第三章 桿塔外形尺寸的確定(第二版)

輸電桿塔及基礎設計主講：陳祥和電話電桿塔及基礎設計（第二版）主講：陳祥和電話：139726033612013年9月

主要內(nèi)容：1、桿塔外形尺寸

2、防雷保護角意義

3、通用桿塔的選用及其校驗輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章第三章桿塔外形尺寸的確定第三章桿塔外形尺寸的確定第一節(jié)桿塔高度計算第二節(jié)導線間距離計算第三節(jié)地線支架高度及地線水平距離的確定第四節(jié)桿塔橫擔長度第五節(jié)桿塔定位與接近物距離的規(guī)定第六節(jié)通用設計桿塔應用簡介輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章桿塔外形尺寸(見圖3－1)，主要包括桿塔呼稱高度H、導線間的距離Dm、上下橫擔的垂直距離Dv、地線支架高度hB、雙地線的地線掛點之間水平距離等、電桿埋深h0、桿塔總高。一、桿塔總高度桿塔的總高度等于呼稱高度加上導線間的垂直距離和地線支架高度，對于鋼筋混凝土電桿總高度還要加上埋地深度h0。第三章桿塔外形尺寸的確定

第一節(jié)桿塔高度計算

輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章圖3－1桿塔外形尺寸影響總高的因素：

（1）檔距：檔距↑，弧埀↑，呼稱高度↑，總高↑。

（2）地理條件：影響導線對地面的垂直距離（跨越物的安全距離）

（3）電壓等級：

（4）氣象：溫度（高溫，弧埀大），冰（重冰弧埀大）。

（5）電氣條件；各種電氣安全距離。輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章

二、桿塔呼稱高度桿塔下橫擔的下弦邊緣線到地面的垂直距離H稱為桿塔呼稱高度（見圖3－2）也稱桿塔基本高度

H=+fmax+hx+h

式中

λ絕緣子串的長度（包括金具的長度）；

fmax導線的最大弧垂；

hx導線到地面、水面及被跨越物的安全距離（查《線路設計規(guī)范》；

h考慮測量、施工誤差等所預留寬度。以下說明各參數(shù)的確定輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章圖3－2桿塔呼稱高度示意圖砼電桿鐵塔

1.懸垂絕緣子串長度的確定由電壓等級、污穢級別確定；

2.導線最大弧垂的確定氣象條件有關，高溫↑，弧垂↑。覆冰↑，弧垂↑。高溫或覆冰取最大者。3.導線到地面及被跨越物的安全距離電壓等級，地理環(huán)境有關如導線對地面最小垂直距離見表3-2～3－5

4.施工裕度h的確定施工裕度主要考慮測量、安裝等施工中出現(xiàn)的誤差而預留寬度。施工裕度見表3－8。輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章

三、桿塔經(jīng)濟呼稱高度

1、檔距↑，弧垂↑，呼高↑桿塔高↑，但桿塔個數(shù)少。

2、檔距↓，弧垂↓，呼高↓桿塔高↓，但桿塔個數(shù)多。

兩者一定有一個最優(yōu)的呼稱高度，使得整個線路桿塔材料用量最少，把這個最優(yōu)呼稱高度稱為經(jīng)濟呼稱高度，也稱桿塔標準呼稱高度。根據(jù)設計經(jīng)驗，不同電壓等級經(jīng)濟呼稱高度見表3－9

輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章fmax＝H－－h(huán)x－h(huán)聯(lián)立求LJ用式中導線最大弧垂時的應力；

r導線最大弧垂時的比載；

HJ－經(jīng)濟呼稱高度。四、經(jīng)濟檔距LJ經(jīng)濟呼稱高度對應的檔距叫經(jīng)濟檔距輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章

一、單回路兩相導線水平排列線間距的確定檔距在1000m以下的可按下式計算式中Dm導線水平線間距，m；

Ki－懸垂絕緣子串系數(shù)，見表3－10

懸垂絕緣子串長度，m；

U線路電壓等級，kV；

fmax導線最大弧垂，m。使用懸垂絕緣子串的桿塔，其水平線間距離與檔距的關系，如表3－11所示。(見圖3－1)

第二節(jié)導線間距離計算

輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章

二、單回路兩相導線垂直排列的垂直線間距的確定垂直線間距按正式計算：

DV=Dm75%

規(guī)范還規(guī)定：使用懸垂絕緣子串的桿塔，其垂直線間距不宜小于表3－13所列數(shù)值。

三、單回路兩相導線傾斜排列

等效水平線間距的確定按下列公式計算：(見圖3－1)(見圖3－1)輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章式中DX－導線三角形排列等效水平線間距；

DP－導線間水平投影距離（上、下導線水平偏移）；

DV－導線間垂直投影距離。（四）多回路桿塔的線間距的確定

不同回路的不同相導線間的水平距離或垂直距離，《規(guī)程》規(guī)定按單回路計算的線距增大0.5m

1、覆冰地區(qū)上下層相鄰導線間或地線與相鄰導線間的最小水平偏移(見圖3－1)

，宜符合表3－15規(guī)定2、10kV及以下最小水平、垂直線間距另有規(guī)定輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章地線距導線有兩個控制條件一、地線支架高度hb

按下式計算：式中h－地線與導線間的垂直投影距離；

λD－絕緣子串長度；

λB－地線金具長度。如圖3－3

第三節(jié)地線支架高度及地線水平距離的確定輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章圖3－3地線示意圖二、防雷保護角

地線與導線在垂直方向形成的夾角α，稱防雷保護角，如圖3－3

，《規(guī)范》規(guī)定：根據(jù)地線與相鄰導線水平偏移和防雷保護角便可確定地線與導線間的垂直投影距離h，即：

1、對于單回路，330kV及以下線路的保護角不宜大于15°，500kV～750kV線路的保護角不宜大于10°；

2、對于同塔雙回或多回路，110kV線路的保護角不宜大于10°，220kV及以上線路的保護角均不宜大于0°；

3、單地線線路不宜大于25°；

4、對重覆冰線路的保護角可適當加大。輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章式中D2－導線懸掛點到桿塔中心線的距離；

D1－地線懸掛點到桿塔中心線的距離；

aBD－地線與導線水平投影距離，即水平偏移，覆冰按表3－15取值。如圖3－3

注：規(guī)范規(guī)定了水平偏移aBD,和防雷保護角α，可計算地線與導線間的垂直投影距離h；因此可得地線支架高度：輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章四、檔距中央導線與地線間的距離

《規(guī)范》規(guī)定在雷電過電壓氣象條件下（氣溫＋150，無風），應保證檔距中央導線與地線間的距離，須滿足下列條件

S≥0.012L＋1

式中S－檔距中央導線與地線間的距離；

L－檔距。

《規(guī)范》規(guī)定：雙地線之間的水平距離不應超過導線與地線垂直距離的5倍，即

DB≤5h

式中h－地線與導線間的垂直投影距離。三、地線之間的水平距離DB

指雙地線兩地線掛點之間的水平距離輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章

桿塔的橫擔長度可根據(jù)導線水平線間距和最小空氣間隙并考慮帶電作業(yè)的要求來確定。當懸垂絕緣子串長度和風偏角（搖擺角）、最小空氣間隙確定后，橫擔的長度（如下圖）按下式計算

上字型桿塔的上橫擔長度：

Dh＝R＋sin＋b

上字型桿塔的下橫擔長度：

Dh＝2（R＋sin＋b）

第四節(jié)桿塔橫擔尺寸的確定桿塔bλRDh輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章懸垂絕緣子串長度m；

b桿塔上腳釘外露部分加桿徑一半的長度m懸垂絕緣子串風偏角（o）；式中R最小空氣間隙，不應小于表3－16中相應的數(shù)值m；懸垂絕緣子串風偏角如圖，并按以下公式計算：輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章桿塔導線為雙層布置時，計算出橫擔長度要考慮導線上下層間的水平偏移距離，并按表3－15取值。式中PD—導線的風荷載；

GD—導線垂直荷載；

PJ—懸垂絕緣子串風荷載；

GJ—懸垂絕緣子串垂直荷載；

LP、LV－分別為水平檔距和垂直檔距γ1、γ4－分別為導線的自重比載和風壓比載輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章

第五節(jié)桿塔定位與接近物距離的規(guī)定見規(guī)范規(guī)定輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章

1、模塊劃分原則本著“唯一性、相容性、方便性和擴展性”，通用設計將桿塔劃分為若干個模塊和子模塊。

（1）模塊相同的電壓等級、回路數(shù)和導線型號劃分為一個模塊。

（2）子模塊一個模塊中不同的風速、覆冰厚度和海拔高度劃分為一個子模塊。一、通用設計桿塔名稱編制規(guī)則

第六節(jié)通用設計桿塔應用簡介110～500kV輸電線路通用設計修訂模塊主要技術條件：見附錄B（一）110kV以上桿塔命名規(guī)則輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章2、桿塔名稱編制規(guī)則桿塔名稱由三部分組成：輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章例3-1解釋2A1－ZM1型鐵塔各符號及數(shù)字表示的意義查《通用設計》手冊（見表3－27）分別解釋如下：鐵塔圖見圖3－8輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章例3-2解釋1X1－ZBC1型鐵塔各符號及數(shù)字表示的意義查《通用設計》手冊（見表3－28）分別解釋如下：鐵塔圖見圖3－9輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章（二）66kV以下桿塔命名規(guī)則[模塊編號]－[塔型名稱]－[系列號]三位數(shù)組成第一位：電壓等級35－35kV第二位：桿塔代號A－砼電桿B－鐵塔C－鋼管桿第三位：模塊代號01、02、03……Z－單回直線桿塔SZ－雙回直線桿塔J－單回轉角（或耐張）桿塔SJ－雙回轉角（或耐張）桿塔塔型系列號：1、2、3……輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章例3解釋35C01－J1桿各符號及數(shù)字表示的意義。

35－表示電壓等級為35kV，

C－為鋼管桿，

01－模塊代號，表示單回，風速25m/s，覆冰厚為

10mm、導線截面185mm2。

J－轉角桿塔

1－1型，表示呼高，水平、垂直檔距及轉角。查《通用設計》手冊，分別解釋如下：輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章例4解釋35B02－Z1桿塔各符號及數(shù)字表示的意義。35－表示電壓等級為35kV，B－為鐵塔，02－模塊代號，表示單回，風速25m/s，覆冰厚為10mm、導線截面240mm2。Z－直線型，1－1型，表示呼高，水平、垂直檔距及塔頭尺寸。查《通用設計》手冊，分別解釋如下：輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章二、通用桿塔模塊選用方法選擇通用桿塔模塊的依據(jù)是：①電壓等級②氣象條件③導、地線型號⑤地理條件、海拔高度④線路回路數(shù)⑥呼稱高度輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章2、桿塔的選擇電壓等級線路回路數(shù)導地線型號氣象條件塔頭型式地理條件海拔高度查模塊主要技術參數(shù)表（附錄B）列出桿塔的設計參數(shù)確定模塊根據(jù)模塊查通用設計手冊設計使用條件基礎作用力桿塔外形尺寸輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章例5

35kV輸電線路某段，經(jīng)過非居民區(qū)山地，Ⅲ級典型氣象區(qū)。導線為LGJ-185/30，地線為GJ-35，懸垂絕緣子串選用XP-70型絕緣子，每串4片，絕緣子串長度λ＝0.885m，重量GJ＝0.23kN。經(jīng)線路設計計算及排桿定位，呼稱高度為10m，試選擇電桿。解：Ⅲ級典型氣象區(qū)對應通用設計的A氣象組合即最大風速V＝25m/s,覆冰厚度t＝5mm根據(jù)電壓等級35kV，單回路，V＝25m/s，t＝5mm,導、地線型號，地理條件查35kV通用設計手冊混凝土電桿模塊表，選用35A02－Z3，設計條件及參數(shù)見《典型設計35kV分冊》P66頁輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章三、通用桿塔主要應用參數(shù)(1)氣象參數(shù)(2)導、地線型號及最大使用張力(3)水平檔距、垂直檔距、代表檔距、呼稱高度(4)塔頭荷載(5)導、地線張力(6)根開(7)基礎作用力(8)單線圖輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章

四、要求：要滿足各種運行條件（電氣要求）結構的合理性經(jīng)濟性好外形的美觀。輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章1、導線與桿塔之間的空氣間隙及校驗（1）懸垂絕緣子串風偏角的計算（搖擺角）式中Pd—導線的風荷載；

Gd—導線垂直荷載；

PJ—懸垂絕緣子串風荷載；

GJ—懸垂絕緣子串垂直荷載；五、桿塔校驗桿塔選擇后，必須進行校驗合格后，才能使用。(一)塔頭尺寸的校驗（結構尺寸校驗）輸電桿塔及基礎設計(第二版)第三章Lh、LV－分別為水平檔距和垂直檔距γ1、γ4－分別為導線的自重比載和風壓比載輸電桿塔及基礎設計(第二版