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摘要:本文从多年的工程设计经验出发,主要分析了线路设计中需注意的问题,并提出了经验和看法。
关键词:输电线路 输电线路设计 线路设计
前言:输电线路是电力工业的大动脉,是电力系统的重要组成部分。输电线路的设计必须做到安全可靠、经济适用、符合国情;从实际出发,结合地区特点,积极慎重地推广采用成熟的新材料、新结构等先进技术。
一、输电线路设计中应注意的问题
1、路径选择
路径选择和勘测是整个线路设计中的关键,方案的合理性对线路的经济、技术指标和施工、运行条件起着重要作用。因此,为了保证线路的合理性,做到缩短线路的同时又能够最大限度的降低投资并保证线路的安全性,作为线路勘察设计者应当有足够的耐心和责任感,要在线路的设计中要认真地做好勘察笔记,选出多种的设计方法,进行优化比较。
在工程选线阶段,设计人员要根据每项工程的实际情况,对线路沿线地上、地下、在建、拟建的工程设施进行充分搜资和调研,进行多路径方案比选,尽可能选择长度短、转角少、交叉跨越少,地形条件较好的方案。综合考虑清赔费用和民事工作,尽可能避开树木、房屋和经济作物种植区。在勘测工作中做到兼顾杆位的经济合理性和关键杆位设立的可能性(如转角点、交跨点和必须设立杆塔的特殊地点等),个别特殊地段更要反复测量比较,使杆塔位置尽量避开交通困难地区,为组立杆塔和紧线创造较好的施工条件。
基础设计
塔杆结构型式及分类架空线路使用的杆塔按使用材料分类,有钢筋混凝土电杆和铁塔;按受力特点和用途可分为直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔和终端杆塔。
①直线杆塔用于线路的直线段上,线路正常运行时有垂直荷载及水平荷载,能支持断线或其他顺线路方向的张力。
②耐张杆塔除承受垂直荷载和水平荷载之外,还能承受更大的顺线路方向的张力,如支持断线时的张力,或施工紧线时的张力。
③转角杆塔用于线路转角处,其受力特点与耐张杆塔相同,但其水平荷载包括角度合力,所以水平荷载值较大。
④终端塔用于线路首末端,可以是耐张型的或转角型的,受力特点35kV?110kV输电线路设计要点分析与耐张、转角杆塔相同,但在正常运行情况下需承受单侧顺线路张力。
杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分,它的造价、工期和劳动消耗量在整个线路工程中占很大比重。其施工工期约占整个工期一半时间,运输量约占整个工程的60%,费用约占整个工程的20%~35%,基础选型、设计及施工的优劣直接影响着线路工程的建设。
3、杆塔选型
不同的杆塔型式在造价、占地、施工、运输和运行安全等方面均不相同,杆塔工程的费用约占整个工程的30%~40%,合理选择杆塔型式是关键。对于新建工程若投资允许一般只选用1~2种直线水泥杆,跨越、耐张和转角尽量选用角钢塔,材料准备简单明了、施工作业方便且提高了线路的安全水平。对于同塔多回且沿规划路建设的线路,杆塔一般采用占地少的钢管塔,但大的转角塔若采用钢管塔由于结构上的原因极易造成杆顶挠度变形,基础施工费用也会比角钢塔增加一倍,直线塔采用钢管塔,转角塔采用角钢塔的方案比较合理,能够满足环境、投资和安全要求。
针对多条老线路运行十几年后出现对地距离不够造成隐患的情况,在新建线路设计中适当选用较高的杆塔并缩小水平档距可提高导线对地距离。在线路加高工程中设计采用占地小、安装方便的酒杯型(Y型)钢管塔,施工工期可由传统杆塔的3~5天缩短为1天,能够减少施工停电时间。
4、铁塔结构的设计
在高压电网的建设中,铁塔结构的设计为电路的架构起到了基础的支撑作用。在铁塔结构的设计中我们应当关注的问题有:塔身的坡度、传力面的设定、杆系传力对结点构造的影响、塔身斜材布置和分段模式间的选择以及横隔面杆件布置等因素。导线横担下平面斜材常见的布置形式为交叉斜材式,且交叉斜材布置到导线横担根部时,大多连接到导线横担的主材上。在纵向荷载作用下,其连接部位的主材或节点板极易变形。通常情况下我们通过在部位的节点上增设1根短角钢来加强其支撑纵向荷载的能力。为了保证设计的合理性,满足杆系传力的要求,在将横担下平面交叉斜材杆系布置到导线横担根部时,将其与塔身横隔面侧面横材的中点相连接,使导线纵向荷载通过塔身横隔材直接传递到塔身上去,从而解决主材和节点板弯曲变形的问题。斜材对外荷载的抵抗力矩和计算长度是制约塔身斜材的基本条件。其中,斜材和水平面之间形成的夹角是影响该空间主材分段和主材选择的重要影响因素,一般情况下保持在40°~50°之间。在选择塔型时,要严格的控制选材的条件,例如塔身主材节间分段情况、主材计算的长度以及不同接腿配置不同的塔身等因素,进行优化组合。另外,还要注意认真选择塔身斜材布置的形式、外荷载的大小、材料截面的性质以及什么部位选择什么样的布置形式等。
在大坡度塔的设计中,尤其要注意这样几点问题:第一, 是要在塔身主材和节点板之间加上斜垫。 第二,如果塔身的主要材料是单钢板,可以采用设置双排螺栓,以主材肢端的螺栓保证主材轧制边为准制弯节点板的办法;第三,若是四角钢组合成十字断面,可直接采用制弯节点板的办法,若是双角钢组合十字断面,则只能使用前2种办法,使节点板和塔身斜材置于一个平面内共同工作。
5、优化选择导线截面
架空电力线路的的导线截面的大小直接影响着电路运行中的安全性、经济性和质量高低。因此在高压输电线路工作中,应当做好导线截面的选择。一般情况下,水电线路的导线截面的选择依据是经济电流密度,之后再根据具体的情况来检验发热的条件、机械强度等问题,最终确定导线截面和导线的型号。然后有时候这种方法也难以满足线路保护输出的功率,或者不具有经济适应性。因此在线路截面的选择上,要根据实际的设计环境并结合相关的指标进行优化选择。
6、避雷问题
输电线路的避雷问题是实现安全有效的输电工作的关键。因此为了减少输电线路的雷击故障,应当采取多种防雷措施。在高压线路的防雷设计中措施可以从以下几点做起。
①将水平距离高压边相导线的38m以内地面上的物体列入防雷设计方位之内,任何可能造成雷击的物体应当采取防雷措施,例如树木、山丘、建筑等。
②降低杆塔的冲击接地电阻,加强避雷线的接地效果,加强避雷线的机械强度,防止雷击避雷线断股尤其是雷击避雷线断线的恶性事故发生,杆塔顶部设置塔顶避雷针,控制雷击点,减小杆塔处的绕击范围及避雷线的落雷次数等。
③采用具有消雷功能的新型避雷针,能够有效的减弱雷电对线路的伤害。
二、结语
总之,纵观近年来的输电建设工程,每项工程都有各自特点,设计中脱离工程实际,一味生搬硬套是无法保证设计质量与满足电网发展需要的。只有结合实际,因地制宜,通过优化方案,科技攻关,不断探索与创新,才能满足建设坚强电网的要求,才能开创工程设计“技术先进、安全合理”的全新局面。
关键词:输电线路 输电线路设计 线路设计
前言:输电线路是电力工业的大动脉,是电力系统的重要组成部分。输电线路的设计必须做到安全可靠、经济适用、符合国情;从实际出发,结合地区特点,积极慎重地推广采用成熟的新材料、新结构等先进技术。
一、输电线路设计中应注意的问题
1、路径选择
路径选择和勘测是整个线路设计中的关键,方案的合理性对线路的经济、技术指标和施工、运行条件起着重要作用。因此,为了保证线路的合理性,做到缩短线路的同时又能够最大限度的降低投资并保证线路的安全性,作为线路勘察设计者应当有足够的耐心和责任感,要在线路的设计中要认真地做好勘察笔记,选出多种的设计方法,进行优化比较。
在工程选线阶段,设计人员要根据每项工程的实际情况,对线路沿线地上、地下、在建、拟建的工程设施进行充分搜资和调研,进行多路径方案比选,尽可能选择长度短、转角少、交叉跨越少,地形条件较好的方案。综合考虑清赔费用和民事工作,尽可能避开树木、房屋和经济作物种植区。在勘测工作中做到兼顾杆位的经济合理性和关键杆位设立的可能性(如转角点、交跨点和必须设立杆塔的特殊地点等),个别特殊地段更要反复测量比较,使杆塔位置尽量避开交通困难地区,为组立杆塔和紧线创造较好的施工条件。
基础设计
塔杆结构型式及分类架空线路使用的杆塔按使用材料分类,有钢筋混凝土电杆和铁塔;按受力特点和用途可分为直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔和终端杆塔。
①直线杆塔用于线路的直线段上,线路正常运行时有垂直荷载及水平荷载,能支持断线或其他顺线路方向的张力。
②耐张杆塔除承受垂直荷载和水平荷载之外,还能承受更大的顺线路方向的张力,如支持断线时的张力,或施工紧线时的张力。
③转角杆塔用于线路转角处,其受力特点与耐张杆塔相同,但其水平荷载包括角度合力,所以水平荷载值较大。
④终端塔用于线路首末端,可以是耐张型的或转角型的,受力特点35kV?110kV输电线路设计要点分析与耐张、转角杆塔相同,但在正常运行情况下需承受单侧顺线路张力。
杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分,它的造价、工期和劳动消耗量在整个线路工程中占很大比重。其施工工期约占整个工期一半时间,运输量约占整个工程的60%,费用约占整个工程的20%~35%,基础选型、设计及施工的优劣直接影响着线路工程的建设。
3、杆塔选型
不同的杆塔型式在造价、占地、施工、运输和运行安全等方面均不相同,杆塔工程的费用约占整个工程的30%~40%,合理选择杆塔型式是关键。对于新建工程若投资允许一般只选用1~2种直线水泥杆,跨越、耐张和转角尽量选用角钢塔,材料准备简单明了、施工作业方便且提高了线路的安全水平。对于同塔多回且沿规划路建设的线路,杆塔一般采用占地少的钢管塔,但大的转角塔若采用钢管塔由于结构上的原因极易造成杆顶挠度变形,基础施工费用也会比角钢塔增加一倍,直线塔采用钢管塔,转角塔采用角钢塔的方案比较合理,能够满足环境、投资和安全要求。
针对多条老线路运行十几年后出现对地距离不够造成隐患的情况,在新建线路设计中适当选用较高的杆塔并缩小水平档距可提高导线对地距离。在线路加高工程中设计采用占地小、安装方便的酒杯型(Y型)钢管塔,施工工期可由传统杆塔的3~5天缩短为1天,能够减少施工停电时间。
4、铁塔结构的设计
在高压电网的建设中,铁塔结构的设计为电路的架构起到了基础的支撑作用。在铁塔结构的设计中我们应当关注的问题有:塔身的坡度、传力面的设定、杆系传力对结点构造的影响、塔身斜材布置和分段模式间的选择以及横隔面杆件布置等因素。导线横担下平面斜材常见的布置形式为交叉斜材式,且交叉斜材布置到导线横担根部时,大多连接到导线横担的主材上。在纵向荷载作用下,其连接部位的主材或节点板极易变形。通常情况下我们通过在部位的节点上增设1根短角钢来加强其支撑纵向荷载的能力。为了保证设计的合理性,满足杆系传力的要求,在将横担下平面交叉斜材杆系布置到导线横担根部时,将其与塔身横隔面侧面横材的中点相连接,使导线纵向荷载通过塔身横隔材直接传递到塔身上去,从而解决主材和节点板弯曲变形的问题。斜材对外荷载的抵抗力矩和计算长度是制约塔身斜材的基本条件。其中,斜材和水平面之间形成的夹角是影响该空间主材分段和主材选择的重要影响因素,一般情况下保持在40°~50°之间。在选择塔型时,要严格的控制选材的条件,例如塔身主材节间分段情况、主材计算的长度以及不同接腿配置不同的塔身等因素,进行优化组合。另外,还要注意认真选择塔身斜材布置的形式、外荷载的大小、材料截面的性质以及什么部位选择什么样的布置形式等。
在大坡度塔的设计中,尤其要注意这样几点问题:第一, 是要在塔身主材和节点板之间加上斜垫。 第二,如果塔身的主要材料是单钢板,可以采用设置双排螺栓,以主材肢端的螺栓保证主材轧制边为准制弯节点板的办法;第三,若是四角钢组合成十字断面,可直接采用制弯节点板的办法,若是双角钢组合十字断面,则只能使用前2种办法,使节点板和塔身斜材置于一个平面内共同工作。
5、优化选择导线截面
架空电力线路的的导线截面的大小直接影响着电路运行中的安全性、经济性和质量高低。因此在高压输电线路工作中,应当做好导线截面的选择。一般情况下,水电线路的导线截面的选择依据是经济电流密度,之后再根据具体的情况来检验发热的条件、机械强度等问题,最终确定导线截面和导线的型号。然后有时候这种方法也难以满足线路保护输出的功率,或者不具有经济适应性。因此在线路截面的选择上,要根据实际的设计环境并结合相关的指标进行优化选择。
6、避雷问题
输电线路的避雷问题是实现安全有效的输电工作的关键。因此为了减少输电线路的雷击故障,应当采取多种防雷措施。在高压线路的防雷设计中措施可以从以下几点做起。
①将水平距离高压边相导线的38m以内地面上的物体列入防雷设计方位之内,任何可能造成雷击的物体应当采取防雷措施,例如树木、山丘、建筑等。
②降低杆塔的冲击接地电阻,加强避雷线的接地效果,加强避雷线的机械强度,防止雷击避雷线断股尤其是雷击避雷线断线的恶性事故发生,杆塔顶部设置塔顶避雷针,控制雷击点,减小杆塔处的绕击范围及避雷线的落雷次数等。
③采用具有消雷功能的新型避雷针,能够有效的减弱雷电对线路的伤害。
二、结语
总之,纵观近年来的输电建设工程,每项工程都有各自特点,设计中脱离工程实际,一味生搬硬套是无法保证设计质量与满足电网发展需要的。只有结合实际,因地制宜,通过优化方案,科技攻关,不断探索与创新,才能满足建设坚强电网的要求,才能开创工程设计“技术先进、安全合理”的全新局面。