一種用于特高壓±800kV工程的拉線塔的設計方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及高壓輸電領域，尤其設及一種用于特高壓±800kV工程的拉線塔的設 計方法。
【背景技術】
[0002] W往的輸電線路鐵塔是采用剛性橫擔懸掛導線及其絕緣子，其傳力途徑是導線荷 載通過絕緣子串傳至導線橫擔上，再由橫擔傳至塔身。橫擔通常采用鋼材或其它彈性模量 較大的復合材料，由多根構件組合鋼架或巧架結構，在力的作用下變形很小，可W被忽略不 計。圖1為常見的巧架形式剛性橫擔。其中標號示意為；塔身10,剛性導線橫擔11。
[000引圖2為±800kV輸電線路工程中最常用的自立塔。鐵塔采用剛性橫擔，通過四條 塔腿與基礎連接，構成一穩定的結構。其中標號示意為；塔身10,剛性導線橫擔11，地線支 架12,絕緣子掛點1，絕緣子串6,導線掛點6。
[0004] 在圖2所示的自立塔的基礎上，演化出單柱拉線塔，如圖3所示，其中標號示意為： 塔身10,剛性導線橫擔11，間隙圓13,拉線5。塔頭部分仍采用剛性橫擔的方式，塔身斷面 較自立塔減小，在塔腳處收為一點，W較接形式與地面連接，并通過拉線組成穩定的結構。
[0005] 由于橫擔幾何變形及材料變形可W被忽略，設計中簡化認為導線絕緣子的懸掛點 (見圖2)在各種工況下都是固定不變的，因此在相同工況下，左右兩側導線、絕緣子串受力 及位移完全相同。在靜止條件下確定的左右兩側導線相對位置關系，與其在其它各種工況、 各種受力條件下的相對位置關系完全一致。由此設計中完全可W不考慮絕緣子串的影響。
[0006] 剛性橫擔的鐵塔模型，極大程度簡化了設計，可W在靜止狀態下通過間隙圓的包 絡線、導線間距確定了塔頭尺寸，該塔頭尺寸在任何情況下都能滿足電氣的安全可靠，不存 在迭代和反復校驗間隙及間距、對地距離的過程。同時，鐵塔變形很小且不考慮絕緣子串的 影響，鐵塔設計可采用線性理論進行，國內目前的輸電線路鐵塔程序也都是W線性模型為 基礎編制而成。大量工程實踐證明，W線性理論的剛性橫擔輸電塔的設計快捷、準確，完全 可W滿足實際使用需要。
[0007] W往剛性橫擔的輸電線路的設計方法是：
[000引 1、根據設計條件（電壓、設計風速、海拔及導線型號等）分別繪制控制工況的間隙 圓，通常包括工頻電壓、操作過電壓、雷電過電壓和帶電作業幾種間隙圓，得到間隙圓的包 絡線；計算導線水平線間距和垂直線間距。
[0009] 2、根據間隙圓包絡線的大小、導線線間距等規劃導線橫擔長度及間距。
[0010] 3、規劃和布置塔頭，包括導線、地線橫擔布置；塔身布置；確定鐵塔方案。
[0011] 4、按設計規程規定計算包括大風、覆冰、斷線、安裝等工況下的荷載和荷載組合。
[0012] 5、采用線性模型設計計算方法，不考慮幾何變形影響，將各種工況下的荷載組合 統一進行鐵塔計算，對細部尺寸，如塔身寬度、主材坡度等進行優化，最終確定桿件規格，節 點設計。
[0013] 6、最終提供工程使用的鐵塔設計圖紙。
[0014] 但是，現有的剛性橫擔的輸電線路鐵塔為超靜定空間巧架結構，鐵塔及基礎的耗 材量較大；并且目前的鐵塔設計方法是基于鐵塔結構不存在大的幾何變形的前提下的設計 方法。如果鐵塔結構存在大的幾何變形，則現有的該種鐵塔設計方法則不再適用。

【發明內容】

[0015] 目前現有的剛性橫擔的輸電線路鐵塔為超靜定空間巧架結構，鐵塔及基礎的耗材 量較大，并且現有的鐵塔設計方法是基于鐵塔結構不存在大的幾何變形的前提下的設計方 法。針對上述問題，本發明提出一種用于±800kV輸電線路鐵塔形式的設計方法。該塔型 取消了傳統鐵塔用于懸掛導線的剛性橫擔，取而代之W柔性懸索懸掛導線，或將導線絕緣 子串直接連接于鐵塔兩根立柱上，通過受拉構件拉線、受壓構件立柱的相互作用，使整個體 系在力的作用下保持平衡。
[0016] 為達到上述目的，本發明公開了一種用于特高壓±800kV工程的拉線塔的設計方 法，所述方法包括；步驟1，根據設計工況繪制間隙圓，生成各種設計工況的間隙圓及間隙 圓的包絡線，并計算導線水平線間距和垂直線間距、對地距離；步驟2,根據所述間隙圓的 包絡線的大小及導線水平線間距和垂直線間距，設計兩立柱間距、絕緣子串懸掛點位置，生 成鐵塔初步布置方案；步驟3,采用非線性計算模型，計算包括大風、覆冰、斷線、安裝在內 的設計工況和包括操作過電壓、雷電過電壓和帶電作業條件在內的作業工況的荷載和荷載 組合；步驟4,根據所述荷載和荷載組合，對所述鐵塔初步布置方案進行調整，將不滿足受 力的桿件調整規格，最終確定主柱間距、主柱傾角、絕緣子掛點位置、導線掛點位置和拉線 傾角，W及構件規格和節點設計。
[0017] 由于取消了剛性橫擔，在外力作用下導線掛點位移遠大于W往鐵塔，為保持體系 平衡，鐵塔立柱頂部也發生位移，所W該塔型屬于大變形體系；同時為使整個鐵塔在工程使 用中保證電氣間隙、對地距離等安全使用要求，該塔的設計完全有別于W往輸電線路鐵塔 的設計方法，必須采用結構非線性理論進行計算，求解出不同工況條件下的鐵塔導線位移、 立柱位置，代入對應工況的電氣間隙、導線最小對地距離等要求進行校驗，通過反復迭代， 最終確定鐵塔形式、尺寸及選材規格。
【附圖說明】
[001引為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可W根 據該些附圖獲得其他的附圖。
[0019] 圖1為常見的巧架形式剛性橫擔的鐵塔示意圖。
[0020] 圖2為現有的±800kV輸電線路工程中最常用的為自立塔示意圖。
[0021] 圖3為現有技術中在圖2基礎上演化出的演化出單柱拉線塔示意圖。
[0022] 圖4及圖5為本發明兩個具體實施例的鐵塔示意圖。
[0023] 圖6為圖4鐵塔受到橫向風荷載時的俯視示意圖。
[0024] 圖7為圖4所示塔型的兩側立柱發生變形時的彎曲變化度示意圖。
[00巧]圖8為本發明一實施例的拉線塔的設計方法流程圖。
[0026] 圖9A及圖9B為本發明一具體實施例的兩種規格鐵塔操作過電壓工況下的變形間 隙示意圖。
[0027] 附圖標號說明：
[002引 1、2、3、4 ;絕緣子掛點
[0029] 5 ;拉線
[0030] 6 ;絕緣子串
[0031] 7;導線掛點
[003引 8 ;懸索
[003引 9 ;鋼索 [0034] 10 ;塔身
[00對 11 ;剛性導線橫擔
[0036] 12 ;地線支架
[0037] 13;間隙圓
【具體實施方式】
[003引下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0039] 本發明設及的鐵塔形式，采用一組柔性索代替原有鐵塔的剛性橫擔部分。該塔型 由兩根立柱、懸索及拉線構成，如圖4所示。兩根立柱形式相同，采用格構式巧架，在塔腳部 位收于一點，與基