架空输电线路杆塔位移计算

架空输电线路转角杆塔中心位移计算的研究与探讨
刘仁臣
(西南石油大学,四川成都市新都区,610500)
摘要：在架空输电线路施工中，我们经常遇到由于部分转角（耐张）杆塔横担宽度和不等长横担引起的线路中心桩与杆塔中心桩存在位移的问题。

如何正确计算出位移值，使杆塔受力最小及杆塔两边线仍与线路中心线对应，以免邻近转角(直线)杆塔承受额外的角度荷载，对保证架空输电线路长期稳定安全地运行，具有十分重要和长远的意义。

关键词：等长横担不等长横担位移计算转角杆塔
0 引言
在架空输电线路施工过程中，杆塔基础分坑及基础分坑时转角杆塔位移计算是我们经常遇到的问题。

在胜利油田这样的平原地区，地势一般较平坦，很少出现丘陵及起伏较大的施工地段，因此，以等高塔腿为多。

在线路施工当中，一般情况下，线路中心桩就是杆塔的中心桩，基础分坑以该中心桩为准进行。

但有的转角杆塔、耐张杆塔，为使杆塔受力最小及杆塔两边线仍与线路中心线对应，以免邻近转角(直线)杆塔承受额外的角度荷载，必须考虑杆塔的中心位移问题。

本文根据日常工作中遇到的实际问题，在110kV架空线路砼电杆基础分坑中的位移计算及角钢塔位移计算两个方面予以归纳和探讨，希望和有兴趣的读者互相探讨。

一、110kV砼电杆转角杆位移的计算
下面以胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司设计定型图电－8701（110kV输电线路杆型图）及其杆型配件图电－8702为例计算位移大小。

1、不等长宽横担转角杆的基础分坑位移计算
（图二）有位移转角杆位移计算示意图
以上图示为110kV J60°－18型砼电杆杆型示意图和横担示意图。

其位移由两部分组成，一是横担宽度引起的，另外一个是由于横担不等长引起的。

（1）、由于转角杆横担宽度的影响，使转角杆中心位置与原转角桩产生位移，其位移距离为
∆S1＝2
tg 2D θ 其中 D ―――横担宽度和绝缘子串拉板长之和，单位米
θ―――线路转角 ，单位度
（2）由于横担不等长引起的位移：
不等长宽横担为内角横担短，外角长，其位移距离为：
∆S2＝()b a 2
1- 其中，a ―――长横担长 米
b ―――短横担长 米
因此，在实际分坑中，110kV J60°－18型电杆由原转角桩向转角杆中心位置产生的
位移为S=∆S1+∆S2=2tg 2D θ+()b a 2
1- 因在实际施工中，110kV J60°－18杆型
a ＝3.2m,b=1.7m ,D=0.698m , θ大小为30°～60°之间，以60°为例
则其位移S ＝2
698.0tg 260︒＋()1.73.221-＝0.951m 在实际施工中,110kV 转角30度型砼电杆(J30°)也是不等长宽横担的转角杆,位移计算方法应与转角60度杆型相同.
二、角钢转角塔的计算
目前，受城市规划的影响，许多新建或改建线路往往不再使用砼电杆，砼电杆拉线多，
占地面积大，且极容易被盗，虽然因此角钢塔和薄壁离心钢管塔等塔型虽然建设初期投资大，但从线路的长期稳定运行方面讲，经济效益远远大于砼电杆线路。

因此角钢塔和薄壁离心钢管塔越来越受到规划部门和设计部门以及运行维护部门的青睐。

在实际施工中，为保证杆塔受力最小，保证线路长期稳定运行，也要进行位移的计算。

其位移也是由横担宽度和横担不等长两方面引起的。

以下用举例的方法，参照《35～220kV 送电线路铁塔通用设计型录》（鞍山铁塔开发研制中心），介绍有位移转角塔的位移计算方法。

1、不等长宽横担耐张塔的位移计算：
当直线耐张杆塔横担中心与杆塔中心不重和时，说明该横担相对杆塔是不等长的，这时，
杆塔中心应向短横担侧偏移，以使线路两边线仍与线路中心线对应。

偏移距离为横担中心与杆塔中心的距离。

在35kV 线路角钢塔中，只有7719 3560DGU 鼓型终端塔的横担是不等长的，即横担中心
与铁塔中心是不重合的。

当它作为耐张塔（终端塔）时，其向短横担方向（即内角侧）的位移为横担中心与杆塔中心的距离。

如上图所示，3560DGU 作为直线耐张（终端）塔时，其短横担方向位移为：
S ＝21（a －b ）＝2
1（3300－1800）＝750mm 其中a ―――长横担长
b ―――短横担长
而在110kV 铁塔中，只有7734 110JG3作为终端塔时，杆塔横担中心与杆塔中心也是不
重和的，其位移为：
S ＝21（a －b ）＝2
1（4100－3100）＝500mm 其中a ―――长横担长
b―――短横担长
2、不等长宽横担转角塔的位移计算：
在35kV～220kV线路塔型录中，35kV线路角钢塔7719 3560DSn和110kV线路角钢塔7734 110JG3作为转角塔时,向内角侧位移应当等于横担偏心引起的位移与横担宽度引起的位移(即挂线点间距离引起的位移)之和。

（图五）不等长宽横担转角塔位移计算示意图
其向内角侧位移S=∆S1+∆S2=
2
tg
2
Dθ
+()b
a
2
1
-
3、等长宽横担转角塔的位移计算：
除上述介绍的塔型外，35kV ～220kV 塔型录中的所有转角塔都是等长横担，其向内角
侧的位移为：
∆S1＝
2tg 2D θ 三、同塔双回线路由双回变单回时分坑技术改进
在以往施工中，同塔双回变单回路基础分坑时，往往把双回塔中心作为全站仪安置点，打角度至单回路塔中心点，实践证明，存在严重的弊端，会出现铁塔横担在紧线时受力，造成歪斜，且绝缘子串严重倾斜，特别是单回路杆塔为直线塔的情况下，绝缘子串倾斜严重，曾经有重新立塔的现象发生。

根据多年的施工经验，认为正确的方法是将全站仪放置点选在双回路塔中相横担边缘。

图六）直线杆塔无风时悬垂绝缘子串倾斜
η
（图七）直线杆塔受横向风时悬垂绝缘子串倾斜
从上图可以看出，如果在实际施工中，将全站仪安置在双回路铁塔中心，对准单回路直线铁塔中心进行复测分坑，悬垂绝缘子串会产生相当大的偏移，转角度数越大，绝缘子串偏移η1越大，再加上绝缘子串受横向风后的偏移η2，定会使两个铁塔横担受力后变形，致使重新立塔。

此时导线与塔身的电气安全距离也相对减少，极容易造成接地短路故障。

如果在双回路铁塔中相横担（虽然双回路铁塔三组横担长度不等，但经过计算，取中相横担边缘为基准点对分坑的准确度影响并不是很大）边缘为全站仪安置点，就不会出现上述问题，即使存在风偏，也应该在允许范围内。

因此，运用此项技术革新，不但提高了架空输电线路施工的质量，而且避免了因施工造成的严重经济损失。

a 、直线杆塔悬垂绝缘子串受横向风后的摇摆角计算：
如图所示直线杆塔悬垂绝缘子串的2η角为
v h G l G pl P tg ωη221
2++=- 式中 G P ——悬垂绝缘子串承受的横向水平风力，N ；
G ——悬垂绝缘子串的自重力，N ；
p ——架空导线单位长度上的横向水平风力，m N ；
ω——架空导线单位长度上的自重力，m N ；
h l ——校核时，直线杆塔的水平档距，m ；
v l ——校核时，直线杆塔的垂直档距，m 。

a 、直线杆塔悬垂绝缘子串无风时的摇摆角计算：
β－α=1η
因此，绝缘子串在受横向风后的摇摆角1ηη=＋2η
至此，35kV ～220kV 转角（耐张）铁塔基础分坑时位移的计算方法已全部介绍完毕，在实际施工过程中，可根据塔型和实际转角度数选择合适的计算方法，确定好位移。

因位移计算在实际为工作中重复使用的次数非常多，为提高工作效率，应根据有关基础数据分门别类地罗列出所有经常遇到的塔型、砼电杆位移的计算小程序，进行信息化管理，在施工前只需输入实际转角度数即可生成位移值，既方便又可靠，为提高工作效率和线路的安全稳定运行提供可靠保障。

参考文献：
1．《35kV ～220kV 送电线路铁塔通用设计型录》（鞍山铁塔开发研制中心）
作者简介：刘仁臣 （1965－）男，高级工程师，西南石油大学在读博士。