桿塔荷載及強度校驗

1、二、桿塔外形尺寸的確定1確定桿塔外形尺寸的基本要求 桿塔外形尺寸主要包括桿塔呼稱高、橫擔長度、上下橫擔的垂直距離、避雷線支架高度、雙避雷線懸掛點之間水平距離等。桿塔是用來支持導線和避雷線的，因此，其外形尺寸主要取決于導線和避雷線電氣方面的因素。< ShowPositionControls="0" ShowControls="1" invokeURLs="-1" volume="50" AutoStart="0" ShowStatusBar="1"> 如導線對地、對

2、交叉跨越物的空氣間隙距離，導線之間、導線與避雷線之間的空氣間隙距離；導線與桿塔部分的空氣間隙距離；避雷線對邊導線的防雷保護角；雙避雷線對中導線的防雷保護；考慮帶電檢修帶電體與檢修人員之間的空氣間隙距離等。一般說來，桿塔外形尺寸的確定，應符合以下基本要求：(1確定桿塔高度時，應滿足導線對地面及交叉跨越物的距離要求。 (2導線與塔本身的距離應滿足內(nèi)過電壓及正常工作電壓的間隙要求，并滿足帶電作業(yè)的間隙要求。(3導線間的水平距離或垂直距離應滿足檔距中央接近程度所需的距離。(4避雷線的布置應滿足導線防雷保護的要求。2桿塔呼稱高的確定桿塔最下層導線絕緣子串懸掛點到地面的垂直距離H，稱為桿塔的呼稱高，如上一

3、章圖41所示，并已知桿塔的呼稱高H計算式為:由上式可知，對一定電壓等級的架空線路，其、h、h為定值，隨著設計檔距的增加，導線弧垂加大，所用桿塔的呼稱高也隨之加大，這一分析在上一章已有介紹。實際上，桿塔呼稱高的確定主要考慮滿足導線與地面及導線與各種跨越物之間的安全距離的要求。對某一電壓等級的線路，根據(jù)不同檔距下，分析桿高與其數(shù)量在投資效益方面的得失，則必然存在著一個經(jīng)濟的桿塔高度，此高度則稱之為經(jīng)濟呼稱高。35500KV電壓等級的桿塔經(jīng)濟呼稱高見上一章表44所示數(shù)據(jù)。 3桿塔頭部尺寸的確定桿塔的頭部尺寸主要決定于電氣對空氣間隙及線間距離的要求。(1空氣間隙的校驗。包括在內(nèi)外過電壓及正常工作電壓三

4、種情況下，其絕緣子串風偏后，導線對桿塔接地部分的空氣間隙要求不得小于表51的數(shù)值。表51帶電部分與桿塔構件的最小間隙（m） 線路電壓（KV）35110220外過電壓間隙R10.4511.9內(nèi)過電壓間隙R20.250.71.45運行電壓間隙R30.10.250.55校驗塔頭空氣間隙，必須保證懸垂絕緣子串風偏后，帶電部分對桿塔部件的凈距離仍能滿足表5-1所規(guī)定的最小空氣間隙。因此，還需要先明確校驗的氣象條件。表5-1中按三種電壓規(guī)定了最小空氣間隙，所以驗算氣象條件也分為三種：工作電壓下，計算條件為最大風速及相應的氣溫。雷電過電壓下，計算條件為氣溫15、風速15m/s(當最大設計風速為35m/s及以

5、上時或10m/s(最大設計風速小于35m/s時。內(nèi)過電壓下，計算條件為年平均氣溫、最大設計風速的一半但不低于15m/s。 直線桿塔的絕緣子串的受力情況示意圖見后所示，絕緣子串風偏角及絕緣子串風壓荷載可按式（51）和式（52）計算。即：（51）（52）下面解釋兩式中各符號的含義。式中 S導線截面積，mm2 水平檔距,m； 垂直距離，m； g1導線自重比載；N/m·mm2 g4導線風壓比載， N/m·mm2 Gj絕緣子串的自重力，N； Pj絕緣子串風壓荷載，N； Pd導線作用于絕緣子串風壓荷載，N； Gd導線自重力，N； Sj一片絕緣子的受風面積，m2； n每串絕緣子的片數(shù)，金

6、具零件按一片絕 緣子的受風面積考慮； v計算情況下的風速，m/s。 分析絕緣子串的受力情況，見圖55（a）所示，圖55（a）風偏搖擺角示意圖由靜力學的力矩平衡關系，Pj、Pd對絕緣子串為順時針方向作用，而Gj、Gd對絕緣子串為逆時針方向作用，則有： （5-3） 由式（53）即可得出式（51）絕緣子串風偏角計算關系。 在外過電壓、內(nèi)過電壓及正常工作電壓情況下，分別求出絕緣子串的風偏角1、2、3，然后繪出間隙圓圖，如圖55（b）所示：圖55（b）正面間隙圓圖示意圖由圖中的間隙距離R1、R2、R3，即可得知各種情況下的空氣間隙是否滿足表51所列數(shù)值。關于正面間隙圓圖的說明。正面間隙圓圖以每一種電壓下

7、的氣象條件，算出絕緣子串的搖擺角，即可找到風偏時導線懸掛點(帶電部分的極限位置。然后以每一種情況下導線懸掛點風偏極限位置為圓心，分別以每種電壓下的最小空氣間隙長度為半徑畫圓，就是正面間隙圓。如圖55（b）中A點為雷電過電壓時導線懸掛點極限位置，R1為雷電過電壓下最小空氣間隙。相應的在B點、R2為內(nèi)過電壓時最小空氣間隙，C點、R3為工作電壓時最小空氣間隙。顯然，正面間隙圓與桿塔任何部件均不相交而是相離，則空氣間隙校驗合格。若間隙圓與桿塔部件相交，則校驗不合格。由式(5-1可知，當垂直檔距很小時，角增大。所以要選/之比最大的、桿塔相對位置較低的桿塔進行校驗，若能通過，則其它桿塔可以不再校驗。如校驗

8、不合格，應進行調(diào)整，措施有：調(diào)整塔位、改變塔高、加重錘或改用允許搖擺角大的桿塔。實際上，在間隙圓圖中，對桿身起控制作用的一般為內(nèi)過電壓或外過電壓兩種情況，從圖55（b）中可以看出，內(nèi)過電壓的間隙圖，對下導線橫擔起控制作用；而正常情況風速較大，絕緣子串的風偏角較大，對桿身間隙不起作用，但在強風地帶須校驗此時對橫擔下沿間隙。為了帶電檢修的需要，有時還需給出帶電作業(yè)的間隙圓圖，考慮帶電作業(yè)的桿塔，其帶電部分對接地體風偏后的間隙應滿足有關規(guī)程規(guī)定的距離要求。 此外，對于帶電作業(yè)的人員停留或工作的部位還應考慮人體的活動范圍0.30.5m。(2導線的水平線間距離。導線的線間距離包括水平線間距離和垂直線間距

9、離。導線在塔頭上的布置形式大體上可以分為三類：水平排列、垂直排列（并有水平偏移）和三角排列。后者實際上是前兩種方式的結合。各種常用排列方式參見桿塔結構圖。 另外，從導線相對于桿塔的位置而言，又可把導線的排列方式分為對稱排列（導線位置對稱于塔身的中心線）和非對稱排列。用于35110KV線路的上字型或鳥骨單柱桿塔，導線排列即為非對稱排列。線間距離指沒有風偏時導線間的距離。確定線間距離主要考慮當導線發(fā)生風偏搖擺時，不應發(fā)生短路故障（也叫碰線事故）。確定導線的線間距離，要考慮兩方面的情況：一是導線在桿塔上的布置形式及桿塔上的間隙距離；二是導線在檔距中央相互靠近時的間隙距離。取兩種情況的較大者，決定線間

10、距離。1按導線在桿塔上的絕緣配合決定線間距離。以導線采用水平排列為例來說明這一問題。根據(jù)絕緣子風偏角計算出導線線間距離為： （5-4其中上圖為導線水平排列示意圖 式中D導線水平線間距離，m； R最小空氣間隙距離，按三種情況（工作電壓、外過電壓、內(nèi)過電壓）分別計算； b主柱直徑或寬度； 絕緣子風偏角（有三個值）；由三種電壓情況計算出的D中，選其中大者作為線間距離；2按導線在檔距中央工作情況決定線間距離。水平排列的導線由于非同步擺動在檔距中央可能相互接近。垂直排列的導線由于覆冰不均勻或不同時脫冰上下跳動或受風作用而舞動等原因，上下層導線也可能相互接近。為了保證必需的相間絕緣水平，必須有一定的線間距

11、離。垂直布置的導線還應保證一定的水平偏移。目前根據(jù)經(jīng)驗公式來確定線間距離。當各相導線水平排列時，對1000m以下的檔距，規(guī)程規(guī)定導線的最小水平線間距離，一般按下式計算（55）式中D導線的最小水平線間距離，m ；懸垂絕緣子串長度，m； UN線路相間額定電壓，kV； 導線最大弧垂，m。一般情況下，使用懸垂絕緣子串的桿塔，其水平線間距離與檔距的關系，可采用表52所列的數(shù)值。表51帶電部分與桿塔構件的最小間隙（m） 水平線間距離檔距22533.544.566.5電壓（KV）35170240300      110  

12、60;300375450   220      525615水平線間距離一般不應小于表52中的值。當導線按三角形排列時，除兩相下導線需滿足式（55）的要求外，上下導線線間斜線距離可用下式換算為等效水平排列線間距離De，等效距離De也應滿足式（55）要求： （56）等效距離De示意圖可參見有關文獻。 式中De導線三角形排列時的等效水平線間距離， m； Dh導線間水平投影距離（水平偏移），m； Dp導線間垂直投影距離，m。 (3導線垂直排列的垂直距離和水平偏移。 當導線垂直排列時，其垂直線間距離一般可采用式（

13、55）計算結果的75%。直線桿的垂直線間距離應不小于表53所列的數(shù)值。表53桿塔的最小垂直線間距離 線路電壓（KV）35110220垂直線間距離（M）2.03.55.5對多回桿塔，不同的回路的不同相導線水平或垂直距離均應加大，據(jù)運行經(jīng)驗一般應比上述線間距離大0.5m左右。導線垂直排列時，為防止導線在不均勻脫冰時，引起事故，桿塔上下層導線間或導線與避雷線間應有一定的水平偏移，其偏移值規(guī)程也有相應規(guī)定。（4）避雷線布置。為保證避雷線對導線的防雷保護作用，避雷線懸掛點應滿足以下條件：1）避雷線對邊導線防雷保護角應符合設計規(guī)定，保護角(如下圖所示的值一般取20° 30°；保護角計算式為：(5-7式中 對邊導線的保護角；S