三蝶型多回路輸電線路桿塔設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及多回路輸電線路桿塔設(shè)計(jì)，尤其是一種=蝶型多回路輸電線路桿塔設(shè) 計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于IlOkV電壓等級(jí)下四回路桿塔廣泛使用的塔頭型式為6橫擔(dān)垂直 排列的方式。該排列方式可W有效節(jié)約線路走廊，但是桿塔全高較高，結(jié)構(gòu)受力較為不利， 增加了桿塔用鋼量指標(biāo)。
[0003] 220kV和500kV等高電壓等級(jí)同塔四回路或混壓四回路的塔頭布置方式，普遍采用 了等長(zhǎng)3橫擔(dān)或長(zhǎng)短4橫擔(dān)交替組合的方式，該類塔頭布置方式有效減小了桿塔高度，有利 于降低桿塔主材受力及基礎(chǔ)作用力，從而有利于用鋼量和基礎(chǔ)±方量指標(biāo)的優(yōu)化，但是線 路廊道較寬，在廊道緊張地區(qū)矛盾比較突出。
[0004] 由此不難看出，對(duì)于W同塔四回路為代表的多回路輸電線路桿塔，結(jié)構(gòu)受力的合 理性和線路走廊寬度之間存在著較為明顯的矛盾，如何有效解決該核屯、問(wèn)題?與實(shí)際工程 條件下桿塔費(fèi)用指標(biāo)及線路走廊變化帶來(lái)的處理費(fèi)用高低有著密切聯(lián)系。從運(yùn)個(gè)角度出 發(fā)，無(wú)論是傳統(tǒng)的6橫擔(dān)垂直排列方式還是等長(zhǎng)3橫擔(dān)或長(zhǎng)短4橫擔(dān)交替組合的方式，均是解 決該核屯、矛盾的極值處理方式。
[0005] 為此，亟需尋找到一種全新的輸電線路桿塔設(shè)計(jì)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種=蝶型多 回路輸電線路桿塔設(shè)計(jì)方法，其能充分利用多回路輸電線路桿塔塔頭間隙，有效解決桿塔 受力合理性與線路走廊寬度之間的矛盾。
[0007] 為此，本發(fā)明采用W下的技術(shù)方案蝶型多回路輸電線路桿塔設(shè)計(jì)方法，其步驟 如下：
[000引首先，根據(jù)架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)導(dǎo)線水平線間距離的客觀要求，確定導(dǎo)線采 用=角方式排列下的電氣間隙圓的控制范圍，并W此為邊界條件確定=蝶型四回路桿塔的 塔頭尺寸;并按照同樣的技術(shù)原則同步設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的6橫擔(dān)垂直排列方式和長(zhǎng)短4橫擔(dān)交替組 合排列方式作為技術(shù)指標(biāo)對(duì)比對(duì)象；
[0009] 其次，基于道亨桿塔快速建模及滿應(yīng)力計(jì)算程序，對(duì)包括=蝶型四回路桿塔在內(nèi) 的前述=類桿塔進(jìn)行滿應(yīng)力迭代和優(yōu)選過(guò)程，確定各桿塔的用鋼量指標(biāo)及基礎(chǔ)作用力；
[0010] 最后，從單基桿塔用鋼量指標(biāo)、線路走廊寬度變化及基礎(chǔ)作用力方面進(jìn)行全方位 綜合指標(biāo)對(duì)比，驗(yàn)證=蝶型桿塔的優(yōu)越性。
[0011] 進(jìn)一步，在進(jìn)行前述=類桿塔結(jié)構(gòu)對(duì)比分析過(guò)程中，無(wú)論是電氣間隙楠圓規(guī)劃還 是塔頭尺寸確定、塔身整體結(jié)構(gòu)形式、荷載條件輸入、滿應(yīng)力計(jì)算方法和結(jié)果統(tǒng)計(jì)都保持高 度的一致性，從而保證對(duì)比結(jié)果具有足夠的客觀性和有效性。
[0012] 進(jìn)一步，在滿應(yīng)力計(jì)算程序的計(jì)算過(guò)程中，塔身風(fēng)振系數(shù)嚴(yán)格遵循規(guī)程規(guī)范的相 關(guān)要求，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)按要求統(tǒng)一取為1.1。
[0013] 進(jìn)一步，所述的桿塔包括塔身、自上而下安裝在塔身上的上、中、下=組蝶形橫擔(dān) 和連接在=組蝶形橫擔(dān)上的四個(gè)回路，每組蝶形橫擔(dān)由一根水平橫擔(dān)和二根連接在水平橫 擔(dān)上的斜橫擔(dān)組成，斜橫擔(dān)的底部連接在水平橫擔(dān)的中部;第一回路和第二回路的第一相 導(dǎo)線分別連接在下組蝶形橫擔(dān)的水平橫擔(dān)的兩端部，第一回路和第二回路的第二相導(dǎo)線 分別連接在下組蝶形橫擔(dān)的兩個(gè)斜橫擔(dān)頂部，第一回路和第二回路的第=相導(dǎo)線分別連接 在中組蝶形橫擔(dān)的水平橫擔(dān)的兩端部;第=回路和第四回路的第一相導(dǎo)線分別連接在中組 蝶形橫擔(dān)的兩個(gè)斜橫擔(dān)頂部，第=回路和第四回路的第二相導(dǎo)線分別連接在上組蝶形橫擔(dān) 的水平橫擔(dān)的兩端部，第=回路和第四回路的第=相導(dǎo)線分別連接在上組蝶形橫擔(dān)的斜橫 擔(dān)頂部；同一回路的=相導(dǎo)線呈=角形分布。
[0014] 進(jìn)一步，所述水平橫擔(dān)的長(zhǎng)度由連接在其上的導(dǎo)線的電氣間隙圓確定，同一回路 的=相導(dǎo)線中，任意一相導(dǎo)線在由其它相導(dǎo)線確定的楠圓形電氣距離邊界外或邊界上。
[0015] 進(jìn)一步，在第一回路和第二回路中，第二相導(dǎo)線的電氣間隙圓與下組蝶形橫擔(dān)的 斜橫擔(dān)頂部下側(cè)相切，第=相導(dǎo)線的電氣間隙圓與塔身和下組蝶形橫擔(dān)的斜橫擔(dān)頂部上側(cè) 均相切。
[0016] 進(jìn)一步，在第S回路和第四回路中，第一相導(dǎo)線的電氣間隙圓與中組蝶形橫擔(dān)的 斜橫擔(dān)頂部下側(cè)相切，第二相導(dǎo)線的電氣間隙圓與塔身和中組蝶形橫擔(dān)的斜橫擔(dān)頂部上側(cè) 均相切。
[0017] 進(jìn)一步，所述的斜橫擔(dān)與水平線所成的夾角優(yōu)選在20-40°，最優(yōu)選在30°。
[0018] 本發(fā)明具有的有益效果體現(xiàn)在:提供了一種全新的輸電線路桿塔設(shè)計(jì)方法，有效 解決了桿塔受力合理性與線路走廊寬度的核屯、矛盾;=蝶型桿塔結(jié)構(gòu)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu) 秀。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明桿塔的布置示意圖（圖中的虛線楠圓為導(dǎo)線的楠圓形電氣距離邊 界，實(shí)線曲圓為電氣間隙圓，導(dǎo)線的布置均為左右對(duì)稱，圖中只表示了右邊的布置）。
[0020] 圖2為本發(fā)明桿塔第一回路中S相導(dǎo)線的布置圖。
[0021] 圖3-5為3類桿塔S維滿應(yīng)力計(jì)算模型圖（圖3為本發(fā)明的S蝶型，圖4為傳統(tǒng)的橫 擔(dān)垂直排列方式，圖5為傳統(tǒng)的長(zhǎng)短4橫擔(dān)交替排列方式）。
[0022] 圖6為單基桿塔不同呼高下塔重指標(biāo)對(duì)比圖。
[0023] 圖7為各塔型基礎(chǔ)作用力量值對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 本發(fā)明W規(guī)劃=蝶型桿塔結(jié)構(gòu)的完整步驟為實(shí)施方案，理論計(jì)算及對(duì)比分析過(guò)程 如下：
[0025] 1.確定桿塔規(guī)劃基本條件
[0026] 電壓等級(jí)及回路數(shù)：110kV，同塔4回路；
[0027] 氣象條件:設(shè)計(jì)風(fēng)速37m/s，最高氣溫40°C，無(wú)覆冰，雷暴日40d/y;
[00%]導(dǎo)地線選用：導(dǎo)線為化HA3X(DFY)-335型低風(fēng)壓中強(qiáng)度侶合金絞線;地線兩根均采 用OPGW復(fù)合光纜；
[0029] 地形地貌:平地及河網(wǎng)泥沼，海拔高度均小于1000 m;
[0030] 絕緣配置:按重污區(qū)設(shè)計(jì)，懸垂串采用單、雙聯(lián)復(fù)合絕緣子FXBW-110/70-3型組裝 成串，串長(zhǎng)取1.9m。
[0031] 2.塔頭布置及間隙楠圓
[0032] 按照《110kV-750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50545-2010,對(duì)1000 mW下檔距導(dǎo)線 水平線間距離宜按下式計(jì)算：
(1)
[0034] 式中：Dh為導(dǎo)線水平線間距離;ki為懸垂絕緣子串系數(shù);Li為懸垂絕緣子串長(zhǎng)度;U 為送電線路標(biāo)稱電壓;f。為導(dǎo)線最大弧垂。
[0035] 導(dǎo)線垂直排列的垂直線間距離Dv宜采用式（1)計(jì)算結(jié)果的75%且使用懸垂絕緣子 串的1 IOkV桿塔，其垂直線間距離不宜小于3.5m。
[0036] 特別的，對(duì)于雙回路及多回路桿塔不同回路的不同導(dǎo)線間的水平或垂直距離，應(yīng) 在W上規(guī)定基礎(chǔ)上再增加0.5m。
[0037] 依據(jù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，導(dǎo)線S角排列的等效水平線間距離，宜按下式計(jì)算：
(2)
[0039] 式中：Dx為導(dǎo)線S角排列的等效水平線間距離;Dp為導(dǎo)線間的水平投影長(zhǎng)度;化為 導(dǎo)線間的垂直投影長(zhǎng)度；
[0040] 顯然，由上式不難發(fā)現(xiàn)當(dāng)導(dǎo)線采用S角方式排列時(shí)各導(dǎo)線之間應(yīng)該滿足楠圓型分 布規(guī)律的控制，具體如圖2所示。
[0041] 基于道亨桿塔快速建模及滿應(yīng)力計(jì)算程序，在確定了各桿塔幾何尺寸的基礎(chǔ)上， 通過(guò)滿應(yīng)力迭代和優(yōu)選過(guò)程確定各基桿塔的用鋼量指標(biāo)等技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)。包括=蝶型桿塔 在內(nèi)的3類桿塔結(jié)構(gòu)（即=蝶型、6橫擔(dān)垂直排列和長(zhǎng)短4橫擔(dān)交替排列)=維計(jì)算模型如圖 3-5所示，表1代表性的給出了 "立蝶型"桿塔的荷載輸入條件。為了保證對(duì)比結(jié)果的有效性， 3類桿塔的荷載輸入條件、塔身?xiàng)U件布置形式及結(jié)構(gòu)類型等均保持高度一致。計(jì)算過(guò)程中塔 身風(fēng)振系數(shù)嚴(yán)格遵循規(guī)程規(guī)范的相關(guān)要求，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)按要求統(tǒng)一取為1.1。
[0042] 表1: