浙江省输电线路杆塔通用设计深化应用技术原则.docx

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浙江省输电线路杆塔通用设计深化应用技术原则

浙江省输电线路杆塔通用设计深化应用技术原则

（）

1、设计原则

铁塔的设计和结构计算遵循以下原则：

（1）铁塔设计采用以概率理论为基础的极限状态设计法；

（2）基本风速、设计冰厚重现期按30年考虑；

（3）四回路铁塔结构重要性系数γ0取，其它塔型取。

（4）满足适用于电力送电线路工程项目的法令、法规、标准、规程、规范、规定等的最新有效版本。

主要标准如下：

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）

《输电线路铁塔制图和构造规定》（DL/T5442-2010）

《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）

《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》（DL/T5154-2012）

《重覆冰架空输电线路设计技术规程》（DL/T5440-2009）

（5）本次深化应用对国网通用设计的220kV角钢塔进行全面校核，形成计算书、计算数据、单线图、加工图和汇总表等成果。

（6）本次深化应用对国网通用设计的110kV角钢塔和钢管杆进行全面校核，修改不满足浙江省内使用要求的地线保护角，增加全方位塔型，同时调整杆塔呼高弥补呼高不足的问题，形成计算书、计算数据、单线图、加工图和汇总表等成果。

（7）杆塔校核应按附件一要求进行。

2、气象条件

本次通用设计各子模块中的其他气象要素组合，应根据各子模块的基本风速和覆冰厚度，结合浙江省典型气象区参数进行确定。

最低气温取-10℃，安装温度取-5℃，大风气温取15℃。

考虑初伸长导线降温-15℃，地线-10℃。

塔型规划设计需考虑的四个工况：

外过电压（雷电工况）、内过电压（操作工况）、工频电压（大风工况）、带电作业。

操作过电压和雷电过电压的风速按《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545）中的详细规定进行取值，其他工况的风速不必按导线高度进行折算，按该规范中规定取值即可。

跨越塔的雷电过电压风速与相应Ⅰ～Ⅳ型直线塔的雷电过电压风速取一致。

3、导线和地线

110～220kV导线安全系数取，年平均运行张力25%，其中110kV钢管杆导线安全系数取8；110kV窄基塔导线安全系数取。

计算地线荷载时，按导电率为20选取地线参数；计算地线支架高度、校核导地线间隙时，按导电率为40选取地线参数。

地线安全系数、年平均运行张力百分数的选择应根据不同的电压等级、不同的覆冰厚度、导地线配合、荷载计算等具体条件确定，但地线安全系数应大于导线安全系数。

仅在覆冰工况地线支架强度计算时，考虑地线覆冰较导线增加5mm覆冰设计，断线工况不考虑增加5mm覆冰。

地线按安全系数法计算荷载，JLB20A-150安全系数取、JLB20A-120安全系数取、JLB20A-100安全系数取。

110kV钢管杆地线安全系数取，窄基钢管塔地线安全系数取。

同时，为提高通用设计的适用性，本次通用设计的地线设计按照两根地线一侧架设OPGW光缆、一侧架设地线考虑，OPGW侧荷载同另一侧地线荷载。

导线技术参数及机械特性

导线名称

钢芯铝绞线

钢芯铝绞线

钢芯铝绞线

钢芯铝绞线

钢芯铝绞线

钢芯铝合金绞线

导线型号

JL/G1A-240/40

JL/G1A-300/25

JL/G1A-300/40

JL/G1A-400/35

JL/G1A-630/45

JLHA2/G1A

-300/50

总截面

674

直径（mm）

单位重量（kg/km）

计算拉断力（N）

83760

83760

92360

103670

150450

144020

最大破坏张力（N）

79572

79572

87742

98487

142928

136819

综合弹性系数（MPa）

76000

65000

73000

65000

63000

76000

综合膨胀系数（×10-61/℃）

地线技术参数及机械特性

地线名称

铝包钢绞线

铝包钢绞线

铝包钢绞线

铝包钢绞线

铝包钢绞线

铝包钢绞线

地线型号

JLB20A-100

JLB40-100

JLB20A-120

JLB40-120

JLB20A-150

JLB40-150

总截面

直径（mm）

单位重量（kg/km）

计算拉断力（kN）

121660

61740

146180

74180

178570

90620

最大破坏张力（N）

115577

58653

138871

70471

169652

86089

综合弹性系数（MPa）

147200

103600

147200

98100

147200

103600

综合膨胀系数（×10-61/℃）

4、电气部分

（1）绝缘配合

绝缘配置的污区按2.8cm/kV设计，建议2.8cm/kV及以下可以采用玻璃或瓷质绝缘子，2.8cm/kV以上采用合成绝缘子。

防雷要求的绝缘子片数，应综合下述因素进行片数取值。

a）按照《110～750kV架空输电线路设计规范》，在海拔高度1000m以下地区，操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子串绝缘子片数；

电压等级（kV）

220

110

基本片数

13

7

结构高度（mm）

146

146

b）为保持高塔的耐雷性能，全高超过40m有地线的杆塔，高度每增加10m，应比表7.0.2增加1片相当于高度为146mm的绝缘子。

铁塔全高

220kV

110kV

<50m

13（对应雷电间隙1.9m）

7（对应雷电间隙）

50-60

14（对应雷电间隙1.9m）

8（对应雷电间隙）

60-70

15（对应雷电间隙1.9m）

9（对应雷电间隙）

70-80

16（对应雷电间隙2.0m）

10（对应雷电间隙）

80-90

17（对应雷电间隙2.1m）

11（对应雷电间隙）

c）按污区配置绝缘，采用不同的绝缘子型式，在2.8cm/kV污区条件下所采用的片数如下（耐污玻璃绝缘子有效爬电系数取，其余取）

电压等级（kV）

220

110

绝缘子强度（kN）

120

70

结构高度（mm）

146

146

盘径（mm）

280/320

280/320

爬电距离（mm）

450/550

450/550

型式

双伞瓷/耐污玻璃

双伞瓷/耐污玻璃

绝缘子片数选择

14/14

7/7

绝缘子总高度

2044mm

1022

根据《110～750kV架空输电线路设计规范》6.0.9在易发生严重覆冰地区，宜采取增加绝缘子串长和采用V型串、八字串。

（2）铁塔相邻导、地线间和垂直排列的上下导线之间的水平偏移应满足规范要求。

水平偏移取值（m）

电压等级

110kV

220kV

设计冰厚10mm

设计冰厚15mm

为了减小到转角因素对偏移值的影响，新规划设计塔型，Ⅲ型（40-60°）转角塔偏移值较上表增加，Ⅳ型（60-90°）转角塔偏移值较上表增加。

重冰区杆塔导地线偏移按照规范取值。

（3）设计塔头时，双分裂子导线应兼顾水平排列和垂直排列方式。

110kV双分裂导线子导线间距400mm，220kV双分裂导线子导线间距600mm。

（4）导线垂直排列时，相邻导线间最小垂直线间距离不小于水平线间距离计算值的75%。

双回路不同回路的不同相导线间的最小水平（或垂直）距离应较水平线间距离（或垂直）间距计算值大。

（5）转角塔内、外侧跳线串安装原则

根据浙江省电力公司文件（浙电运检【2012】1322号）：

关于加强电网设备抵御台风能力工作实施意见的通知，对处于风速达到31m/s及以上地区的110千伏、220千伏线路，耐张塔无论内角外角侧，均应安装固定式防风偏绝缘子。

对31m/s及以上风区大转角塔内侧横担可能有所影响，需校核横担长度，必要时设置跳线支架。

转角度数

转角外侧

转角内侧

31m/s以下风区

31m/s及以上风区

0~20

单串

单串

单串

20~40

单串

/

单串

40~60

双串

/

单串

60~90

双串

/

单串

（6）串长取值

110kV铁塔：

校核的塔型I、II、K型直线塔串长，III型直线塔；

新规划设计建议I、II、K型直线塔串长，III型直线塔。

耐张串串长：

对2×300分裂导线取，对单导线取。

跳线串：

固定式防风偏跳串串长，直跳跳线弧垂，单跳串跳线弧垂，双跳串跳线弧垂。

220kV铁塔：

直线串长。

V串夹角取值，（大风工况摇摆角-7度）x2。

耐张串串长：

。

跳线串：

固定式防风偏跳串串长，直跳跳线弧垂，单跳串跳线弧垂，双跳串跳线弧垂。

（7）间隙圆

电气间隙圆应计算工频电压（大风）、内过电压（操作过电压）、外过电压（雷电过电压）、带电作业四种工况。

绘制间隙圆图时，绝缘子串长度按实计算，选用重量较轻的合成绝缘子计算各工况下的摇摆角，并按下导线和导线侧的均压环分别检查塔头的电气间隙。

计算直线塔悬垂串风偏角时，除跨越塔外，各塔型均以下导线为基准高度（110～330kV下导线平均高度取15m，跨越塔的下导线基准高度取40m），由此分别推算下、中、上导线高空风压系数。

在铁塔塔头设计中绝缘子串风偏计算时，风压不均匀系数α当基本风速≥27m/s时，取，当20≤基本风速<27m/s时取，当基本风速<20m/s时取。

在具体工程校验杆塔电气间隙时风压不均匀系数α随水平档距变化取值。

计算悬垂绝缘子串风偏角时，采用复合绝缘子计算。

计算跳线串风偏角时，按倍风速计算风荷载，跳线串考虑采用防风偏合成绝缘子，大风时风偏角取15°，雷电过电压、带电作业风偏角取5°。

绘制铁塔间隙圆图时，应考虑塔头宽度的影响，在子导线的下导线处增加垂直下偏量和水平偏移量，然后在此基础上绘制间隙圆。

110kV平地塔型，下偏量取200mm，水平偏移量取150mm；山地塔型，下偏量取300mm，水平偏移量取200mm。

220kV平地塔型，下偏量取300mm，水平偏移量取200mm；山地塔型，下偏量取600mm，水平偏移量取300mm。

杆塔复核时，按新间隙圆进行校核，但对不满足要求的杆塔塔头尽量不做修改，而是提出其使用限制条件。

220kV，导线对横担的间隙裕度取200mm；导线对塔身的间隙有脚钉处取300mm，其余部位取200mm。

110kV，导线对横担的间隙裕度取150mm；导线对塔身的间隙有脚钉处取250mm，其余部位取150mm。

（8）地线保护角

按满足浙江地区使用要求进行修改，110~220kV单回路导线防雷保护角不大于10度，双回路导线防雷保护角不大于零度。

5、联塔金具统一

联塔金具应结合国网通用金具串的连接方式。

110kV单导线1x300的联塔金具如下表

导线

地线

跳线

直线塔

ZBS-07/10-80

（M18，L=45）

挂线角钢开孔3φ20，间距300

UB-1080

（M18，L=45）

挂线角钢开孔1φ20

/

转角塔

U-1695（M24，C=24）

挂线孔φ26

预留2组安装孔φ26

U-1085（M18，C=20）

挂线孔φ20，预留2组安装孔φ20

UB-0770

（M16，L=45）

挂线角钢开孔3φ20

110kV导线2x300的联塔金具如下表

导线

地线

跳线

直线塔

ZBS-07/10-80

（M18，L=45）

挂线角钢开孔3φ20，间距300

UB-1080

（M18，L=45）

挂线角钢开孔1φ20

/

转角塔

U-32115（M30，C=32）

挂线孔φ32

预留2组安装孔φ26

U-1085（M18，C=20）

挂线孔φ20，预留2组安装孔φ20

UB-0770

（M16，L=45）

挂线角钢开孔3φ20

220kV导线2x400联塔金具如下表

导线

地线

跳线

直线塔

V串：

U-21S（M24，C=26）；

I串：

LT-21S（M24，L=80）、ZBS-21S（M24，L=64）、UB-21B（M24，L=60）满足其中之一

UB-12T（M22，L=45）

/

转角塔

U-32S（M30，C=32）

U-12（M22，C=24）

覆冰大于15mmU-16S（M24，C=22）

UB-10（M18，L=45）

220kV导线2x630联塔金具如下表

导线

地线

跳线

直线塔

V串：

U-21S（M24，C=26）；

I串：

LT-21S（M24，L=80）、ZBS-21S（M24，L=64）、UB-21B（M24，L=60）满足其中之一

UB-12T（M22，L=45）

/

转角塔

U-42S（M36，C=38）

U-12S（M22，C=22）

覆冰大于15mmU-16S（M24，C=22）

UB-10（M18，L=45）

6、杆塔规划

主要针对新增的110kV轻冰区塔型。

考虑到山地使用，适当增加使用档距，同时解决转角塔呼高不足的问题。

校核原塔则按原规划设计条件校验。

（1）直线塔：

采用“三塔+跨越塔”即“3+1”系列，采用全方位长短腿型式。

跨越塔按相应模块的II型塔的设计条件规划，呼高应与II型塔呼高衔接，避免漏档和重复。

（2）耐张塔：

划分为0~20、20~40、40~60、60~90四个角度系列，最大呼高30m。

（3）终端塔：

单独设计终端塔，按0~40、40~90两个角度系列，最大呼高30m。

轻冰区双回路塔型规划表

杆塔名称

水平档距

（m）

垂直档距

（m）

Kv值

转角度数

（°）

呼高

（m）

计算高度

（m）

极限档距

（m）

导线最小层高（m）

SZC1

350

450

15~30

27

/

/

SZC2

450

700

15~30

27

640

SZC3

600

900

15~36

33

800

SZCK

450

700

33~51

51

/

SJC1

450

1000

0~20

15~30

30

750

SJC2

450

650

20~40

15~30

30

750

SJC3

450

650

40~60

15~30

30

750

SJC4

450

650

60~90

15~30

30

750

SDJC1

350

550

0~40

15~30

30

750

SDJC2

350

550

40~90

15~30

30

750

注：

耐张塔导线层高根据极限档距，按“耐张塔-耐张塔”推算

中冰区双回路塔型规划表

杆塔名称

水平档距

（m）

垂直档距

（m）

Kv值

转角度数

（°）

呼高

（m）

计算高度

（m）

极限档距

（m）

导线最小层高（m）

SZC1

350

450

15~30

27

/

/

SZC2

450

700

15~30

27

650

SZC3

600

900

15~36

33

800

SZCK

450

700

33~51

51

650

SJC1

450

1000

0~20

15~30

30

770

SJC2

450

700

20~40

15~30

30

770

SJC3

450

700

40~60

15~30

30

770

SJC4

450

700

60~90

15~30

30

770

SDJC1

350

550

0~40

15~30

30

770

SDJC2

350

550

40~90

15~30

30

770

注：

耐张塔导线层高根据极限档距，按“耐张塔-耐张塔”推算

四回路塔型规划表

杆塔名称

水平档距

（m）

垂直档距

（m）

Kv值

转角度数

（°）

呼高

（m）

计算高度

（m）

极限档距

（m）

导线最小层高（m）

SSZC1

350

450

18~30

27

/

/

SSZC2

450

700

21~36

33

650

SSZC3

600

900

21~42

39

850

SSZCK

450

700

39~51

51

650

SSJC1

450

1000

0~20

18~30

30

750

SSJC2

450

650

20~40

18~30

30

750

SSJC3

450

650

40~60

18~30

30

750

SSJC4

450

650

60~90

18~30

30

750

SSDJC1

350

550

0~40

18~30

30

750

SSDJC2

350

550

40~90

18~30

30

750

注：

耐张塔导线层高根据极限档距，按“耐张塔-耐张塔”推算

110kV重冰区模块系列杆塔规划使用条件表

塔型

呼称高

水平档距

垂直档距

Kv/转角度数

计算高度

ZBC1

21-39

300

500

36

ZBC2

21-42

400

700

36

JC1

18-33

400

1200

0～20°

33

JC2

18-33

400

800

20°～40°

33

JC3

18-33

400

800

40°～60°兼分界

33

注：

全方位塔长短腿极差，呼高按一档。

7、铁塔结构布置

（1）为了增加铁塔顺线路的刚度，所有铁塔采用方形断面。

（2）为了确保铁塔的抗扭刚度，隔面设置按不大于5倍平均宽和4个主材节间分段。

（3）塔腿主材与斜材的夹角不得小于18°，宜控制在20°以上。

（4）横担末端夹角不得小于15°。

8、荷载计算

主要是对一些参数取值进行统一，避免不同设计人员取值偏差过大。

110kV具体软件计算按附件二中的截图。

直线塔计算各工况张力代表档距按水平档距数值取。

校验时，耐张塔计算各工况张力代表档距按200/450计算，新设计塔型（使用档距加大），耐张塔计算各工况张力代表档距按200/550计算。

直线塔导线风荷载计算时，按导线的平均高度计算风压高度系数。

110kV铁塔按以下原则计算导线弧垂：

I型350m，II型400m，III型450m。

220kV铁塔按以下原则计算导线弧垂：

I型350m，II型400m，III型500m。

直线塔水平荷载前后侧按4:

6分配,；110kV垂直荷载按3:

7分配，220kV垂直荷载按4:

6分配。

耐张塔水平荷载前后侧按3:

7分配，垂直荷载按2:

8分配；考虑一侧上拔一侧下压时，水平荷载前后侧按4:

6分配，上拔侧垂直荷载按设计垂直荷载的50%，下压侧垂直荷载按设计垂直荷载的80%。

终端塔计算时，建议除了计算正常的终端工况外，另外将相应转角范围的转角塔荷载一并导入，如0~40度终端，除了可以当作0~40度终端塔外，还可以当作0~40度转角使用。

考虑上拔情况，50%负垂直档距。

杆塔均应考虑分期架设工况。

增加新规范中转角塔45度斜向风吹工况和埃菲尔效应验算。

9、满应力计算过程中的一些主要事项

（1）铁塔风振系数z

a）塔型全高≤60m：

铁塔全高（m）

30

40

50

60

z

b）60m＜塔型全高≤100m：

杆塔风振系数βZ

横担、地线支架

横担、地线支架≤60m，取

60＜横担、地线支架≤100m，取

身段高m

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

βZ

计算基础作用力的杆塔风振系数βZ

横担、地线支架

横担、地线支架≤60m，取

60＜横担、地线支架≤100m，取

身段高m

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

βZ

注：

①中间值按插入法计算；

②基础的z取对杆塔效应的50％，即z基础＝（z杆塔－1）/2＋1。

c）超过60米的非双回路塔验算时风振系数按原设计条件取值，或按全塔统一取值。

（2）窄基钢管塔风振系数z

对窄基钢管塔而言，横担及与横担相连的塔身中柱的风振系数均较大，而变坡以下的塔身风振系数相对较小。

因此，结合1000kV特高压风振系数的计算经验，按照窄基钢管塔的不同部位分别推荐塔头（变坡以上）和塔身（变坡以下）的风振系数取值，如表1、表2所示。

表1窄基钢管塔塔头（变坡以上）风振系数βz

上横担及以上塔身

中横担及以上塔身

下横担及变坡以上塔身

注：

对于四回路塔，上面三层横担的塔头风振系数可按表1取值；下面三层横担的塔头风振系数取。

表2窄基钢管塔塔身（变坡以下）风振系数βz

塔身分段高度（m）

10

20

30

40

50

βz取值

注：

中间值按插入法计算。

（3）挡风面积、自重的增大系数

道亨的程序中，已经考虑的补助材的影响因素，因此取值不宜过大。

正侧面挡风面积增大系数取10%，自重增大系数取30%。

优选或调整杆件规格后必须重新计算。

（4）结构计算时应力比控制，新设计的塔型最大应力控制取96%。

校验塔型构件最大应力比控制105%，螺栓控制最大应力比在110%以下。

（5）补助材计算，统一采用道亨中的节点平衡法计算

（6）基础作用力，填入基础对应的风振系数计算，塔脚板及地脚螺栓按此计算。

（7）校验时，需校核构件的应力比、长细比、连接螺栓是否超限

（8）积极采用高强钢，角钢规格L125x10及以上采用Q420高强钢。

（9）塔脚底板、塔脚靴板材质采用Q345，靴板厚度一般不小于主材肢厚（除L200x24可选择20、22外）

（10）螺栓级别：

M16和M20螺栓为级，M24螺栓为级。

肢宽180及以上角钢接头用M24螺栓。

（11）统一文件，角钢选型时，尽量避免选用不常用的规格，如L45x3、L56x6、L70x7等

10、其它

（1）统一套国网通用设计图框，在最终版的加工图中加入“浙江2015深化版”字样，以示区别。

如下：

（2）地线横担设置引流孔，如下图所示

（3）脚钉布置在#1，#4腿

（4）所有转角塔横担预留3组跳线孔

（5）所有转角塔塔身上部预留地线挂孔，可作双变单用（使用时必须校核）。

11、附件

附件一：

铁塔校核内