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        淺析高壓輸電線路鋼管桿結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

        2018-03-26 08:07:20孔祥盼游華武
        科技資訊 2018年32期
        關(guān)鍵詞:高壓輸電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)

        孔祥盼 游華武

        摘 要:高壓輸電線路建設(shè)當(dāng)中,鋼管桿結(jié)構(gòu)是主要的構(gòu)架組成,鋼管桿結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的鐵塔結(jié)構(gòu)相比,鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性較高,占地面積小,又具有較高的美觀性,但是在高壓輸電線路當(dāng)中需要的鋼管材料數(shù)量較多,鋼管材料的造價(jià)較高。通過(guò)對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),提高鋼管結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,促進(jìn)鋼管結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮,為高壓輸電線路穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。本文將對(duì)高壓輸電線路鋼管桿結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)展開(kāi)分析。

        關(guān)鍵詞:高壓輸電線路 鋼管桿結(jié)構(gòu) 優(yōu)化設(shè)計(jì)

        中圖分類號(hào):TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2018)11(b)-0050-02

        在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中,對(duì)供電的需求不斷升高,對(duì)供電系統(tǒng)建設(shè)的要求與標(biāo)準(zhǔn)也是隨之加大的。我國(guó)高壓輸電線路建設(shè)規(guī)模較大,數(shù)量較多,因而高壓輸電線路結(jié)構(gòu)建設(shè)的合理性非常重要,保證高壓輸電線路運(yùn)行的質(zhì)量,才能為我國(guó)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。目前高壓輸電線路建設(shè)經(jīng)過(guò)優(yōu)化與改良,廣泛應(yīng)用鋼管結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),鋼管結(jié)構(gòu)具有美觀性、穩(wěn)定、輕巧便捷等特點(diǎn),但在進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)還有很多的影響因素需要進(jìn)行綜合的管理與控制。

        1 高壓輸電線路鋼管結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析

        1.1 穩(wěn)定性較高

        在高壓輸電線工程當(dāng)中應(yīng)用鋼管結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè),可以提升高壓輸電線路整體運(yùn)行的穩(wěn)定性,本身鋼管結(jié)構(gòu)的尺寸規(guī)格是比較小的,高壓輸電線路建設(shè)的地點(diǎn)都是比較空曠的地帶,經(jīng)常會(huì)有高強(qiáng)度大風(fēng),高壓電線路結(jié)構(gòu)就需要承受風(fēng)荷載,而鋼管結(jié)構(gòu)橫截面積比較小,在空間當(dāng)中承受的風(fēng)荷載也相應(yīng)的比較小,這樣可以降低高壓輸電線路承受的壓力值,也就提高了高壓輸電線路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時(shí),鋼管結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度較高,但是也具有很高的柔性,當(dāng)遇到強(qiáng)風(fēng)時(shí),不會(huì)出現(xiàn)鋼管斷裂的現(xiàn)象,進(jìn)一步增強(qiáng)了高壓輸電線路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

        1.2 占地小,具有美觀性

        我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程較快,大部分的城市土地資源都被用于發(fā)展建設(shè),很少有大面積的空閑土地資源,而傳統(tǒng)的高壓電線路結(jié)構(gòu)是采取鐵塔形式建設(shè)的,需要占用的土地面積較大,而采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)建設(shè)的話,被占用土地也無(wú)法在建設(shè)其它的內(nèi)容,不能重復(fù)利用,這樣對(duì)于現(xiàn)階段土地資源緊缺的狀況來(lái)說(shuō)并不適用。而利用鋼管結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)可以有效的解決這一問(wèn)題,鋼管結(jié)構(gòu)所需要占用的土地面積較小,可以節(jié)約土地資源。

        1.3 施工便捷度較高

        高壓輸電線路的鋼管結(jié)構(gòu)是需要進(jìn)行組裝,鋼管結(jié)構(gòu)施工材料運(yùn)輸非常方便,鋼管結(jié)構(gòu)組裝操作也非常簡(jiǎn)單,施工程序較少,施工的便捷度較高。并且高壓輸電線建設(shè)是在外界環(huán)境當(dāng)中,會(huì)受強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)雨的侵襲,為提高鋼管結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度需要采用高強(qiáng)度的鋼材,這樣一來(lái)造價(jià)會(huì)更高。鋼管結(jié)構(gòu)不適用于多回路的高壓線路,也只是在城市或城郊地區(qū)的高壓電線路中進(jìn)行應(yīng)用。

        2 鋼管結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

        2.1 鋼管材料優(yōu)化設(shè)計(jì)

        在進(jìn)行鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),鋼管材料的選擇,對(duì)整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量有直接的影響,在選材時(shí)要保證鋼管材料建設(shè)完成后強(qiáng)度符合高壓電線路建設(shè)的要求,由于外界自然因素會(huì)對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響,鋼管結(jié)構(gòu)需要有足夠的強(qiáng)度才能保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,對(duì)鋼管材料強(qiáng)度的計(jì)算要根據(jù)鋼管桿撓度進(jìn)行,可以通過(guò)鋼管桿預(yù)彎或預(yù)偏實(shí)驗(yàn),計(jì)算鋼管材料的撓度,當(dāng)撓度在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)時(shí),鋼管材料的強(qiáng)度其實(shí)就是很大的了,鋼管材料強(qiáng)度荷載就足以承受外界因素帶來(lái)的影響。保證鋼管材料的強(qiáng)度參數(shù),是為了保證鋼管結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)彎曲或變形的情況,提高高壓電線路穩(wěn)定性和可靠性。

        2.2 鋼管主干坡度優(yōu)化設(shè)計(jì)

        在鋼管結(jié)構(gòu)當(dāng)中,鋼管主干坡度和梢徑優(yōu)化設(shè)計(jì)的作用是降低材料使用量,提高鋼管結(jié)構(gòu)的美觀性。鋼管主干坡度與鋼管結(jié)構(gòu)的荷載力有直接的關(guān)聯(lián),而荷載力可以與鋼管的梢徑有關(guān)聯(lián),因而對(duì)于鋼管主干坡度的優(yōu)化可以通過(guò)控制梢徑來(lái)實(shí)現(xiàn),鋼管的梢徑越小鋼管主干坡度越大,鋼管主干坡度越大需要消耗的鋼管材料就越多。因而鋼管的梢徑不能過(guò)小,要適當(dāng)加大,將鋼管坡度降低,以達(dá)到節(jié)約材料的效果,同時(shí)可以優(yōu)化鋼管外形。在進(jìn)行主干坡度設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行多種方式調(diào)節(jié),通過(guò)觀察比較,選擇效果最佳的坡度設(shè)計(jì)方案。

        2.3 桿身分段長(zhǎng)度

        在進(jìn)行鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),可以對(duì)鋼管桿身分成均等的長(zhǎng)度,通過(guò)分段可以提高鋼管結(jié)構(gòu)的整體性能,鋼管每一段的長(zhǎng)度需要根據(jù)工程建設(shè)的基本情況進(jìn)行選擇,鋼管長(zhǎng)度不能超過(guò)運(yùn)輸車輛裝箱的長(zhǎng)度,如果設(shè)計(jì)鋼管選擇的型號(hào)是鋼管壁較厚的,那么就需要將分段的長(zhǎng)度適當(dāng)?shù)臏p少,以滿足鋼管結(jié)構(gòu)整體均衡性的需求,通常情況下鋼管總長(zhǎng)度都是相同的,將鋼管分成均等長(zhǎng)度的桿段可以大幅度提高鋼管利用的有效率,在提高鋼管結(jié)構(gòu)性能的同時(shí)也可以節(jié)省材料,降低造價(jià)。

        3 鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響因素的優(yōu)化控制

        高壓輸電線路鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化還要對(duì)相關(guān)的影響因素進(jìn)行控制,高壓輸電線路的外界、內(nèi)界影響因素具有多樣化的特點(diǎn),需要進(jìn)行全面的優(yōu)化和控制,才能切實(shí)提高鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案可行性,促進(jìn)高壓輸電線路運(yùn)行的安全性與可靠性提升,下面對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)影響因素的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行具體分析。

        3.1 氣候環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計(jì)

        在進(jìn)行鋼管設(shè)計(jì)時(shí),要對(duì)建設(shè)區(qū)域的氣候環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查,掌握氣候變化的基本過(guò)濾,然后根據(jù)高壓電線路電壓范圍對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)之間的跨越度進(jìn)行控制,以延長(zhǎng)高壓電線路鋼管結(jié)構(gòu)使用壽命,降低鋼管結(jié)構(gòu)的損耗,避免鋼管結(jié)構(gòu)受惡劣天氣影響而出現(xiàn)較大的損耗,影響高壓線路的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)也是為了降低后期使用的維修成本,促進(jìn)其經(jīng)濟(jì)效益提升。

        3.2 區(qū)分桿塔的類型

        在高壓線路鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),有耐張桿和直線桿兩種,在設(shè)計(jì)時(shí)要將兩種類型進(jìn)行分隔,一方面降低高壓導(dǎo)地線對(duì)直線桿的拉力,如果拉力過(guò)大很容易造成直線桿故障或損壞。同時(shí)要對(duì)塔桿使用角度進(jìn)行嚴(yán)格的控制,在建設(shè)的過(guò)程中要按照設(shè)計(jì)角度進(jìn)行施工,保證角度的合理性,角度值對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)整體的荷載能力影響較大,要保證各個(gè)鋼管結(jié)構(gòu)之間保持相對(duì)穩(wěn)定、平衡的狀態(tài),提高荷載能力。

        3.3 桿頭與呼稱高

        在鋼管桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,首先應(yīng)將電氣的間隙要求考慮其中,然后再在這一條件下控制線路走廊的寬度及優(yōu)化桿頭與橫擔(dān)的長(zhǎng)度,同時(shí)還應(yīng)將城區(qū)10kV線路與樹(shù)木、路燈的交叉跨越高度考慮其中。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,桿頭與呼稱高度的優(yōu)化目標(biāo)應(yīng)選為桿塔重量最輕,同時(shí)適當(dāng)考慮到根徑的尺寸。一般來(lái)講,對(duì)單或雙回路桿塔而言,應(yīng)將其呼稱高極差控制在3m,而多回路桿塔則應(yīng)控制在2m。

        3.4 鋼管結(jié)構(gòu)桿塔結(jié)構(gòu)形式

        對(duì)于高壓電線路的鋼管結(jié)構(gòu),桿塔的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種:一種是單桿結(jié)構(gòu),另一種是雙桿結(jié)構(gòu),在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)高壓電線工程整體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而進(jìn)行優(yōu)選,普通的正多邊形結(jié)構(gòu)采用單桿結(jié)構(gòu)形式即可,而如果是轉(zhuǎn)角、回路等結(jié)構(gòu)參數(shù)值較大的情況下,選擇應(yīng)用雙桿結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)妥,通過(guò)合理的設(shè)計(jì),降低桿塔的重量,保證荷載能力充足。在進(jìn)行桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí),要注意設(shè)計(jì)時(shí)精準(zhǔn)計(jì)算水平導(dǎo)地線與雙桿投影交叉角度的大小,對(duì)張力、回路等因素進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算與控制。

        4 結(jié)語(yǔ)

        對(duì)于高壓輸電線路鋼管結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),涉及的優(yōu)化內(nèi)容比較紛雜,鋼管材料的選材優(yōu)化、鋼管的各項(xiàng)性能參數(shù)的優(yōu)化以及影響因素的優(yōu)化設(shè)計(jì),這些內(nèi)容都對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)整體建設(shè)的效果有影響,高壓輸電線負(fù)責(zé)電力傳輸,本身對(duì)自身結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定的性能有很高的要求,鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化質(zhì)量非常關(guān)鍵,只有高效的優(yōu)化設(shè)計(jì)才能大幅度提升高壓輸電線路運(yùn)行的穩(wěn)定。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 侯偉.高壓架空輸電線路鋼管桿結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].科技傳播,2016,8(5):184-185.

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        [3] 高賀男.淺談高壓輸電線路鋼管桿結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息,2014(34):5.

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