文档介绍：关于输电铁塔结构优化设计的研究
冀广生 摘要:为满足我国国民经济发展的需要,必须进一步促进电力事业的快速发展,进而对作为输变电系统工程关键部分的电力铁塔从质和量上提出新的要求。当前,我国电力铁塔的设计方法尚未得以改进,旧设计方法的用hg表示,避雷线弧垂用f表示。通过公式可以看出,随着地线平均高度的增加,输电线路被雷击中的次数也逐渐增多。以500kV同塔四回路导线为例,由于其平均高度较单回路高出50米,较双回路高出30米,~,~。就绕击而言,在地线保护角相同的情况下,塔高每增加20米,绕击率就会增加一倍。至于反击,铁塔的电感和波阻会随着同塔多回路塔高的增加而增大,铁塔遭受雷击后的反射波从塔顶传播至接地装置再反射回塔顶的时间就会增加,导致较大的电位升高值,从而引起较单回路、双回路较高的绝缘闪络跳闸率。
塔身和基础
由于同塔多回路铁塔的塔身风压及外部荷载较单回路输电线路高出好几倍,在很大程度上增加了铁塔的自身重量及基础作用力。因此,可以将大跨越工程中重要工程与重要系数相乘的做法引入到对多回路铁塔结构的设计中,进而适当增强多回路铁塔结构设计的安全系数。对于大截面导线的多回路铁塔(500kV或220kV),可以通过采用钢管桁架结构对塔身风压及材料的体形系数进行适当降低。还可以选用高强度钢材运用于跨越塔等特殊塔形设计。受大量导地线的影响,多回路铁塔的设计会较多地受到安装工况的限制,因此,在设计过程中可以通过采用合理的施工手段,适当限制作业工序,还可以适度增大临时拉线的张力以有效降低塔重。在对同塔多回路铁塔进行结构设计的过程中,要严格遵守安全可靠的原则。
2 铁塔优化设计分析
取用合理的档距
单基杆塔的重量及单位公里杆塔数量决定了单位公里的塔重。单基塔重与杆塔基础成反比。为了获得最优单位公里塔重指标,可以首先对杆塔档距与经济指标进行优化计算,在结合外业定位经验的基础上综合考虑排位等因素对杆塔的水平、垂直档距进行确定。文章在结合本工程实际的基础上,通过对比分析,最终按表1设计各种铁塔的档距。
合理的角钢规格
在设计过程中,塔重还受到材料规格的影响,结合当前我国国内角钢生产情况及角钢截面特性,通常选用宽肢薄臂角钢作为稳定控制的构建,选用厚壁角钢对强度或孔壁挤压进行控制,既要保证杆件足够大的刚度,又要保持尽量小的挡风面积。在进行稳定控制时,选用L56×4角钢要比选用L50×5具有更好的稳定承载力和重量轻度;而进行强度控制时,则应优先考虑肢厚的杆件。
合理的布材
塔身主材分段:由于主材具有较大的长度和较少的接头,可以有效降低塔重,而各主材段之间的应力差异较大,过多的上部主材容易造成浪费。因此,尽可能保持各节间相等或相近的主材应力是理想的设计状况。对塔身主材进行分段需要对腹杆及各节间的长度进行综合优化,在实际实施过程中,有工程根据具体的塔形按照等差级数进行优化处理,效果明显。通常来说,节间距应与塔杆的外负荷成正比。为了方便制图、加工和放样,,。此外,受塔身分段、外形尺寸、接腿等因素以及节间长度和