷。通過把好器材質(zhì)量關(guān)及加強(qiáng)設(shè)計(jì)全過程的質(zhì)量管理，通過必要的試驗(yàn)來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，可以防止這方面原因的倒塔事故。

2.2荷載工況組合

各類桿塔應(yīng)計(jì)算線路正常運(yùn)行情況、斷地線、導(dǎo)線縱向不平衡張力情況和安裝情況下的荷載組合，必要時(shí)還要驗(yàn)算地震、稀有負(fù)冰、稀有風(fēng)情況。終端桿塔應(yīng)考慮變電所側(cè)導(dǎo)、地線一側(cè)已掛和未架兩種情況，對雙回路桿塔只考慮同期架設(shè)。架線順序應(yīng)為，先地線，后導(dǎo)線，對雙回路應(yīng)為先上層、后中層、最后為下層。

2.2.1正常運(yùn)行情況：

各類桿塔的正常運(yùn)行情況，應(yīng)計(jì)算下列荷載組合：最大風(fēng)速、無冰、未斷線（包括最小垂直荷載和最大水平荷載的組合）；最大復(fù)冰、相應(yīng)風(fēng)速及氣溫、未斷線；最低氣溫、無冰、無風(fēng)、未斷線（適用于終端和轉(zhuǎn)角桿塔）。

2.2.2斷線情況（縱向不平衡張力）：

（1）直線塔

a.單回路和雙回路，任意一相有不平衡張力，地線未斷、無風(fēng)、無冰；任意一根地線有不平衡張力，導(dǎo)線無不平衡張力、無風(fēng)、無冰。b.導(dǎo)線的縱向不平衡張力，對平地、丘陵及山地線路，應(yīng)分別取不小于一相導(dǎo)線最大使用張力的15%、20%及25%，且均不應(yīng)小于40KN.地線的不平衡張力取地線最大使用張力的50%。

（2）耐張塔

a.在同一檔內(nèi)斷任意兩相導(dǎo)線（終端塔考慮作用有一相或兩相張力的不利情況）、地線未斷、無冰、無風(fēng)；b.斷任意一根地線、導(dǎo)線未斷、無冰、無風(fēng)。斷線情況時(shí)，所有的導(dǎo)線和地線的張力，均應(yīng)分別取最大使用張力的70%及80%。

2.3安裝情況

各類桿塔的安裝情況，應(yīng)按風(fēng)速、無冰、相應(yīng)氣溫的氣象條件下考慮下列荷載組合：

2.3.1直線型（含懸垂轉(zhuǎn)角型）桿塔的安裝荷載：

（1）提升地線： G=1.1x（1.2x1.1x1.5xG+0.9x1.4xGa）.

H=1.1x0.9x1.4xP

（2） 提升導(dǎo)線：G=1.1x（1.2x1.1x1.5xG+0.9x1.4xGa）.

H=1.1x（1.1x1.2xG+0.9x1.4xP）

說明：原線路規(guī)定提升導(dǎo)線都采用雙倍起吊導(dǎo)線，1000kV特高壓線路鐵塔，導(dǎo)線分列數(shù)多，導(dǎo)線重量約為500kV線路的2倍，橫擔(dān)長度為500kV的2.1倍，750kV的1.3倍，如仍采用雙倍起吊導(dǎo)線，橫擔(dān)的大部分桿件是在安裝情況下控制，很不經(jīng)濟(jì)合理。有必要在施工方案上采取措施，采用轉(zhuǎn)向滑輪提升導(dǎo)線。

1000kV線路施工荷載比較大，施工機(jī)具也會(huì)比500kV大，對施工場地的要求就更嚴(yán)，放線和緊線就不能正好在耐張塔上進(jìn)行。為了給施工單位提供方便，降低施工費(fèi)用，要考慮在直線塔上進(jìn)行錨線。導(dǎo)線及地線錨線作業(yè)時(shí)，錨線對地夾角應(yīng)盡量小，一般按不大于20°考慮，錨線張力動(dòng)力系數(shù)采用1.1 ，此時(shí)，掛線點(diǎn)處的垂直荷載，取錨線張力的垂直分量和導(dǎo)、地線重力及附加荷載之和，縱向不平衡張力分別取導(dǎo)線、地線張力與錨線張力縱向分量之差。

2.3.2耐張型桿塔的安裝荷載：

（1）導(dǎo)線及地線荷載：錨塔錨地線時(shí)，相鄰檔內(nèi)的導(dǎo)線及地線均未架設(shè)；緊線塔緊地線時(shí)，相鄰檔內(nèi)的地線已架設(shè)或未架設(shè)，同檔內(nèi)的導(dǎo)線均未架設(shè)。

（2）臨時(shí)拉線所產(chǎn)生的荷載：錨塔和緊線塔均允許計(jì)及臨時(shí)拉線的作用，臨時(shí)拉線對地夾角不大于 45 0，其方向與導(dǎo)線、地線方向相一致，臨時(shí)拉線一般可按平衡導(dǎo)、地線張力的 30 %考慮。

（3）緊線牽引繩所產(chǎn)生的荷載：緊線牽引繩對地夾角一般按不大于 20 0考慮，計(jì)算緊線張力時(shí)應(yīng)計(jì)及導(dǎo)、地線的初伸長、施工誤差和過牽引的影響。

2.3.3人重控制桿件荷載：

水平和接近水平且可能上人的鐵塔桿件，應(yīng)能承受 1000N 人重荷載設(shè)計(jì)值，此時(shí)，不與其它荷載組合。

2.4驗(yàn)算情況

位于基本地震烈度為九度及以上地區(qū)的各類桿塔應(yīng)進(jìn)行抗震驗(yàn)算。驗(yàn)算條件：風(fēng)荷載取最大設(shè)計(jì)值的 30 % ，無冰、未斷線。

3.結(jié)論與建議

綜上所述，提高設(shè)計(jì)荷載，無疑對降低倒塔事故是有利的，但會(huì)增加塔重和基礎(chǔ)工程量，對控制工程造價(jià)是不利的。通過多年的運(yùn)行和多種鐵塔試驗(yàn)及與國外輸電線路荷載組合相比表明，我國在桿塔荷載組合方面還是合理的，不存在不足和過嚴(yán)之處。因此，我國1000kV特高壓輸電線路桿塔荷載宜根據(jù)前蘇聯(lián)和日本的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)1000kV輸電線路的桿塔受力特點(diǎn)，在現(xiàn)有的規(guī)程上加以調(diào)整，適當(dāng)提高標(biāo)準(zhǔn)，以求1000kV輸電線路桿塔既安全又經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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【5】《110～500KV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5092-1999）；

【6】《架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（DL/T 5154-2002）。