河南省電力勘測設(shè)計院輸電線路QC小組成果報告概要

1、 降低500kV SJC2 雙回路耐張塔造價 輸電線路QC小組目 錄小組概況1選題理由2 現(xiàn)狀調(diào)查3 設(shè)定目標(biāo)4 分析原因5 確定要因分析原因6 制定對策7 實施對策8 檢查效果9 10 鞏固措施11 總結(jié)回顧和今后打算附件一：雙柱組合耐張塔TANS程序計算文件附件二：雙柱組合耐張塔成果圖紙1、 小組概況1、 注冊登記小組名稱輸電線路QC小組課題名稱降低500kV SJC2雙回路耐張塔造價所屬部門線路部輔導(dǎo)員何英注冊編號2013-02課題編號2013K02組類型攻關(guān)型成立日期2013年1月2、小組成員序號姓名性別年齡文化程度職務(wù)職稱單位組內(nèi)分工1王苗苗女28碩士組長工程師設(shè)計院組織活動，推進(jìn)實

2、施，成果總結(jié)，活動記錄等。2張先俊男50本科副組長教高設(shè)計院參與方案研討，現(xiàn)狀調(diào)查，對策制定以及對策實施等。3殷黎明男27碩士組員助工設(shè)計院4郭詠華男38本科組員高工設(shè)計院5張建明男29碩士組員工程師設(shè)計院6魏沖男36本科組員工程師設(shè)計院審定方案和對策，組織協(xié)調(diào)，對策實施以及結(jié)果檢查等。7鄧錦輝男34本科組員工程師設(shè)計院8潘少成男36本科組員工程師設(shè)計院9郭杰男35碩士組員工程師設(shè)計院參與方案研討，現(xiàn)狀調(diào)查，對策制定及實施，以及活動記錄等。10屈訟昭男26碩士組員助工設(shè)計院備注：小組成員共有10人，平均年齡33.9歲，其中，教高1人，高工1人，工程師6人，助工2人，文化程度均為大學(xué)本科及以上。

3、3、小組活動情況活動時間2013.12013.11活動次數(shù)11接受QC教育時間35小時出勤率97%以上課題（2008）“減少500kV雙回路直線塔鋼材用量”（河南省和中國水電質(zhì)協(xié)優(yōu)秀QC小組）4、 小組歷年成果課題（2010）“降低500kV SJC1雙回路轉(zhuǎn)角塔造價”（全國優(yōu)秀QC小組）課題（2002）“減少500kV單回路轉(zhuǎn)角塔鋼材用量”（全國工程建設(shè)優(yōu)秀QC小組）5、 QC小組活動程序我們小組工作方法采用PDCA循環(huán)模式。這種工作模式科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，適合我們小組的課題目標(biāo)。P（Plan）計劃，包括方針和目標(biāo)的確定及活動計劃的制定。D（DO）執(zhí)行，就是具體運作，實現(xiàn)計劃中的內(nèi)容。C（Check

4、）檢查，就是要總結(jié)執(zhí)行計劃的結(jié)果，分清哪些對了，哪些錯了，明確效果，找出問題。A（Act）處理或行動。1、PDCA工作模式2、 為使本次QC活動有計劃、有步驟、有目的進(jìn)行，小組制定了活動計劃進(jìn)度表：表1.1 QC小組活動計劃進(jìn)度表階段內(nèi)容20131月20132月20133月20134月20135月20136月20137月20138月20139月201310月201311月P選擇課題問題癥結(jié)確定目標(biāo)分析原因確定要因制定對策D實施對策C效果檢查A鞏固措施總結(jié)回顧今后打算注： 計劃進(jìn)度 實際進(jìn)度二、選題理由降低500kVSJC2雙回路耐張塔造價院對本部要求a. 貫徹我院“雙開拓、雙鞏固”的方針，我院

5、對線路部提出了提高輸電線路工程中標(biāo)率，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益的要求。b. 我院技經(jīng)專業(yè)統(tǒng)計祥符莊周500kV線路工程結(jié)果顯示，我院設(shè)計的500kV雙回路耐張塔的造價比同時期國內(nèi)先進(jìn)水平高10%左右。目前存在問題三、現(xiàn)狀調(diào)查我們輸電線路QC小組針對本次課題，對雙回路耐張塔造價，通過調(diào)閱檔案、向外院借資等方法，進(jìn)行以下兩個方面的現(xiàn)狀調(diào)查。現(xiàn)狀調(diào)查一：我院設(shè)計的500kV SJC2雙回路耐張塔造價情況Ø 調(diào)查人員：殷黎明Ø 調(diào)查時間：2013.1.072013.1.11Ø 調(diào)查內(nèi)容：通過查閱我院近年設(shè)計的4個500kV輸電線路工程資料，分析500kV SJC2雙回路耐張塔造

6、價情況。輸電塔造價=材料費+運輸費+安裝費=（材料+運輸）*輸電用鋼量量+安裝*構(gòu)件數(shù)量表3.1 我院設(shè)計500kV SJC2雙回路耐張塔造價表工程名稱塔型呼高/m)用鋼量/kg材料/萬元運輸/萬元安裝/萬元總造價/萬元濟(jì)源牡丹500kV線路工程SJC22175334.170.174.567.4882.212481178.375.614.888.3488.832785087.579.265.178.4392.863090189.584.015.429.2398.66平均值82947.3577.26255.00758.3790.64祥符莊周500kV線路工程SJC22158248.251.252

7、.617.2461.12461689.454.272.827.3764.462765288.757.433.037.567.963068632.760.363.128.371.78平均值63464.7555.82752.8957.602566.325鶴壁電廠安陽接安陽西變500kV線路工程SJC22142645.6039.662.604.3646.622446469.2043.212.814.7550.772749673.2946.193.005.0854.273051581.7947.973.125.2756.36平均值47592.4744.25752.88254.86552.005華豫電廠

8、信陽變500kV線路工程SJC22144246.7141.152.674.5248.342448571.1745.172.944.9753.082751677.3048.063.125.2956.473053581.5449.833.235.4858.54平均值49519.1846.05252.995.06554.1075平均值60880.9455.853.446.47565.77所占比例84.9%5.2%9.9%100%備注：材料費在輸電鐵塔總造價中占的比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)比運輸、安裝所占的比重大。表3.2 SJC2造價調(diào)查匯總表 造價類型材料運輸安裝造價/萬元55.853.446.475累計造價/萬元

9、55.8559.2965.77所占比例84.9%5.2%9.9%累計比例84.9%90.1%100%問題癥結(jié)材料費用占500kV SJC2 雙回路耐張塔造價的84.9%。500kV SJC2雙回路耐張塔用鋼量大，是導(dǎo)致材料造價高的主要原因。材料造價高是造成500kV SJC2雙回路耐張塔造價高的主要原因。 結(jié)論一500kV SJC2雙回路耐張塔用鋼量大，導(dǎo)致材料造價高，是造成500kV SJC2雙回路耐張塔總造價偏高的問題癥結(jié)?，F(xiàn)狀調(diào)查二：我院設(shè)計的500kV SJC2雙回路耐張塔用鋼量調(diào)查Ø 調(diào)查人員：王苗苗Ø 調(diào)查時間：2013.1.262013.1.28Ø

10、調(diào)查內(nèi)容：1、從現(xiàn)狀調(diào)查一表3.1中可以看出，我院設(shè)計的4個500kV輸電線路工程中 SJC2雙回路耐張塔的鋼材用量在47592.47kg82947.35kg之間，平均用量在60880.94kg左右；總造價在52.005萬元90.64萬元之間，平均總造價在65.77萬元左右；2、小組成員王苗苗通過查閱中國電建等雜志與文獻(xiàn)中關(guān)于500kV SJC2雙回路耐張塔用鋼量的論文，對比我院設(shè)計的500kV SJC2雙回路耐張塔用鋼量，與目前國內(nèi)先進(jìn)水平用鋼量數(shù)據(jù)，分析結(jié)果如表3.3所示。表3.3 我院設(shè)計500kV SJC2雙回路耐張塔用鋼量調(diào)查表塔型呼高/m我院輸電塔用鋼量/kg國內(nèi)先進(jìn)水平用鋼量/k

11、g我院輸電塔偏重/kgSJC22155118.7 47884.87233.92459477.0 51981.07469.02762931.7 55798.07133.73065996.4 58782.47214.0平均值60880.9553611.557262.65 結(jié)論二我院設(shè)計的500kV SJC2雙回路耐張塔用鋼量比國內(nèi)先進(jìn)水平約重7300 kg。四、設(shè)定目標(biāo)1、目標(biāo)值從上述關(guān)于我院設(shè)計的500kV SJC2雙回路耐張塔造價，以及500kV SJC2雙回路耐張塔用鋼量現(xiàn)狀的調(diào)查，分別從輸電鐵塔用鋼量和造價兩方面進(jìn)行目標(biāo)設(shè)定：用鋼量大是造成500kV SJC2雙回路耐張塔造價高的主要原因。

12、Ø 用鋼量：減少500kV SJC2雙回路耐張塔用鋼量7.3噸，降低比例12.0%。Ø 造 價：降低500kV SJC2雙回路耐張塔造價6.789萬元，減少比例10.3%。2、 目標(biāo)值計算：1) 用鋼量：由表3.3可以看出，我院設(shè)計的500kV SJC2雙回路耐張塔平均用鋼量比國內(nèi)先進(jìn)水平重約7.3噸，經(jīng)過討論，我們小組擬定本次活動的目標(biāo)為：降低用鋼量7.3噸，減少比例：12.0%；降低500kV SJC2雙回路耐張塔造價6.789萬元，減少比例10.3%。2) 目標(biāo)計算：a. 用鋼量：7.3/60.88（平均用鋼量）=12.0%；b. 造價：6.789/65.77（平均總

13、造價）=10.3%。降低6.789萬元，比例10.3%降低7.3噸，比例12.0% 5、 分析原因輸電線路QC小組成員，分別從“人員”、“軟件”、“設(shè)計”、“材料”、“資料”等5個方面，進(jìn)行500kV SJC2雙回路耐張塔用鋼量大的原因分析，編制如下因果分析樹圖：500kV SJC2雙回路耐張塔用鋼量大人員軟件設(shè)計材料資料優(yōu)化設(shè)計理論掌握少設(shè)計人員設(shè)計經(jīng)驗指數(shù)偏低結(jié)構(gòu)專業(yè)技能學(xué)習(xí)不足設(shè)計人員同類工程設(shè)計經(jīng)驗不足設(shè)計軟件功能不夠完善設(shè)計軟件缺少一些計算模塊設(shè)計軟件荷載計算不夠優(yōu)化軟件荷載加載方式不夠優(yōu)化設(shè)計方案不夠優(yōu)化塔型選擇較為單一桿件結(jié)構(gòu)裕度偏大塔型選擇不能滿足最低用鋼量要求桿件未達(dá)到最佳受

14、力狀態(tài)鐵塔主材用鋼量大鐵塔主材規(guī)格大塔身主材強度低可借鑒的優(yōu)化資料少我院現(xiàn)有參考資料不足6、 確定要因小組成員對上述因果分析樹圖中所示造成500kV SJC2雙回路耐張塔用鋼量大的8個末端原因進(jìn)行逐條分析討論，制成如下要因確認(rèn)表，明確了確認(rèn)內(nèi)容、確認(rèn)方法以及驗證標(biāo)準(zhǔn)。表6.1 要因確認(rèn)計劃表序號末端原因確認(rèn)方法確認(rèn)內(nèi)容確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)人完成時間1結(jié)構(gòu)專業(yè)技能學(xué)習(xí)不足統(tǒng)計分析線路部培訓(xùn)考核成績及格率線路部專業(yè)培訓(xùn)考核及格率：95%。郭詠華2013.2.152013.2.202設(shè)計人員同類工程設(shè)計經(jīng)驗不足統(tǒng)計調(diào)查設(shè)計人員參與設(shè)計工程量及工作年限至少有完成2個耐張塔設(shè)計經(jīng)驗及工作年限在3年以上。王苗苗殷

15、黎明2013.2.182013.2.253設(shè)計軟件缺少一些計算模塊調(diào)查分析現(xiàn)有計算手段進(jìn)行鐵塔設(shè)計時間現(xiàn)有軟件計算鐵塔時間5小時。屈訟昭郭詠華2013.2.252013.3.034軟件荷載加載方式不夠優(yōu)化計算分析計算軟件計算荷載形式對用鋼量的影響軟件計算荷載添加形式對塔用鋼量的影響>3%。屈訟昭郭詠華2013.3.052013.3.205塔型選擇不能滿足最低用鋼量要求計算分析單塔型式對用鋼量及造價的影響選用合理塔型減輕用鋼量5%。郭詠華張先俊張建明郭 杰2013.3.052013.3.156桿件未達(dá)到最佳受力狀態(tài)調(diào)查分析塔身結(jié)構(gòu)布置對受力分析塔身桿件受力裕度：37%。鄧錦輝郭 杰2013

16、.3.102013.3.207塔身主材強度低調(diào)查分析鐵塔主材強度對用鋼量及造價的影響選用鐵塔主材能夠達(dá)到最優(yōu)造價水平。鄧錦輝郭詠華王苗苗2013.3.102013.3.258我院現(xiàn)有參考資料不足統(tǒng)計分析現(xiàn)有結(jié)構(gòu)專業(yè)資料覆蓋率我院結(jié)構(gòu)專業(yè)參考資料覆蓋率達(dá)85%。殷黎明王苗苗郭詠華2013.3.152013.3.25末端原因一：結(jié)構(gòu)專業(yè)技能學(xué)習(xí)不足要因確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：線路部培訓(xùn)考核合格率：95%以上。2013年2月20日，輸電線路QC小組在迪森8樓會議室進(jìn)行了培訓(xùn)考核。參與本次結(jié)構(gòu)專業(yè)技能培訓(xùn)的成員有：郭詠華、鄧錦輝、張建明、王苗苗、殷黎明、屈訟昭、郭杰；80分以上為考試合格考核內(nèi)容包括：輸電線路鐵塔設(shè)

17、計規(guī)定、自立式鐵塔計算軟件TTA、500kV輸電線路設(shè)計、角鋼塔的應(yīng)用、鐵塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、鐵塔高強鋼的應(yīng)用、輸電鐵塔造價分析等方面的內(nèi)容?？己顺煽?nèi)鐖D6.1所示。輸電線路QC小組全體成員經(jīng)過7次專業(yè)知識培訓(xùn)，7名小組成員全部達(dá)到了合格線80分以上，合格率達(dá)100%。結(jié)構(gòu)專業(yè)技能學(xué)習(xí)不足不是要因末端原因二：設(shè)計人員同類工程設(shè)計經(jīng)驗不足要因確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：至少有完成2個耐張塔設(shè)計經(jīng)驗及工作年限在3年及以上。統(tǒng)計輸電線路QC小組結(jié)構(gòu)專業(yè)成員參與雙回路耐張塔設(shè)計情況，列表如下：輸電線路QC小組成員均有完成2個以上耐張塔設(shè)計的經(jīng)驗，都有3年以上工作經(jīng)驗，全面掌握雙回路耐張塔的設(shè)計知識與技能。設(shè)計人員同類工程設(shè)

18、計經(jīng)驗不足不是要因表6.2 設(shè)計人員參與鐵塔設(shè)計統(tǒng)計表姓名工程項目名稱個數(shù)工作年限王苗苗浙北浙中浙南福州1000kV交流線路工程SJC271011計算24國網(wǎng)輸電線路通用設(shè)計2F11-SJC2計算張建明淮南皖南浙北滬西1000kV交流線路工程SKC301計算25浙北浙中浙南福州1000kV交流線路工程SZJC27101計算郭 杰浙北浙中浙南福州1000kV交流線路工程SJC271016計算210靈州紹興±800直流線路工程Z27101計算郭詠華浙北浙中浙南福州1000kV交流線路工程SJC271013計算217淮南皖南浙北滬西1000kV交流線路工程SZC307計算鄧錦輝浙北浙中浙南

19、福州1000kV交流線路工程SJC271013計算310淮南皖南浙北滬西1000kV交流線路工程FJ1計算浙北浙中浙南福州1000kV交流線路工程SJC271015計算末端原因三：設(shè)計軟件功能不夠完善要因確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：現(xiàn)有軟件計算鐵塔時間5小時。目前我院常用的鐵塔設(shè)計軟件主要有：自立式鐵塔內(nèi)力分析軟件TTA及鐵塔制圖軟件STW。自力式鐵塔內(nèi)力分析軟件一般計算占鐵塔總構(gòu)件數(shù)量50%70%左右的受力材，不能計算占總構(gòu)件數(shù)量30%50%的輔助材；現(xiàn)行鐵塔制圖軟件不能計算制圖控制尺寸。隨機(jī)抽取結(jié)構(gòu)專業(yè)5名設(shè)計人員，統(tǒng)計以往他們進(jìn)行手算輔助材及鐵塔控制尺寸計算的時間，如表6.3所示：手算一種鐵塔的結(jié)構(gòu)布置需

20、要大量的時間和精力，而鐵塔的優(yōu)化設(shè)計需要多方案的優(yōu)化比選。為了解決這一問題，我們科室在小組活動中編制了鐵塔輔助材計算程序及制圖控制尺寸計算程序，大幅提高了鐵塔的優(yōu)化設(shè)計效率。表6.3 結(jié)構(gòu)人員手算時間統(tǒng)計表人員輔助材計算（小時）控制尺寸計算（小時）累計（小時）王經(jīng)運7253161張忠新6554119趙金麗7057127聶旭初7450124杜娜6852120平均值7053123圖6.2 鐵塔輔助材計算程序流程鐵塔輔助材計算程序及制圖控制尺寸計算程序，使得鐵塔設(shè)計多方案的優(yōu)化比選成為可能。設(shè)計軟件缺少一些計算模塊 不是要因末端原因四：軟件荷載加載方式不夠優(yōu)化要因確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：軟件計算荷載添加形式對塔用

21、鋼量的影響>3%。我們QC小組成員屈訟昭在自立式鐵塔計算軟件TTA的基礎(chǔ)上，自主編制了輸電鐵塔計算程序TANS，修正了原有TTA的荷載添加形式，使軟件在進(jìn)行輸電鐵塔各工況計算時，更能符合實際情況。對比分析上表用鋼量計算結(jié)果，可以得出，TANS計算的用鋼量比TTA減輕1747.53088.5kg，下降比例為3%5%。軟件荷載加載方式不夠優(yōu)化是要因比較兩種程序計算SJC2的用鋼量如表6.4所示。 表6.4 計算結(jié)果對比表塔型呼高/m用鋼量/kg減少重量/kgTTATANSSJC22156296.253584.72711.52460787.457942.22845.22765059.46193

22、2.33127.13068081.565129.12952.4平均值63464.762556.3559647.3末端原因五：塔型選擇不能滿足最低用鋼量要求要因確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：選用合理塔型減輕用鋼量5%。從左柱狀圖可以看出，采用雙柱組合耐張塔代替鼓形/傘型耐張塔，同呼高情況下，可以有效減輕用鋼量1915.4 2939.1 kg，用鋼量減輕約45%。塔型選擇不能滿足最低用鋼量要求是要因小組成員針對耐張塔的特點，通過多方案優(yōu)化比選，對傘形塔、雙柱組合耐張塔、三柱組合耐張塔進(jìn)行了分析計算，可知：雙柱組合耐張塔通過分塔掛線、取消導(dǎo)線橫擔(dān)、優(yōu)化跳線布置方案等手段，有效降低了塔高，減小了塔身尺寸，改善了鐵塔受力條

23、件，減小了導(dǎo)、地線縱向荷載對塔身的扭矩，提高了鐵塔的抗冰、抗風(fēng)和抗震性能，從而達(dá)到降低用鋼量，節(jié)約工程投資的目的。末端原因六：塔身結(jié)構(gòu)桿件未達(dá)到最佳受力狀態(tài)要因確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：塔身桿件受力裕度：37%。我們小組在2010年的QC小組活動中，采用合理的結(jié)構(gòu)布置，有效的減輕了用鋼量，成功應(yīng)用在工程中，明顯的降低了雙回路耐張塔的造價。塔身結(jié)構(gòu)桿件未達(dá)到最佳受力狀態(tài)不是要因我們在2010年的QC小組活動中，通過優(yōu)化橫擔(dān)尺寸、優(yōu)化主材分段、優(yōu)化斜材坡度、優(yōu)化輔助材布置、優(yōu)化塔身開口、坡度，以及優(yōu)化連接節(jié)點構(gòu)造等措施，對塔身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化布置，使結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到最佳受力狀態(tài)，桿件裕度控制在37%，降低了雙回路耐張塔用

24、鋼量，降低了輸電鐵塔造價。末端原因七：塔身主材強度低要因確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：選用鐵塔主材能夠達(dá)到最優(yōu)造價水平。小組成員郭杰針對500kV雙回路耐張塔，將原有的Q420角鋼替換為Q690鋼管，按照Q420角鋼價格每噸7000元，Q690鋼管價格每噸9000元計算，對比分析兩種鋼材情況下的用鋼量及造價。通過比較可知，由于高強鋼價格較貴，雖然主材采用高強度鋼管能夠有效降低塔重，但考慮價格因素，主材采用更高強度等級鋼材并不能有效降低造價。塔身主材強度低不是要因末端原因八：我院現(xiàn)有參考資料不足要因確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：我院結(jié)構(gòu)專業(yè)參考資料覆蓋率達(dá)85%以上。 小組成員張建明調(diào)查了我院現(xiàn)有線路結(jié)構(gòu)專業(yè)資料情況，歸納如表6.5所

25、示。 表6.5 我院線路結(jié)構(gòu)專業(yè)資料情況調(diào)查表名稱我院現(xiàn)有種類現(xiàn)有資料涵蓋面我院夠買種類向外院收資種類采取措施后資料涵蓋面1輸電線路設(shè)計規(guī)定1017%3225%2輸電線路鐵塔計算813%2220%3輸電鐵塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化711%1215%4角鋼截面輸電鐵塔設(shè)計77%2110%5鋼管桿塔設(shè)計55%218%6高強鋼的應(yīng)用研究34%116%7新材料，新技術(shù)、新工藝在輸電鐵塔中的應(yīng)用32%114%8其他51%112%9我院暫無總計3240%/10%10我院持有總計4860%131190%補充參考資料后補充參考資料前經(jīng)過購買和向外院借取資料后，我院參考資料專業(yè)知識涵蓋面由原來的60%增加到90%，完全能夠滿足

26、結(jié)構(gòu)設(shè)計人員各方面的需求。我院現(xiàn)有的參考資料不足不是要因怎么辦？要因確定：綜上所述，導(dǎo)致500kV SJC2雙回路耐張塔用鋼量大的主要原因有：1、 軟件荷載加載方式不夠優(yōu)化；2、 塔型選擇不能滿足最低用鋼量要求。3、7、 制定對策通過前述，在綜合分析造成雙回路耐張塔用鋼量大的主要原因之后，針對要因，制定了相應(yīng)的對策。a. 軟件荷載加載方式不夠優(yōu)化使用現(xiàn)有的自立式鐵塔計算軟件TTA。方案一自力式鐵塔內(nèi)力分析軟件，分段計算桿件風(fēng)荷載及自重時存在多統(tǒng)計及漏統(tǒng)計現(xiàn)象，且單元類型單一。不選用使用我院自主研發(fā)的鐵塔設(shè)計計算軟件TANS。改進(jìn)后的鐵塔設(shè)計計算軟件，更加靈活計算空間任意風(fēng)壓分段對應(yīng)風(fēng)荷載和自重

27、荷載，能夠計算桿單元、梁單元及桿、梁混合單元。方案二選用b. 塔型選擇不能滿足最低用鋼量要求不選用鼓形/傘型耐張塔在跳線設(shè)計、塔高、用鋼量、靈活性與安全性等方面存在諸多不足。方案一選用鼓形/傘型雙回路耐張塔選用雙柱組合耐張塔選用雙柱組合耐張塔通過改變跳線布置方式、分塔掛線、取消橫擔(dān)等方案，很好的減輕用鋼量。方案二不選用同等級、等呼高情況下，三柱組合耐張塔的用鋼量比雙柱組合耐張塔大，且施工較為復(fù)雜。選用三柱組合耐張塔方案三表7.1 對策制定表序號要 因?qū)Σ遅HAT目標(biāo)WHY措施HOW負(fù)責(zé)人WHO地點WHERE時間WHEN1軟件荷載加載方式不夠優(yōu)化選擇荷載加載方式合理的軟件減輕用鋼量2.4噸。1)

28、 優(yōu)化鐵塔荷載添加方式；2) 軟件培訓(xùn)。郭詠華屈訟昭設(shè)計院2013.3.254.052塔型選擇不能滿足最低用鋼量要求選用能滿足最低用鋼量要求的塔型降低用鋼量4.9噸。1） 改變跳線布置方式（水平布置跳線和跳線串）；3) 分塔掛線；4) 取消橫擔(dān)。郭詠華王苗苗殷黎明郭 杰設(shè)計院2013.3.254.058、 實施對策我們QC小組成員，在明確了對策、目標(biāo)以及要進(jìn)行的措施之后，根據(jù)自己的分工，在規(guī)定的時間內(nèi)，很好的落實了每項措施，收到了良好的效果。實施對策一：選擇荷載加載方式合理的軟件Ø 對策目標(biāo)：減輕用鋼量2.4噸。Ø 實施依據(jù)：架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定（DL/T 51

29、54-2012)，以及雙回路耐張塔結(jié)構(gòu)的受力特點。Ø 實施詳情：1) 根據(jù)我院設(shè)計的雙回路耐張塔實際情況，結(jié)合“平頂山白河500kV線路工程”項目中500kV SJC2雙回路耐張塔的使用情況，小組成員討論分析輸電線路鐵塔桿件的傳力路徑，及其受力形式，總結(jié)其受力規(guī)律；2) 小組成員郭杰等經(jīng)過討論，決定采用自立式鐵塔內(nèi)力分析軟件TTA程序。我院在使用TTA計算軟件的過程中，發(fā)現(xiàn)TTA在輸電線路鐵塔導(dǎo)地線掛線點荷載添加方面，存在一定的不足；同時舊版本的TTA已經(jīng)不能很好的適應(yīng)最新版的架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定（DL/T 5154-2012）的技術(shù)要求。3) 我們線路部QC小組成員屈訟

30、昭，在TTA的基礎(chǔ)上，自主編制了輸電鐵塔結(jié)構(gòu)計算程序TANS。經(jīng)過小組成員的一致討論，決定使用TANS對SJC2雙回路耐張塔進(jìn)行內(nèi)力計算，并與TTA計算結(jié)果，進(jìn)行相應(yīng)的比較。措施1：優(yōu)化鐵塔荷載添加方式由于國內(nèi)輸電線路鐵塔計算軟件TTA存在計算精度欠佳、計算效率偏低、計算單元類型單一、風(fēng)荷載自動計算常發(fā)生錯誤、不支持國外規(guī)范等缺陷，特別是在使用TTA計算鐵塔時，風(fēng)荷載的添加方式，導(dǎo)致計算結(jié)果不理想，給輸電線路鐵塔設(shè)計計算工作造成一定的影響。我們線路部QC小組成員屈訟昭，自主編制的輸電鐵塔結(jié)構(gòu)計算程序TANS，除擁有TTA塔身風(fēng)壓計算功能外，增加了“全節(jié)點”計算模式，可以更加靈活計算空間任意風(fēng)壓

31、分段對應(yīng)風(fēng)荷載和自重荷載；并且，TANS程序統(tǒng)計每段擋風(fēng)面桿件以及每段包含桿件自重時，嚴(yán)格按照體、面精確統(tǒng)計，并智能剔除重復(fù)統(tǒng)計桿件信息。TANS程序的風(fēng)荷載添加方式如圖8.1所示。圖8.1 TANS程序的風(fēng)荷載添加方式措施2：軟件培訓(xùn)我們線路部QC小組于2013年4月13日19日進(jìn)行了為期一周的軟件培訓(xùn)。QC小組全部成員參加了本次培訓(xùn)，培訓(xùn)效果良好。主要的培訓(xùn)內(nèi)容有：軟件主要功能、計算方法、計算模型、特殊梁單元、有限元計算、軟件支持規(guī)范、軟件測試等方面的內(nèi)容。1 軟件主要功能：自動生成每基塔對應(yīng)的ANSYS、SAP2000全荷載工況數(shù)據(jù)接口文件；自動繪制鐵塔司令圖、鐵塔三維圖；自動輸出計算書

32、、材料規(guī)格統(tǒng)計表；空間梁、桿單元線彈性有限元計算，計算節(jié)點位移、應(yīng)變、應(yīng)力；內(nèi)力分析，計算桿單元軸力，梁單元軸力、剪力、彎矩，支座反力；自動選材，根據(jù)計算得出的梁、桿內(nèi)力，程序自動選取滿足規(guī)范要求的最小桿件。 2 計算模型：線彈性空間梁、桿問題；空間桿單元模擬角鋼；空間梁單元或桿單元模擬鋼管；鋼材視為彈性勻質(zhì)材料，采用線彈性本構(gòu)關(guān)系。3 特殊梁單元：TANS程序采用自由度釋放的概念，根據(jù)桿件兩端的聯(lián)結(jié)情況對單元剛度矩陣和右端項荷載列陣做處理。自由度釋放在有限元分析理論中又稱為自由度凝聚。這種方法不必增加任何節(jié)點，也不需要推導(dǎo)專門的單元剛度矩陣，程序化處理很方便。J端自由度釋放的空間梁單元剛度矩

33、陣為：4 有限元計算：有限元計算過程如圖8.2所示。圖8.2 TANS程序有限元計算過程5 軟件支持規(guī)范：TANS程序支持的規(guī)范包括國內(nèi)規(guī)范和國外規(guī)范。國內(nèi)規(guī)范： 架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定（DL/T 5154-2002） 架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定（DL/T 5154-2012）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50017-2003)國外規(guī)范： “Design of Latticed Steel Transmission Structures” (ASCE10-1997) “Guidelines for Electrical Transmission Line Structural Loadi

34、ng”（ASCE74-2010）6、 軟件測試： 與TTA不同，TANS程序在迭代選材過程中，針對輪換過程中的每基塔都進(jìn)行一次風(fēng)壓計算。在此前提下，TANS程序的計算效率仍然高于TTA，荷載工況數(shù)越大、腿輪換次數(shù)越多體現(xiàn)越明顯。Ø 實施效果：小組成員屈訟昭、郭杰、殷黎明等統(tǒng)計了雙回路耐張塔SJC2分別使用TTA和TANS程序的用鋼量變化情況，列表如下：表8.1 TTA和TANS計算SJC2用鋼量對比表塔型呼高/m用鋼量/kg減少重量/kg減少比例TTATANSSJC22156296.253584.72711.54.8%2460787.457942.22845.24.6%2765059

35、.461932.33127.14.8%3068081.565129.12952.44.3%平均值62556.3559647.32909.054.6%從左圖可以看出，采用我院自主研發(fā)的TANS程序計算的鐵塔，比同呼高下TTA計算的用鋼量降低量為2.73.1噸，降低比例為：4.34.8%。說明TANS對荷載優(yōu)化效果比較明顯。目標(biāo)：活動后用鋼量減輕2.4噸。Ø 目標(biāo)檢查：目標(biāo)完成情況非常好對策實施效果非常好結(jié)果：用鋼量減輕了2.9噸，減少了4.6%實施對策二：選用能滿足最低用鋼量要求的塔型Ø 對策目標(biāo)：降低用鋼量4.9噸。Ø 實施依據(jù)：普通耐張塔在塔高、用鋼量、根開、結(jié)

36、構(gòu)斷面以及經(jīng)濟(jì)性等方面的局限性和雙柱組合耐張塔的優(yōu)越性。雙柱組合耐張塔的優(yōu)越性：雙柱組合耐張塔以改變跳線布置方式、分塔掛線、取消橫擔(dān)等手段，成功解決了普通傘型耐張塔在跳線設(shè)計、塔高、用鋼量、靈活性與安全性等方面的諸多不足，在提高工程綜合經(jīng)濟(jì)效益、提高靈活性、增加安全可靠度等方面效果顯著。Ø 實施詳情：我院在“皖電東送”特高壓工程項目中的經(jīng)驗，結(jié)合中國電科院在北京良鄉(xiāng)鐵塔試驗場進(jìn)行的雙柱組合耐張塔軟跳線真型試驗，結(jié)果表明雙柱組合耐張塔軟跳線系統(tǒng)能很好地滿足工程的需要；試驗塔型如圖8.3所示；我院自行設(shè)計的平頂山至白河500kV同塔雙回線路，如圖8.4所示。 圖8.3 試驗塔 圖8.4

37、“平白線”雙柱組合耐張塔雙柱組合耐張塔兩個回路的三相導(dǎo)線分別垂直布置在兩個塔的塔身上，轉(zhuǎn)角外側(cè)塔的跳線(串)引至轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)塔的跳線支架。通過改變導(dǎo)線掛點和跳線布置方式，從而取消橫擔(dān)，有效控制跳線弧垂及對地和對塔身其他接地部分的間隙。取消鐵塔橫擔(dān)不但減小了導(dǎo)地線對鐵塔的扭矩和彎矩，也降低了鐵塔自身的荷載，極好地改善了鐵塔的受力狀況。措施1：分塔掛線小組成員在認(rèn)真分析雙回路耐張塔結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上，提出兩回線路分掛在相互獨立的兩個雙柱塔身上，同時不改變導(dǎo)地線間以及導(dǎo)線相間的相對關(guān)系。在相導(dǎo)線上下垂直布置、導(dǎo)地線間相對水平偏移、地線對導(dǎo)線的保護(hù)角等方面與相鄰直線塔一致。分塔掛線，相當(dāng)于將原來的塔身荷載一

38、分為二，分別施加在兩個耐張塔上。在保證輸電鐵塔受力合理的前提下，選取合理的塔身桿件材料，可以有效的減輕用鋼量，同時降低輸電鐵塔造價。 a)活動前塔型 b)活動后塔型圖8.5 活動前后導(dǎo)線掛點示意圖傘形/鼓型塔雙回導(dǎo)線共塔設(shè)計，荷載大，單塔根開大。雙柱組合耐張塔雙回導(dǎo)線分塔掛線，單塔荷載小，根開小，便于塔位選擇和基礎(chǔ)選型。實施效果1) 雙柱組合耐張塔通過分塔掛線，將原來施加在一個塔位上的荷載一分為二，施加在兩個塔位上，降低了輸電鐵塔的承載力；2) 由于荷載的降低，鐵塔桿件受力減小，選用小規(guī)格鋼材即可滿足要求，可以有效的降低輸電鐵塔的鋼材用量，達(dá)到降低造價的目的。措施2：改變跳線布置方式隨著電壓等

39、級的升高，要求的電氣間隙越來越大，塔頭尺寸也越來越大，對施工和運行維護(hù)也造成了一定的影響。減少跳線弧垂及其風(fēng)偏偏移值是縮小耐張塔尺寸的有效方法，而跳線弧垂及偏移主要決定于采用的跳線或固定跳線的方式。小組成員在傳統(tǒng)的雙回路耐張塔基礎(chǔ)上，深入分析雙回路耐張塔掛線特點，以及塔身桿件受力特性，結(jié)合我院雙回路耐張塔設(shè)計經(jīng)驗，跳線布置方式改垂直布置為水平布置。采用水平布置跳線和跳線串。從而，跳線不再是耐張塔最低呼稱高度和導(dǎo)線層間距的制約因素。我院自行設(shè)計的平頂山至白河500kV線路中使用的雙柱組合耐張塔在轉(zhuǎn)角內(nèi)外側(cè)分別采用了鋁管式剛性跳線以及普通軟跳線，如圖8.6所示。圖8.6 平白線雙柱組合耐張塔轉(zhuǎn)角內(nèi)

40、外側(cè)分別采用了鋁管式剛性跳線以及普通軟跳線對于雙柱組合耐張塔，無論是有關(guān)聯(lián)塔型還是無關(guān)聯(lián)塔型，其跳線均為水平方向布置。圖8.7-1 有關(guān)聯(lián)塔跳線布置方式 圖8.7-2 無關(guān)聯(lián)塔跳線布置方式我院委托中國電科院在北京良鄉(xiāng)鐵塔試驗場順利完成了雙柱組合耐張塔軟跳線真型試驗。如圖8.8-1、8.8-2所示。試驗包括雙柱組合耐張塔耐張串安裝、跳線串安裝、張力測試、電氣間隙測試等。試驗結(jié)果與理論計算基本一致，表明軟跳線系統(tǒng)能很好地滿足工程需要。有關(guān)聯(lián)雙柱組合耐張塔有關(guān)聯(lián)時的跳線可使用軟跳線，此時，借助另一主塔連接跳線，通過耐張串和跳線串實現(xiàn)水平三點固定，穩(wěn)定性好。無關(guān)聯(lián)雙柱組合耐張塔對于無關(guān)聯(lián)塔，可增加跳線

41、橫擔(dān)牽拉、支撐跳線，跳線橫擔(dān)布置在導(dǎo)線耐張掛點上方，并盡量讓跳線串的導(dǎo)線掛點和耐張串掛點大致等高，形成水平跳接方式。圖8.8-1 跳線串 圖8.8-2 組裝后成型照片 對于無關(guān)聯(lián)單柱塔，加裝跳線橫擔(dān)牽拉、支撐水平跳線，與干字型單回路耐張塔中相跳線的跳接形式一樣，硬跳線的長度設(shè)計與跳線及串的風(fēng)偏、跳線撓度、線路轉(zhuǎn)角等有關(guān)，同時還要考慮施工及運行的方便性。經(jīng)計算，跳線橫擔(dān)順線路方向的支架長度宜取為8m，硬跳線長度依據(jù)線路轉(zhuǎn)角情況取9m16m。圖8.9為雙柱塔在40°轉(zhuǎn)角時各相的風(fēng)偏俯視圖和正視圖，其跳線支架長度取8m時，硬跳線長度需要16m。圖8.9 兩柱組合耐張塔內(nèi)角側(cè)硬跳線結(jié)構(gòu)尺寸

42、通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，與用硬跳線的無關(guān)聯(lián)雙柱組合耐張塔相比，相同呼高情況下，有關(guān)聯(lián)的雙柱組合耐張塔減少塔重約23。綜上所述，本次QC小組活動中雙柱組合耐張塔推薦采用轉(zhuǎn)角外側(cè)使用軟跳線的有關(guān)聯(lián)雙柱耐張塔。1. 雙柱組合耐張塔通過改變跳線布置方式，改垂直布置為水平布置，鐵塔最低呼高由24m降至21m；2. 與硬跳線相比，使用軟跳線的有關(guān)聯(lián)雙柱組合耐張塔，在同呼高下，可以減輕用鋼量約23%，有效的降低雙回路耐張塔造價。實施效果措施3：取消橫擔(dān)普通耐張塔由于鐵塔高度高、導(dǎo)地線橫擔(dān)長，由導(dǎo)、地線引起的彎矩、扭矩隨高度和橫擔(dān)長度增加成倍甚至成指數(shù)增長，桿塔自身的風(fēng)振系數(shù)也成指數(shù)性增長，需要使用雙組合甚至四組合

43、角鋼（大規(guī)格角鋼）或鋼管塔才能滿足荷載要求。雙柱組合耐張塔型式如圖8.10所示。 a)活動前塔型 b)活動后塔型圖8.10 活動前后耐張塔示意圖地線掛塔身，取消地線橫擔(dān)地線橫擔(dān)導(dǎo)線橫擔(dān)跳線橫擔(dān)導(dǎo)線掛塔身，取消導(dǎo)線橫擔(dān)。 雙柱組合耐張塔取消導(dǎo)線橫擔(dān)后，導(dǎo)線縱向荷載對塔身的扭矩大為減小，顯著提高了鐵塔的抗扭性能，同時避免了頭重腳輕，動力性能優(yōu)良，其抗冰、抗風(fēng)、抗舞和抗震性能明顯優(yōu)于傘型耐張塔，安全性能提高，運行維護(hù)費用減少，符合全壽命周期設(shè)計理念。實施效果a. 雙柱組合耐張塔取消導(dǎo)、地線橫擔(dān)之后，將導(dǎo)、地線直接掛在塔身上，改善了鐵塔的受力狀況；b. 取消導(dǎo)、地線橫擔(dān)，簡化了塔身結(jié)構(gòu)，明顯減輕了用鋼

44、量，達(dá)到降低造價的目標(biāo)。Ø 實施效果：小組成員統(tǒng)計了采用雙柱組合耐張塔代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傘型或鼓形耐張塔后，用鋼量的變化情況，列表如下：表8.2 實施對策二用鋼量變化表塔型呼高/m用鋼量/kg減少重量/kg減少比例普通耐張塔雙柱組合耐張塔SJC22153584.747884.85699.910.6%2457942.251981.05961.210.2%2761932.355798.06134.39.9%3065129.158782.46346.79.7%平均值59647.32553611.556035.52510.1%TANS計算的用鋼量從左圖可以看出，與普通耐張塔相比，同呼高情況下，雙柱組

45、合耐張塔可以減輕用鋼量5.76.3噸，減輕比例為：9.710.6%。說明，雙柱組合耐張塔能夠明顯的減輕用鋼量，降低造價。 Ø 目標(biāo)檢查：目標(biāo)：活動后用鋼量減輕4.9噸目標(biāo)完成情況非常好對策實施效果非常好結(jié)果：用鋼量減輕了6.03噸，減少了10.1%九、 檢查效果1、 雙柱組合耐張塔使用效果檢查我們小組成員分別統(tǒng)計了使用雙柱組合耐張塔代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼓形/傘型耐張塔后的各級別鋼材用量的使用情況，并且根據(jù)目前各級別鋼材的市場價格，進(jìn)行相應(yīng)的造價計算，并對兩種塔型使用情況的用鋼量和造價進(jìn)行對比，列表如下：表9.1 雙柱組合耐張塔和普通耐張塔造價對比表塔型呼高(米)活動前對策一節(jié)省對策二節(jié)省總計節(jié)

46、省活動后塔重(噸)成本(萬元)塔重(噸)成本(萬元)塔重(噸)成本(萬元)塔重(噸)成本(萬元)塔重(噸)成本(萬元)SJC22156.3052.362.712.525.705.308.417.8247.8844.532460.7956.532.852.655.965.548.818.1951.9848.342765.0660.513.132.916.135.709.268.6155.8051.893068.0863.322.952.756.355.909.308.6558.7854.67平均值62.5658.182.912.716.045.618.948.3253.6149.86降低比例4.

47、6%4.6%9.7%9.7%14.3%14.3%降低8.32萬元降低8.94噸降低塔重目標(biāo)完成情況非常好降低造價目標(biāo)完成情況非常好2、直接經(jīng)濟(jì)效益我們QC小組活動后，將小組的成果，特別是雙柱組合耐張塔，已經(jīng)在我院設(shè)計的“平頂山白河500kV線路工程”中成功運用，全線282基，共采用雙柱組合耐張塔4基，占全部塔量的1.4%。與傳統(tǒng)的鼓形/傘型耐張塔相比，共計節(jié)省鋼材26.23噸，降低造價24.5萬元。我們小組成員統(tǒng)計了“平頂山白河500kV線路工程”中雙柱組合耐張塔的使用情況，列表如下：表9.2 “平白線”中雙柱組合耐張塔匯總表塔基名稱雙柱組合耐張塔普通耐張塔減少量減少比例（%）用鋼量/kg成本/萬用鋼量/kg成本/萬用鋼量/kg成本/萬用鋼量/kg成本/萬151981.0 48.3 57942.0 53.9 5961.0 5.6 10.3 10.39 253020.6 49.3 59680.3 55.0 6080.2 5.7 10.2 10.36 352160.7 48.5 58521.4 54.7 6360.7 5.9 10.7 10.79 451500.8 47.959332.6 54.4 7831.87.3 13.3 13.42 總計208663.1