钢管杆架空输电线路呼称高与安全系数经济取值的研究
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
路 径 ２ 线 路 长 度 为 ： ２ ×０．０５ ｋｍ＋６ ×ΣＬ１＋５ ×Ｌ０＝ ６．１ ｋｍ。如图２所示。
图２ 模拟路径２转角杆设置位置
各线路长度和杆型配置如表３所示。
表３ 线路长度和杆型配置表
线路 因素 长度
／ｋｍ
路径１ ６．１
路径２ ６．１
转角 数量
转角杆
直线杆
１ＧＡＪ１－ １５（３０°） ２基 杆Ａ： １ＧＡＺ４３１－ １５ ６ １ＧＡＪ２－ １８（６０°） ２基 杆Ｂ： １ＧＡＺ４３１－ １８
开辟 线 路 路 径 、杆 塔 位 越 来 越 困 难 ， 钢 管 杆 线 路 呈
逐年增多的趋势。由于目前我们没有进行过较系统
的研究， 对钢管杆线路的安全系数取值一直没有较
明确的意见， 设计人员在设计时随意性较大， 由此
致使设计结果存在较大的差别。
根据文献［１］公 式（１）、（２）为 线 路 应 力 、弧 垂 的 简
ＡＢＳＴＲＡＣＴ： Ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒｓ， ｎｏｍｉｎａｌ ｈｅｉｇｈｔ， ｃｏｒｎｅｒ ｑｕａｎｔｉｔｙ， ａｎｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｃｏｓｔ ｆｏｒ １１０ ｋＶ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｐｏｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ， ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｆｏｒ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ａｎｄ ｇｒｏｕｎｄ ｌｉｎｅ ｄｅｓｉｇｎ． Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｒａｗｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｔｏｔａｌ ｐｒｏｊｅｃｔ ｃｏｓｔ ａｒｅ ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｓ ５．０ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｏｍｉｎａｌ ｈｅｉｇｈｔ ｉｓ １８ ｍ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｏｒｎｅｒ ｑｕａｎｔｉｔｙ．
ＺＨＡＮＧ Ｗｅｎ－ｌｉａｎｇ１， ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎｇ２， ＺＨＯＵ Ｗａｎ－ｊｉｅ１
（ １．Ｆｏｓｈａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｆｏｓｈａｎ ５２８０００， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｆｏｓｈａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂｕｒｅａｕ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ Ｃｏｒｐ．， Ｆｏｓｈａｎ ５２８０００， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｃｈｉｎａ）
３４
⑶
硬塑粘 土
２．０
５．０
１７０
２２ ２５ １５
５２
⑷
全风化 泥岩
３．０
８．０
４５０
２０ ２０
５
１００
⑸
微风化 ＞ ＞ 粉砂岩 ４．０ １２．０
＞２ ０００
２０
２０
５
１５０
３．１ 钢管杆总重与安全系数的关系如图３—图４所示
２ 模型设计原则
图３ 路径１钢管杆总重与安全系数图
２．１ 钢管杆设计原则 （ １） 采用《电力钢管杆设计软 件》计算， 垂直 档
１ＧＡＪ３－ １８（９０°） ２基 杆Ｃ： １ＧＡＺ４３１－ ２１
１ＧＡＪ１－ １５（３０°） ４基 杆Ａ： １ＧＡＺ４３１－ １５ １２ １ＧＡＪ２－ １８（６０°） ４基 杆Ｂ： １ＧＡＺ４３１－ １８
１ＧＡＪ３－ １８（９０°） ４基 杆Ｃ： １ＧＡＺ４３１－ ２１
１．４ 地质条件 地质１， 地质条件较差， 淤泥层较厚， 各土层参数
０ 引言
导线的安全系数是输电线路设计的重要参数， 它关系到线路的投资大小， 并影响到线路的运行安 全。如果设计时采用合理的安全系数， 会在保证线 路安全运行的前提下使投资相对较小。
钢管杆具有占地小、强度高和外型美观等优
点， 佛山市在近年来的输电网建设和改造中采用了
不少钢管杆。随着经济的发展和城市规划的限制，
电网技术
Ｐ ｏｗｅ ｒ Ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ
第 ２４ 卷 第 ２ 期 ２００８ 年 ８ 月
文章编号： １６７４－ ０００９（ ２００８） ０２－ ００２６－ ０４
电网与清洁能源 Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｃｌｅａｎ Ｅｎｅｒｇｙ
中图分类号： ＴＭ７２６．３
Ｖｏｌ．２４ Ｎｏ．２ Ａｕｇ．２００８
图４ 路径２钢管杆总重与安全系数图
从图３、图４可以看出： （ １） 路径１在Ｋ＝５．０、路径２在Ｋ＝６．０时 钢 管 杆 总 重量最小。 （ ２） 在相同安全系数情况下， 两者都是在直线 杆呼称高为１８ ｍ时杆总重最小。无论是路径１还是 路径２， 随着安全系数的增大， 杆总重会先减小再 增大。 ３．２ 工程造价与安全系数的关系 总体造价曲线如图５所示。 从总体造价与安全系数图可以看出， 在安全系 数Ｋ＝５．０和 直 线 杆 呼 称 高 取１８ ｍ时 总 体 造 价 最 低 。 这时， 相对应的档距分别为１８５ ｍ和１７６ ｍ。对于地 质１， 由于地质情况较差， 基础工程占总体工程的 ３６％左右。而地质２的仅占２６％左右。说明对于地质 情况较差的工程， 基础工程费用增幅较大。对于路 径２， 由于转角杆数量较多， 总体工程造价大幅增
化计算方程式。
σ０＝σｐ／ｋ
（ １）
ｆｍａｘ＝ｌ２０ｇ／（８σ０）
（ ２）
根据上面公式可知， 如果增大导线的安全系数
Ｋ， 则σ０减 小 ， ｆｍａｘ变 大 ， 为 满 足 对 地 距 离 及 交 叉 跨 越 的要求， 必然要通过采用呼称高度较高的钢管杆，
或者增加杆塔数量以缩小档距来实现， 所以， 安全
８．５ （０．１４）
９．５ （０．１２）
１１．５ （０．１０）
１．３ 线路长度、转角和杆型 钢管杆线路路径所经地区一般为城市规划区、
走廊受限制区或公路绿化带等受限制的地方， 线路 长度相对较短。本模型确定的线路长度为６．１ ｋｍ， 两 侧变电站进出线档距均为５０ ｍ。经过地形为平地，
图１ 模拟路径１转角杆设置位置
距、代表档距和水平档距均取定位结果的最大档距。 （ ２） 直线杆不考虑锚线作业。同时年平均运行
应力不作为控制条件。 （ ３） 转角杆横担设计成直线形， 直线杆横担设
计成雁翅形。 （ ４） 直线杆双倍挂线。 （ ５） 钢管杆综合应力比按８５％考虑。整杆重量按
计算结果转角杆乘以系数１．５， 直线杆乘以系数１．４。 ２．２ 基础设计
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ： ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｐｏｌｅ； ｏｖｅｒｈｅａｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ； ｎｏｍｉｎａｌ ｈｅｉｇｈｔ； ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒｓ； ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｅｓｉｇｎ
摘要： 通过对１１０ｋＶ钢管杆架空线路安全系数的不同取值、不 同呼称高、线路经过的不同转角数量和不同地质条件对工程 造价的影响进行分析比较， 提出了线路设计导、地线安全系数 的推荐值。通过分析得出： 根据不同地基条件、不同转角数量， 导线安全系数取为５．０、直线杆采用呼称高１８ ｍ时工程总造价 最为经济。 关键词： 钢管杆； 架空输电线路； 呼称高； 安全系数； 经济取值
本研究范围为１１０ ｋＶ双回架空线路。
１ 模型约定条件
不考虑高差影响。 本模型考虑２种情况： 路径１线路长度为： ２×０．０５ ｋｍ＋５×１．２ ｋｍ＝６．１ ｋｍ。
设置如图１所示。
１．１ 基本条件 导线为ＬＧＪ－ ４００／３５型钢芯铝绞线 （ 每相导线根
数为１） ， 地线为ＧＪ－ ５０型钢绞线（ 根数为２） 。气象条 件选取广东第Ⅳ区， 见表１。
表２ 导、地线安全系数表
导线安 全系数
３．０
４．０
５．０
６．０
７．０
８．０ １０．０
Ｋ１导（Ｋ２导） （０．２５） （０．２２） （０．２０） （０．１６） （０．１４） （０．１２） （０．１０）
地线安
全系数 Ｋ１地（Ｋ２地）
４．５ （０．２５）
５．５ （０．２２）
６．５ （０．２０）
７．５ （０．１６）
电网技术
Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
第 ２４ 卷 第 ２ 期
电网与清洁能源
２９
工程设计中， 对转角杆和转角杆基础的优化可达到 降低工程造价的目的。
２０．０
２２．５
６０
５ ５ １０
１８
⑷
全风化 泥岩
３．５
２６．０
４５０
２０ ２０
５
１００
⑸
微风化 ＞ ＞ 粉砂岩 ４．０ ３０．０
＞２ ０００
２０
２０
５
１５０
电网技术
Ｐ ｏｗｅ ｒ Ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ
２８
张文亮等： 钢管杆架空输电线路呼称高与安全系数经济取值的研究
地质２， 地质条件较好， 基本由粘土层组成， 各 土层参数见表５。
（ ２） 工地运输和土石方工程取（ 基础工程＋杆塔 工程＋附件工程） 之和的５％。
（ ３） 基础工程包工包料费按０．２万元／ｍ３标准取。 （ ４） 钢管杆单价按０．９５万元／ｔ标准取， 施工费单 价按０．２万元／ｔ标准取。 （ ５） 附件工程（ 含金具、绝缘子 材料费） 按直 线 塔０．７５万元／基、耐张塔１．２万元／基标准取。
文献标志码： Ａ
钢管杆架空输电线路呼称高与安全 系数经济取值的研究
张文亮１， 张 鸣２， 周万杰１
（ １．佛山电力设计院有限公司， 广东 佛山 ５２８０００； ２．广东电网公司佛山供电局， 广东 佛山 ５２８０００）
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｎｏｍｉｎａｌ Ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｆａｃｔｏｒ ｓ ｆｏｒ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｐｏｌｅ Ｓｔｒ ｕｃｔｕｒ ｅｓ Ｏｖｅｒ ｈｅａｄ Ｔｒ ａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ
系数大， 工程投资不一定就会降低。反之， 如果缩小
导线的安全系数， 使σ０增大 ， 则ｆｍａｘ会减小， 虽然 杆塔 呼称或数量会有所减小， 但会引起钢管杆耗材增
加， 基础混凝土量也增加， 转角杆尤其明显， 所以，
安全系数小， 工程投资也不一定就会降低。对于某
个工程来说， 如果线路路径和交叉跨越已经确定，
表１ 广东第Ⅳ区气象条件组合表
气象要素 气象条件
气 温／℃
风 速／（ｍ·ｓ－ １）
最高气温
４０
０
最底气温
０
０
年平均气温
２０
０
最大风速
１０
３０
外过电压（ 有风）
１５
１０
外过电压（ 无风）
１５
０
内过电压
１５
１５
安装情况
５
１０
１．２ 导、地线安全系数 导、地线的设计安全系数是使导、地线在运行中
存 在 一 定 的 安 全 储 备 ， 即 导 、地 线 的 瞬 时 拉 断 力 与 导、地线在弧垂最低点最大使用拉力之比值。根据 ＤＬ／Ｔ ５０９２－ １９９９ 《１１０～５００ ｋＶ架空送电线路设计技 术规程》第７．０．３条规定， 导线和地线的设计安全系数 不应小于２．５。地线的设计安全系数宜大于导线的设 计安全系数［２］。结合最近几年的工程经验， 确定本文 导、地线安全系数如表２所示。
必然会有个 “临界点”， 使钢管杆线路造价经济合
理， 运行安全可靠。
通过建立计算模型， 然后对各个模型进行工程
造价估算、分析， 并从中找出一些规律， 从而选择出
电网技术
Ｐ ｏｗｅ ｒ Ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ
第 ２４ 卷 第 ２ 期
电网与清洁能源
２７
相对经济的线路安全系数和钢管杆高度， 以此指导 新建或改建工程的设计。
（ １） 全部采用灌注桩基础， 并利用《灌注桩基础 设计软件》进行优化计算。
（ ２） 基础露出地面按０．５ ｍ、自由长度按１．０ ｍ考 虑， 超灌量按２３％计算。 ２．３ 关于造价估算
（ １） 造价估算包括工地运输和土石方工程、基础 工程、杆塔工程和附件工程等本体部分， 导、地线材 料费、架线施工费和其他费用不考虑。
见表４。
表４ 地质１参数表
层 累计
内摩 凝聚 钻孔桩的
岩土层
地耐力 上拔
层号
厚 层厚
擦角 力 极限侧摩
名称 ／ｍ ／ｍ ｆａｋ／ｋＰａ 角／（°） φ／（°） Ｃ／ｋＰａ 阻力／ｋＰａ
⑴ 素填土 ０．５ ０．５ ５０ １０ １０ １５
１８
⑵ 粉砂 ２．０ ２．５ １４０ ２０ ３０ ０
３４
⑶
淤泥质 土
３ 计算结果数据分析
Ｖｏｌ．２４ Ｎｏ．２
表５ 地质２参数表
层 累计
上拔 内摩 凝聚 钻孔桩的
岩土层
地耐力
层号 名称
厚 层厚 ／ｍ ／ｍ ｆａｋ／ｋＰａ
角／ 擦角 力 极限侧摩 （°） φ／（°） Ｃ／ｋＰａ 阻力／ｋＰａ
wenku.baidu.com
⑴ 素填土 ０．５ ０．５ ５０ １０ １０ １５
１８
⑵ 粘土 ２．５ ３．０ １００ ４０ １５ ２０
图２ 模拟路径２转角杆设置位置
各线路长度和杆型配置如表３所示。
表３ 线路长度和杆型配置表
线路 因素 长度
／ｋｍ
路径１ ６．１
路径２ ６．１
转角 数量
转角杆
直线杆
１ＧＡＪ１－ １５（３０°） ２基 杆Ａ： １ＧＡＺ４３１－ １５ ６ １ＧＡＪ２－ １８（６０°） ２基 杆Ｂ： １ＧＡＺ４３１－ １８
开辟 线 路 路 径 、杆 塔 位 越 来 越 困 难 ， 钢 管 杆 线 路 呈
逐年增多的趋势。由于目前我们没有进行过较系统
的研究， 对钢管杆线路的安全系数取值一直没有较
明确的意见， 设计人员在设计时随意性较大， 由此
致使设计结果存在较大的差别。
根据文献［１］公 式（１）、（２）为 线 路 应 力 、弧 垂 的 简
ＡＢＳＴＲＡＣＴ： Ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒｓ， ｎｏｍｉｎａｌ ｈｅｉｇｈｔ， ｃｏｒｎｅｒ ｑｕａｎｔｉｔｙ， ａｎｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｃｏｓｔ ｆｏｒ １１０ ｋＶ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｐｏｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ， ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｆｏｒ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ａｎｄ ｇｒｏｕｎｄ ｌｉｎｅ ｄｅｓｉｇｎ． Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｒａｗｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｔｏｔａｌ ｐｒｏｊｅｃｔ ｃｏｓｔ ａｒｅ ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｓ ５．０ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｏｍｉｎａｌ ｈｅｉｇｈｔ ｉｓ １８ ｍ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｏｒｎｅｒ ｑｕａｎｔｉｔｙ．
ＺＨＡＮＧ Ｗｅｎ－ｌｉａｎｇ１， ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎｇ２， ＺＨＯＵ Ｗａｎ－ｊｉｅ１
（ １．Ｆｏｓｈａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｆｏｓｈａｎ ５２８０００， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｆｏｓｈａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂｕｒｅａｕ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ Ｃｏｒｐ．， Ｆｏｓｈａｎ ５２８０００， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｃｈｉｎａ）
３４
⑶
硬塑粘 土
２．０
５．０
１７０
２２ ２５ １５
５２
⑷
全风化 泥岩
３．０
８．０
４５０
２０ ２０
５
１００
⑸
微风化 ＞ ＞ 粉砂岩 ４．０ １２．０
＞２ ０００
２０
２０
５
１５０
３．１ 钢管杆总重与安全系数的关系如图３—图４所示
２ 模型设计原则
图３ 路径１钢管杆总重与安全系数图
２．１ 钢管杆设计原则 （ １） 采用《电力钢管杆设计软 件》计算， 垂直 档
１ＧＡＪ３－ １８（９０°） ２基 杆Ｃ： １ＧＡＺ４３１－ ２１
１ＧＡＪ１－ １５（３０°） ４基 杆Ａ： １ＧＡＺ４３１－ １５ １２ １ＧＡＪ２－ １８（６０°） ４基 杆Ｂ： １ＧＡＺ４３１－ １８
１ＧＡＪ３－ １８（９０°） ４基 杆Ｃ： １ＧＡＺ４３１－ ２１
１．４ 地质条件 地质１， 地质条件较差， 淤泥层较厚， 各土层参数
０ 引言
导线的安全系数是输电线路设计的重要参数， 它关系到线路的投资大小， 并影响到线路的运行安 全。如果设计时采用合理的安全系数， 会在保证线 路安全运行的前提下使投资相对较小。
钢管杆具有占地小、强度高和外型美观等优
点， 佛山市在近年来的输电网建设和改造中采用了
不少钢管杆。随着经济的发展和城市规划的限制，
电网技术
Ｐ ｏｗｅ ｒ Ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ
第 ２４ 卷 第 ２ 期 ２００８ 年 ８ 月
文章编号： １６７４－ ０００９（ ２００８） ０２－ ００２６－ ０４
电网与清洁能源 Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｃｌｅａｎ Ｅｎｅｒｇｙ
中图分类号： ＴＭ７２６．３
Ｖｏｌ．２４ Ｎｏ．２ Ａｕｇ．２００８
图４ 路径２钢管杆总重与安全系数图
从图３、图４可以看出： （ １） 路径１在Ｋ＝５．０、路径２在Ｋ＝６．０时 钢 管 杆 总 重量最小。 （ ２） 在相同安全系数情况下， 两者都是在直线 杆呼称高为１８ ｍ时杆总重最小。无论是路径１还是 路径２， 随着安全系数的增大， 杆总重会先减小再 增大。 ３．２ 工程造价与安全系数的关系 总体造价曲线如图５所示。 从总体造价与安全系数图可以看出， 在安全系 数Ｋ＝５．０和 直 线 杆 呼 称 高 取１８ ｍ时 总 体 造 价 最 低 。 这时， 相对应的档距分别为１８５ ｍ和１７６ ｍ。对于地 质１， 由于地质情况较差， 基础工程占总体工程的 ３６％左右。而地质２的仅占２６％左右。说明对于地质 情况较差的工程， 基础工程费用增幅较大。对于路 径２， 由于转角杆数量较多， 总体工程造价大幅增
化计算方程式。
σ０＝σｐ／ｋ
（ １）
ｆｍａｘ＝ｌ２０ｇ／（８σ０）
（ ２）
根据上面公式可知， 如果增大导线的安全系数
Ｋ， 则σ０减 小 ， ｆｍａｘ变 大 ， 为 满 足 对 地 距 离 及 交 叉 跨 越 的要求， 必然要通过采用呼称高度较高的钢管杆，
或者增加杆塔数量以缩小档距来实现， 所以， 安全
８．５ （０．１４）
９．５ （０．１２）
１１．５ （０．１０）
１．３ 线路长度、转角和杆型 钢管杆线路路径所经地区一般为城市规划区、
走廊受限制区或公路绿化带等受限制的地方， 线路 长度相对较短。本模型确定的线路长度为６．１ ｋｍ， 两 侧变电站进出线档距均为５０ ｍ。经过地形为平地，
图１ 模拟路径１转角杆设置位置
距、代表档距和水平档距均取定位结果的最大档距。 （ ２） 直线杆不考虑锚线作业。同时年平均运行
应力不作为控制条件。 （ ３） 转角杆横担设计成直线形， 直线杆横担设
计成雁翅形。 （ ４） 直线杆双倍挂线。 （ ５） 钢管杆综合应力比按８５％考虑。整杆重量按
计算结果转角杆乘以系数１．５， 直线杆乘以系数１．４。 ２．２ 基础设计
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ： ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｐｏｌｅ； ｏｖｅｒｈｅａｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ； ｎｏｍｉｎａｌ ｈｅｉｇｈｔ； ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒｓ； ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｅｓｉｇｎ
摘要： 通过对１１０ｋＶ钢管杆架空线路安全系数的不同取值、不 同呼称高、线路经过的不同转角数量和不同地质条件对工程 造价的影响进行分析比较， 提出了线路设计导、地线安全系数 的推荐值。通过分析得出： 根据不同地基条件、不同转角数量， 导线安全系数取为５．０、直线杆采用呼称高１８ ｍ时工程总造价 最为经济。 关键词： 钢管杆； 架空输电线路； 呼称高； 安全系数； 经济取值
本研究范围为１１０ ｋＶ双回架空线路。
１ 模型约定条件
不考虑高差影响。 本模型考虑２种情况： 路径１线路长度为： ２×０．０５ ｋｍ＋５×１．２ ｋｍ＝６．１ ｋｍ。
设置如图１所示。
１．１ 基本条件 导线为ＬＧＪ－ ４００／３５型钢芯铝绞线 （ 每相导线根
数为１） ， 地线为ＧＪ－ ５０型钢绞线（ 根数为２） 。气象条 件选取广东第Ⅳ区， 见表１。
表２ 导、地线安全系数表
导线安 全系数
３．０
４．０
５．０
６．０
７．０
８．０ １０．０
Ｋ１导（Ｋ２导） （０．２５） （０．２２） （０．２０） （０．１６） （０．１４） （０．１２） （０．１０）
地线安
全系数 Ｋ１地（Ｋ２地）
４．５ （０．２５）
５．５ （０．２２）
６．５ （０．２０）
７．５ （０．１６）
电网技术
Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
第 ２４ 卷 第 ２ 期
电网与清洁能源
２９
工程设计中， 对转角杆和转角杆基础的优化可达到 降低工程造价的目的。
２０．０
２２．５
６０
５ ５ １０
１８
⑷
全风化 泥岩
３．５
２６．０
４５０
２０ ２０
５
１００
⑸
微风化 ＞ ＞ 粉砂岩 ４．０ ３０．０
＞２ ０００
２０
２０
５
１５０
电网技术
Ｐ ｏｗｅ ｒ Ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ
２８
张文亮等： 钢管杆架空输电线路呼称高与安全系数经济取值的研究
地质２， 地质条件较好， 基本由粘土层组成， 各 土层参数见表５。
（ ２） 工地运输和土石方工程取（ 基础工程＋杆塔 工程＋附件工程） 之和的５％。
（ ３） 基础工程包工包料费按０．２万元／ｍ３标准取。 （ ４） 钢管杆单价按０．９５万元／ｔ标准取， 施工费单 价按０．２万元／ｔ标准取。 （ ５） 附件工程（ 含金具、绝缘子 材料费） 按直 线 塔０．７５万元／基、耐张塔１．２万元／基标准取。
文献标志码： Ａ
钢管杆架空输电线路呼称高与安全 系数经济取值的研究
张文亮１， 张 鸣２， 周万杰１
（ １．佛山电力设计院有限公司， 广东 佛山 ５２８０００； ２．广东电网公司佛山供电局， 广东 佛山 ５２８０００）
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｎｏｍｉｎａｌ Ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｆａｃｔｏｒ ｓ ｆｏｒ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｐｏｌｅ Ｓｔｒ ｕｃｔｕｒ ｅｓ Ｏｖｅｒ ｈｅａｄ Ｔｒ ａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ
系数大， 工程投资不一定就会降低。反之， 如果缩小
导线的安全系数， 使σ０增大 ， 则ｆｍａｘ会减小， 虽然 杆塔 呼称或数量会有所减小， 但会引起钢管杆耗材增
加， 基础混凝土量也增加， 转角杆尤其明显， 所以，
安全系数小， 工程投资也不一定就会降低。对于某
个工程来说， 如果线路路径和交叉跨越已经确定，
表１ 广东第Ⅳ区气象条件组合表
气象要素 气象条件
气 温／℃
风 速／（ｍ·ｓ－ １）
最高气温
４０
０
最底气温
０
０
年平均气温
２０
０
最大风速
１０
３０
外过电压（ 有风）
１５
１０
外过电压（ 无风）
１５
０
内过电压
１５
１５
安装情况
５
１０
１．２ 导、地线安全系数 导、地线的设计安全系数是使导、地线在运行中
存 在 一 定 的 安 全 储 备 ， 即 导 、地 线 的 瞬 时 拉 断 力 与 导、地线在弧垂最低点最大使用拉力之比值。根据 ＤＬ／Ｔ ５０９２－ １９９９ 《１１０～５００ ｋＶ架空送电线路设计技 术规程》第７．０．３条规定， 导线和地线的设计安全系数 不应小于２．５。地线的设计安全系数宜大于导线的设 计安全系数［２］。结合最近几年的工程经验， 确定本文 导、地线安全系数如表２所示。
必然会有个 “临界点”， 使钢管杆线路造价经济合
理， 运行安全可靠。
通过建立计算模型， 然后对各个模型进行工程
造价估算、分析， 并从中找出一些规律， 从而选择出
电网技术
Ｐ ｏｗｅ ｒ Ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ
第 ２４ 卷 第 ２ 期
电网与清洁能源
２７
相对经济的线路安全系数和钢管杆高度， 以此指导 新建或改建工程的设计。
（ １） 全部采用灌注桩基础， 并利用《灌注桩基础 设计软件》进行优化计算。
（ ２） 基础露出地面按０．５ ｍ、自由长度按１．０ ｍ考 虑， 超灌量按２３％计算。 ２．３ 关于造价估算
（ １） 造价估算包括工地运输和土石方工程、基础 工程、杆塔工程和附件工程等本体部分， 导、地线材 料费、架线施工费和其他费用不考虑。
见表４。
表４ 地质１参数表
层 累计
内摩 凝聚 钻孔桩的
岩土层
地耐力 上拔
层号
厚 层厚
擦角 力 极限侧摩
名称 ／ｍ ／ｍ ｆａｋ／ｋＰａ 角／（°） φ／（°） Ｃ／ｋＰａ 阻力／ｋＰａ
⑴ 素填土 ０．５ ０．５ ５０ １０ １０ １５
１８
⑵ 粉砂 ２．０ ２．５ １４０ ２０ ３０ ０
３４
⑶
淤泥质 土
３ 计算结果数据分析
Ｖｏｌ．２４ Ｎｏ．２
表５ 地质２参数表
层 累计
上拔 内摩 凝聚 钻孔桩的
岩土层
地耐力
层号 名称
厚 层厚 ／ｍ ／ｍ ｆａｋ／ｋＰａ
角／ 擦角 力 极限侧摩 （°） φ／（°） Ｃ／ｋＰａ 阻力／ｋＰａ
wenku.baidu.com
⑴ 素填土 ０．５ ０．５ ５０ １０ １０ １５
１８
⑵ 粘土 ２．５ ３．０ １００ ４０ １５ ２０