110kV钢管杆线路的技术经济分析与应用

110kV钢管杆线路的技术经济分析与应用

发表时间：2016-08-25T11:16:24.110Z 来源：《电力设备》2016年第12期作者：王茂成1 王硕2 王晓涵3 王宗文4 刘树华1 周[导读] 110kV钢管杆的导线安全系数过大，导致导线弧垂过大，以至于影响了城市景观。

王茂成1 王硕2 王晓涵3 王宗文4 刘树华1 周宝法4 季善浩1 张坤1 龙锦壮1

（1.国网烟台供电公司 264001；2.国网山东省电力科学研究院 250000；3.国网蓬莱市供电公司 265600；4.山东中铁华盛机械有限公司 262418）

摘要：本文从导地线的安全系数选择、国网通用设计模块的选取、技术经济比较、导线防振和防舞措施等方面进行了比较分析，认为2011年版国网通用设计手册关于110kV钢管杆线路的导线安全系数8.0过大，仅局限于其经济性；为了减少导线覆冰舞动的幅度并兼顾架设后的线条美观、不影响市容等因素，建议取5.0～6.0。在塔位、档距(150～200m)和导线对地高度以及杆顶挠度不变条件下，导线安全系数5.0与导线安全系数8.0相比，单位本体造价相差很小。

关键词： 110kV；钢管杆；双回线路；覆冰舞动；安全系数；技术经济分析

引言

110kV钢管杆的导线安全系数过大，导致导线弧垂过大，以至于影响了城市景观，并且在覆冰舞动区因过于松弛的导线弧垂而易发生导线覆冰舞动，造成混线、停电事故；2010年2月，烟台110kV龙梁双回钢管杆线路因覆冰舞动而先后跳闸，该线路的导线安全系数为8.0，线路走向为南北方向，西侧紧邻渤海。以往文献[1-4]是在同一耐张段（直线段）内杆塔数量不同、档距相同条件下得出的结论，这种比较方法与工程设计实际不相符。由于沿线需跨越或穿越城郊各种障碍物，塔位并非均布的，或不同的钢管杆呼称高对应着不同的杆塔数量。杆顶设计挠度的限制，对钢管杆单重影响很大，既要经济又要美观；文献[5]规定，钢管杆的杆顶设计挠度取0.2%，文献[6-7]对钢管杆

的挠度进行了客观分析，认为杆顶设计挠度取0.15%为宜。

1.110kV钢管杆线路在塔位基本不变条件下的技术经济分析

由于沿线需跨越或穿越城郊各种障碍物，塔位并非均布的，或不同的钢管杆呼称高对应着不同的杆塔数量；工程设计中，塔位的前后位移基本上相差不大，因此，应以现场实际情况，先按某种导线安全系数排定杆位，在档距基本不变或杆塔数量不变情况下，再以另一个导线安全系数调整钢管杆的呼称高，以满足导线对地和障碍物的垂直安全距离；然后比较前后两种或几种方案的经济性；这种技术经济比较方法更贴近工程实际。

直线钢管杆单重主要受导地线的横向风荷载和杆高控制，转角（耐张）钢管杆单重主要受导地线张力形成的角度荷载和杆高控制。因此，对于直线钢管杆，导地线安全系数由大改小，导线弧垂也由大变小，在确保对地和交叉跨越安全距离条件下，钢管杆呼称高随之降低，钢管杆单重也将下降。对于转角钢管杆，导地线安全系数由大改小，导线弧垂也由大变小，在确保对地和交叉跨越安全距离条件下，一方面，转角（耐张）钢管杆呼称高随之降低，转角（耐张）钢管杆单重也将下降；另一方面，导地线安全系数由大改小，导地线张力将增大，导地线张力形成的角度荷载随之增大，转角（耐张）钢管杆单重也将增加。这就需要作进一步的经济比较，得出使工程造价较低、注重市容景观、减少舞动幅度的最佳导线安全系数。

下面以烟台110kV烟墩山电源线工程局部线段施工图设计为例。经1×LGJ-300/40型导线弧垂计算软件计算不同气温和档距情况下的弧垂。明显，档距越大，弧垂差值越大，并且，档距190m及以上时，弧垂差值至少3m，相当于导线安全系数为5.0的钢管杆呼称高在导线安全系数为8.0的钢管杆呼称高基础上降低3m。

综合钢管杆既要经济又要美观的要求，假定杆顶挠度1.5%，经钢管杆结构计算软件的计算，

导线安全系数为8.0条件下的钢管杆总重为93.828吨，地脚螺栓与定位板总重为9.09吨；导线安全系数为5.0条件下的钢管杆总重为92.58吨，地脚螺栓与定位板总重为9.918吨。导线安全系数为5.0的钢管杆总重量低于导线安全系数为8.0；直线钢管杆的地脚螺栓与模板总重量降低，2基转角杆因导线安全系数减少而增加了导线纵向张力，以致地脚螺栓与模板总重量增加较大；对于两种导线安全系数，综合直线钢管杆、地脚螺栓和模板的总重量相当；基础主要受横向风荷载在根部产生的弯矩控制，若取导线安全系数为5.0，呼称高降低3m，土石方、基础和工地运输费用也应下降。对于转角钢管杆，基础主要受导线纵向张力在根部产生的弯矩控制，导线安全系数由8.0改为5.0，转角钢管杆基础费用将增大。

经烟台烟墩山电源线工程（耐张段长度1.38km，7基直线钢管杆，2基转角杆）设计，导线安全系数5.0与导线安全系数8.0相比，在塔位、档距(150～200m)和导线对地高度以及杆顶挠度不变条件下，除#7外，钢管杆的呼称高均降低3米，弧垂减少1.8～3.8米，线条弧垂大为改观；假设杆顶挠度1.5%，经结构计算，直线钢管杆单重减少，耐张钢管杆单重增加，钢管杆、地脚螺栓和定位板的总重量略低；若考虑土石方、基础和工地运输，前者本体单位投资为75.0万元/km，后者为74.38万元/km，大致相同。若导线安全系数取6.0，与导线安全系数8.0相比，工程本体造价将更加接近。

为了确保同杆双回架空输电线路在覆冰舞动期间不至于发生跳闸停电现象，建议加装安全可靠的可调式预绞丝相间间隔棒[8-9]。

4.结论

110kV钢管杆线路中导线安全系数的取值和技术经济，应根据工程实际进行具体问题具体分析；对于舞动区，为了减少导线覆冰舞动的幅度并兼顾架设后的线条美观、不影响市容等因素，当110kV钢管杆线路档距在150～200m之间时，宜取5.0～6.0。在档距基本不变和杆塔数量不变情况下，以2～3种导线安全系数调整钢管杆的呼称高，以满足导线对地和障碍物的垂直安全距离；然后比较两种方案的经济性，更贴近工程设计实际。

参考文献

[1].范士锋,张栓,金立勇,等.城网110kV架空钢管杆送电线路经济水平档距分析[J],电力设备， 2005,8(1):31-34.

[2].刘飞,杨承矩 ,陈立华.钢管杆设计档距及安全系数[J], 广东输电与变电技术,2006.5:66-70.

[3].国家电网公司输变电工程110kV通用设计分册（2011年版）[s],中国电力出版社， 2011.