输电线路铁塔塔型基本结构知识

铁塔塔型基本结构知识目 录一、基本概念1二、专业术语2三、输电线路铁塔分类5四、杆塔设计原则15五、铁塔构造17六、铁塔制造技术条件32七、杆塔施工及验收要求 49 一、基本概念1. 铁塔的定义铁塔是用来支撑和架空导线、避雷线和其他附件的塔架结构，使导线与导线、导线与铁塔、导线与避雷线之间、导线对地面或交叉跨越物保持规定的安全距离的高耸式钢结构物。铁塔是高压输电线路上最常用的支持物，国内外大多采用热轧等肢角钢制造、螺栓组装的空间桁架结构，也有少数工程采用冷弯型钢、钢管或钢管混凝土结构，塔上部件一般都采用热浸镀锌防腐。2. 铁塔的组成   如图1.1所示，整个铁塔主要由塔头、塔身和塔腿三大部分组成，如果是拉线铁塔还包含拉线部分。塔头：从塔腿往上塔架截面急剧变化（出现折线）以上部分为塔头，如果没有截面急剧变化，那么下横担的下弦以上部分为塔头。塔腿：基础上面的第一段塔架称为塔腿。塔身：塔腿和塔架之间的部分称为塔身。 图1.1 杆塔组成二、专业术语输电线路常用专业术语主要有：杆塔高度、杆塔呼称高度、悬挂点高度、线间距离、根开、架空地线保护角、杆塔埋深、跳线、导线的初伸长、档距、分裂导线、弧垂、限距、水平档距、垂直档距、代表档距、导线换位、导(地)线振动。如图2.1所示。图2.1 输电线路专业术语示意图1. 杆塔高度杆塔最高点至地面的垂直距离，称为杆塔高度。2. 杆塔呼称高度杆塔最下层横担至地面的垂直距离称为杆塔呼称高度，简称呼称高。3. 悬挂点高度：导线悬挂点至地面的垂直距离，称为导线悬挂点高度。4. 线间距离两相导线之间的水平距离，称为线间距离。5. 根开两电杆根部或塔脚之间的水平距离，称为根开。6. 架空地线保护角架空地线和边导线的外侧连线与架空地线铅垂线之间的夹角，称为架空地线保护角。7. 杆塔埋深电杆(塔基)埋入土壤中的深度称为杆塔埋深。8. 跳线连接承力杆塔(耐张、转角和终端杆塔)两侧导线的引线，称为跳线，也称引流线或弓子线。9. 导线的初伸长当导线初次受到外加拉力而引起的永久性变形(延着导线轴线伸长)，称为导线初伸长。10. 档距相邻两基杆塔之间的水平直线距离，称为档距，一般用L表示。11. 分裂导线一相导线由多根(有2根、3根、4根、6根、8根)组成型式，称为分裂导线。它相当于加粗了导线的“等效直径”，改善导线附近的电场强度，减少电晕损失，降低了对无线电的干扰，及提高送电线路的输送能力。12. 弧垂指一档内的最大弧垂，通常用字母f表示，如图2.1所示。当导线悬挂点等高（标高相等）时，档内最大弧垂在档距中央处；当导线悬挂点不等高（标高不等）时，档内最大弧垂近似在档距中央处。13. 限距限距是指导线对地面或对被跨越设施的最小距离。一般指导线最低点到地面的最小允许距离。限距的数值，我国电力部颁布的架空送电线路设计技术规程和架空配电线路设计技术规程作了详细的规定。14. 水平档距相邻两档距之和的一半，称为水平档距15. 垂直档距相邻两档距间导线最低点之间的水平距离，称为垂直档距。16. 代表档距一个耐张段里，除弧立档外，往往有多个档距。由于导线跨越的地形、地物不同，各档距的大小不相等，导线的悬挂点标高也不一样，各档距的导线受力情况也不同。而导线的应力和弧垂跟档距的关系非常密切，档距变化，导线的应力和弧垂也变化，如果每个档距一个一个计算，会给导线力学计算带来困难。但一个耐张段里同一相导线，在施工时是一道收紧起来的，因此，导线的水平拉力在整个耐张段里是相等的，即各档距弧垂最低点的导线应力是相等的。我们把大小不等的一个多档距的耐张段，用一个等效的假想档距来代替它，这个能够表达整个耐张力学规律的假想档距，称之为代表档距或称为规律档距，用Lo表示。17. 导线换位送电线路的导线排列方式，除正三角形排列外，三根导线的线间距离是不相等。而导线的电抗取决于线间距离及导线半径，因此，导线如不进行换位，三相阻抗是不平衡的，线路愈长，这种不平衡愈严重。因而，会产生不平衡电压和电流，对发电机的运行及无线电通信产生不良的影响。现行的国家规范110kV750kV架空输电线路设计规范GB 50545规定“在中性点直接接地的电力网中，长度超过100km的送电线路均应换位”。18. 导(地)线振动在线路档距中，当架空线受到垂直于线路方向的风力作用时，就会在其背风面形成按一定频率上下交替的稳定涡流，在涡流升力分量的作用下，使架空线在其垂直面内产生周期性振荡，称为架空线振动。三、输电线路铁塔分类输电线路杆塔分类方法较多，各分类如下：1. 按输电线路电流流向分为交流输电杆塔、直流输电杆塔。1） 交流杆塔如图2.2所示，交流输电线路采用三相线以交流形式输电。交流电可以很方便地通过变压器升压和降压，给配送电能带来极大的方便。交流电源和交流变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比，造价大为低廉。交流输电应用广泛。2） 直流杆塔如图2.3所示，直流输电线路采用正负两极输电。直流输电是将发电厂发出的交流电，经整流器变换成直流电输送至受电端，再用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流电网的一种输电方式，用于远距离大功率输电、非同步运行的交流系统之间的联络等方面。杆塔结构较简单，线路走廊较同电压等级输电线路较窄。图2.2 交流杆塔 图2.3 直流杆塔 2. 按其用途分为直线、耐张、转角、终端、换位、跨越杆塔。1） 直线塔如图2.4所示，直线塔位于线路直线段的中间部分，由于绝缘子串是悬垂式故称为悬垂式铁塔。在一条输电线路中，直线塔占了很大的比重，一般约为全线路铁塔总数的80%左右。这种塔自有在安装、事故断线和大风工况下承受着不平衡张力。平时只承受导、地线、覆冰、金具、绝缘子串、塔上操作人员（包括工具）和塔的自重等垂直荷载。直线塔的绝缘子串有单联悬垂、双联悬垂和“V”形悬垂三种。直线塔总体要比同线路的承力塔较高，塔身坡度较小，塔材较小，节点螺栓较少，塔体较轻。2） 耐张塔如图2.5所示，耐张塔是承力塔的一种，该塔在线路中把整个较长的直线段分成若干个小的直线段，起着锚固直线段中塔上导、地线的作用，可以限制线路在本塔前后区段安装和检修紧线的不平衡张力和线路事故断线的影响范围。这种塔的塔身坡度较大，整体高度较矮，部件材料规格较大，节点螺栓用量较多，单塔比直线塔重，绝缘子串呈下斜式，接近水平而不是水平，这种塔在线路中用量较少。图2.4 直线塔 图2.5 耐张塔3） 转角塔如图2.6所示，转角塔也是承力塔的一种，转角塔设在线路的转角处。典型设计中按转角的大小分0°20°、20°40°、40°60°、60°90°个角度系列。这种塔除具有与耐张塔相同的特点和作用外，还比耐张塔多了一个侧向永久耐张力。4） 终端塔如图2.7所示，终端塔也是承力塔一种，终端塔设在线路起、止端点处。它除了具有与耐张塔、转角塔相同的特点和作用外，还有比耐张塔、转角塔多了一个顺线路方向，向线路侧的单向永久性张力。图2.6 转角塔 图2.7 终端塔5） 换位塔送电线路的导线排列方式，除正三角形排列外，三根导线的线间距离是不相等。而导线的电抗取决于线间距离及导线半径，因此，导线如不进行换位，三相阻抗是不平衡的，线路愈长，这种不平衡愈严重。因而，会产生不平衡电压和电流，对发电机的运行及无线电通信产生不良的影响。现行的国家规范110kV750kV架空输电线路设计规范GB 50545规定“在中性点直接接地的电力网中，长度超过100km的送电线路均应换位”。一般在换位塔进行导线换位，处于导线相序变换位置处的铁塔均称为换位塔。如图2.8所示。6 ）跨越塔如图2.9所示，跨越塔也是直线塔的一种特殊型，这种塔一般都是成对地设立在江、河的两岸或用来跨越较大的沟谷或跨越铁路、公路及其他级别的中小型电力线路。跨越塔的高度较一般杆塔高的多，由于跨越档距很大，跨越杆塔承受的张力也很大，所以塔型结构复杂，耗钢量和投资较多。 图2.8 换位塔 图2.9 跨越塔3. 按回路分为单回路杆塔、双回路杆塔和多回路杆塔。1） 单回路杆塔如图2.10所示，只有一个回路的线路的杆塔叫单回路杆塔，交流为三相导线，直流为两相导线。2） 双回路杆塔如图2.11所示，同一杆塔上安装有不一定为相同电压与频率的两个回路的线路的杆塔叫双回路杆塔。交流为2×3=6相导线，直流为2×2=4相导线。3） 多回路杆塔如图2.12所示，同一杆塔上安装有不一定为相同电压与频率的两个以上回路的线路的杆塔叫多回路杆塔。交流为n×3=3n相导线，直流为n×2=2n相导线。 图2.10 单回路杆塔 图2.11 双回路杆塔 图2.12 多回路杆塔 图2.13 酒杯型杆塔 4. 按其塔型式分为酒杯塔、猫头塔、干字型塔、拉V塔、门型塔、鼓型塔、羊角塔、上字型塔、特殊造型等。1） 酒杯塔如图2.13所示，塔形呈酒杯状，该塔上架设两根避雷线，三相导线排列在一个水平面上，通常用于110千伏及以上电压等级送电线路中，特别适用于重冰区或多雷区。2） 猫头塔如图2.14所示，塔形呈猫头状，该塔上架设两根避雷线，导线呈等腰三角形布置，它也是110千伏及以上电压等级送电线路常用塔形，能节省线路走廊，其耗钢量较酒杯形塔稍多。3） 干字形塔如图2.15所示，铁塔形状如“干”字，塔上架设两根避雷线，导线基本呈等腰三角形布置，此种塔形受力情况清晰直接，有较好的经济技术指标，通常是220千伏及以上电压等级送电线路常用的塔形，主要用做耐张塔及转角塔。 图2.14 猫头型杆塔 图2.15 干字型塔 4） 拉线“V”形塔如图2.16所示，塔形呈“V”字形状，常用于220千伏及以上电压等级的送电线路。塔上架设两根避雷线，导线呈水平布置，该种塔形具有施工方便、耗钢量低于其它门形拉线塔等优点，但它占地面积较大，在河网及大面积耕地地区使用受到一定限制。5）“上”字形塔如图2.17所示，铁塔外形如“上”字，铁塔顶端架设单根或双根避雷线，导线呈不对称三角形布置。适用于少雷及轻冰地区，且导线截面偏小的送电线路，该杆塔具有较好的经济指标。 图2.16 拉V塔 图2.17上字型塔 5） 双回路鼓形塔如图2.18所示，由于该塔形的中相导线横担稍长于上、下横担，所以导线呈鼓形布置，该塔形适用于覆冰较重地区。稍长的中横担使所有的导线均能达到适当错开的目的，可避免导线脱冰跳跃时发生碰线闪络事故，它是双回路铁塔常用的塔形。6） 羊角塔如图2.19所示，羊角塔是输电铁塔的一种，铁塔上架设两根架空地线，地线支架呈羊角状，导