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1、输配电线路设计输配电线路设计 刘增良 杨泽江 主编第第1313章章 杆塔定位杆塔定位 13.1 .1 13.1 .1 杆塔定位杆塔定位 在已经选好的线路路径上进行定线、断面测量绘制,在纵断面上配置杆塔位置,称为杆塔定位。杆塔定位是送电线路设计的一个重要环节,杆塔定位的质量关系到线路的造价和施工、运行的方便与安全。杆塔定位分为室内定位室内定位和室室外定位外定位。室内定位是用弧垂曲线模板定位杆塔位置和型式。室内定位是用弧垂曲线模板定位杆塔位置和型式。室外定位是把断面图确定的杆塔位置到现场复核校正。室外定位是把断面图确定的杆塔位置到现场复核校正。 13.1.2 13.1.2 杆塔定位原则杆塔定位原则
2、 （1）孤立挡，尤其是挡距较小的孤立档，会使杆塔的受力情况变坏、施工困难、检修不便，应尽量避免出现。 （2）打拉线的杆搭应注意拉线的位置，在平地应避免打在路边或泥塘洼地，在山坡地应避免顺坡打而使拉线过长。 （3）杆塔定位时，还应考虑立杆、打临时拉线和紧线的位置。 （4）杆塔位于陡坡时，应注意其基础受冲刷情况，必要时，采取保护措施。在覆冰区定位，应尽量避免大挡距，并使杆塔布置得均匀些。 13.1.3 13.1.3 杆塔定位的方法杆塔定位的方法 1. 1.定位前的准备工作：定位前的准备工作： 在定位前应制作几个不同的代表挡距模板；其次列出各种杆塔的技术特性；列出各种杆塔的定位高度hD；制作好定位校
3、验曲线。 h h D D =H-=H-（d+ dd+ d） 2. 2. 模板定位的操作方法模板定位的操作方法 在平断面上利用模板定位时，首先将必须设立杆塔的地点初步标在图上；然后根据这些杆塔可能施放的挡距，把各杆塔的定位高度hD1 hD2 hD3 等画在断面图上。 接下来将定位模板放在断面图上，使模板曲线与相邻两杆塔的定位高度a点和b点相连，如模板曲线某一点与地面相切，其他部分均在地面上，则认为杆塔点基本满足要求。以这种方法将一个耐张段的杆塔确定完毕后，就可以求出该耐张段的代表挡距。 杆塔确定后，在平断面上注明所定的杆号，杆型代号，挡距，代表挡距，耐张段长度。杆塔定位步骤：杆塔定位步骤： 1.
4、 1. 绘制断面图：绘制断面图：将实地勘测的地形数据在毫米方格纸上以一定 的比例绘出地形断面图,标出被跨越物(如高速公路、铁路、电力线、通讯线、河槽、房屋等) 的宽度及高度。 2. 2. 刻制模板刻制模板, ,杆塔定位：杆塔定位： 由于各耐张段的代表档距不同,所用的模板K 值亦不同(弯曲度不同) ,为便于定位时选择模板,根据不同代表挡距下导线最大弧垂时的应力和比载,算出各耐张段的K值曲线。根据地形及常用的各种杆塔排位来估计待定耐张段的代表挡距,推模板进行杆塔定位。 3. 确定最佳模板确定最佳模板,再定位：再定位： 整个耐张段定位完毕后,用公式(1d2 = 13/ 1) 计算实际的代表挡距,核对
5、所估选的模板是否正确,否则应按实际模板K值重新画弧垂线并调整杆位、杆高,重新计算代表挡距,直至所选用的模板与最终确定的代表挡距相符为止。 4. 4. 定位结果检查：定位结果检查： 在初步确定杆塔位置、型式、高度后,应对线路设计条件进行全面检查,以验证是否超过设计规定的允许条件,检查内容有:(1) 杆塔使用条件检查。包括垂直档距、水平档距、最大档距、转角度数等,均不应超过设计条件。(2) 各种运行情况下绝缘子串与杆塔构件间安全隙检查。(3) 导线悬挂点应力校验。(4) 绝缘子串强度检查。(5) 直线杆塔上拔校验。(6) 耐张绝缘子串倒挂检查。(7) 交叉跨越距离验算。 13.2 13.2 弧垂模
6、板的制作及选择弧垂模板的制作及选择 13.2.1 13.2.1 模板的制作模板的制作 直线杆塔的室内定位，是根据不同挡距的最大弧垂绘制成的模板排定的。 最大弧垂曲线。导线弧垂的精确计算要利用悬链方程，一般工程上将档距小于1000m的悬点等高挡距，或高差与挡距之比小于0.1的悬点不等高挡距，均利用悬点等高的平抛物线方程来替代：导线的最大弧垂 f fmaxmax（g/2)(L/2)g/2)(L/2)2 2 令纵坐标yf max，横坐标x2，kg/2，则ykx2 取各种不同的K值，可以制成一套模板，以供工程设计中选用。 13.2.2 13.2.2 定位用弧垂模板的选择定位用弧垂模板的选择 根据H=
7、+f max +h+ h 求出最大允许弧垂值f max 。用最大弧垂在应力弧垂曲线上查出对应的计算挡距。 取（0.8-0.9）倍的计算挡距为代表挡距（平地为0.9倍，山区约为0.8-0.85倍），用此假设的代表挡距在弧垂应力曲线上查出最大弧垂时的导线应力，计算出K值。选择弧垂模板。13.3 13.3 杆塔定位后各部分设计条件的校验杆塔定位后各部分设计条件的校验 13.3.1 13.3.1 杆塔的各种设计条件检查杆塔的各种设计条件检查 杆塔的机械荷重条件包括水平挡距、垂直挡距、最大挡距、转角度数等应不超过杆塔的设计允许值。 （1）杆塔的水平挡距和垂直挡距，定位平断面图上的垂直挡距为最大弧垂时的数
8、值，应换算至杆塔设计气象条件时的数值。 （2） 最大挡距一般受线间距离和断线张力等控制。按水平排列的导线考虑，先求出挡距中的最大 弧垂，然后求得最大挡距: 13.3.2 13.3.2 杆塔定位后的校验杆塔定位后的校验13.3.2.1 13.3.2.1 直线杆塔摇摆角校验直线杆塔摇摆角校验 1. 1. 最大允许摇摆角的校验最大允许摇摆角的校验 当已知直线杆塔的头部尺寸和绝缘子串的长度时，求出正常大风，内外过电压三种情况下最小空气间隙e1 e2 e3 对应的最大摇摆角分别为 1、2、3 当绝缘子串挂有重锤时，绝缘子串的最大水平偏移 B=l-(D/2+e3+d/2) 这时的最大摇摆角为 = arc
9、sin (B/)在正常最大风情况下，绝缘子串的风偏角有可能受导线至横担的最小空气间隙e1 控制。这时绝缘子串的最大风偏角 可按下式计算 1=arc cos (e1+)/ 在正常最大风情况下，绝缘子串的最大摇摆角应取上述最小值。对于打四方拉线的杆塔，绝缘子串的最大摇摆角可按作图法求得。 作图步骤： （1）做AE线为拉线在杆塔平面的投影线。 （2）做AE线平行AE，且两平行线的垂直距离为e+ (3) 以O圆心，为半径，做圆弧与AE交于F点，连接OF，则OF和过O点垂线的夹角，为最大摇摆角。 2. 2.摇摆角临界曲线摇摆角临界曲线 当摇摆角达到最大允许值（即处于临界状态）时，则 将验算条件下的垂直挡
10、距换算到定位条件下的垂直挡距将验算条件下的垂直挡距换算到定位条件下的垂直挡距 运行电压（即最大风情况）、内过电压、外过电压运行电压（即最大风情况）、内过电压、外过电压情况绝缘子串的最大允许摇摆角 后，给出不同的 l h ，将摇摆角 和 l h 代入式就可以求出上述三种情况的绝缘子串摇摆角临界曲线。图13-6曲线 1 、2 、 3 、 4 分别为不加装重锤时内过电压、加装重锤时内过电压、运行电压、外过电压三种情况的绝缘子串摇摆角临界曲线。 曲线上方为安全区，下方为非安全区。从断面图上量从断面图上量出被校验杆塔的垂直挡距出被校验杆塔的垂直挡距l lv0v0和水平挡距和水平挡距l lh h ，然后把
11、lv0和 l h 标在临界曲线图上，若交点落在曲线 1 的上方则表示不需加重锤安全；如落在曲线 1 和 2 之间，则表示需加重锤才安全；如落在曲线 2 以下，则表示即使加重锤也不安全。 一般情况下，在平地摇摆角不符合要求的情况比较少，但在山区或丘陵地带，摇摆角超过允许值的情况比较多，一般的解决办法有：（1 1）调整杆塔位置（）调整杆塔位置（2 2）采用）采用V V形或形或Y Y形等形状的形等形状的绝缘子串；（绝缘子串；（3 3）加挂重锤或者将单联悬垂串改为双联悬垂串）加挂重锤或者将单联悬垂串改为双联悬垂串 13.3.2.2 13.3.2.2 直线杆塔上导线上拔校验直线杆塔上导线上拔校验 在定位
12、时，若直线杆塔位于低处，除校验摇摆角外，还需对其进行上拔校验。杆塔的垂直挡距为负值时则必有上拔力产生。杆塔的垂直挡距为负值时则必有上拔力产生。而这种上拔力产生的气象条件一般为最低气温时（重冰区有时在覆冰或相应风速时），所以校验上拔力必须按气象条件进行计算，或用此气象条件下的比载和应力计算模板系数K值，选最小弧垂模板在定位图上找出杆塔的垂直挡距对其进行校验。 对于排完杆位后，在断面图上只知道定位条件下的导线垂直挡距，为便于校验，一般将控制气象条件下的垂直挡距换一般将控制气象条件下的垂直挡距换算为定位条件下的垂直挡距来表示。算为定位条件下的垂直挡距来表示。 最低气温下的比载：g , 应力为 ， 最
13、大弧垂情况下的比载g0 和应力0 则两种气象条件下的垂直挡距分别为 最低气温时：最低气温时：最大弧垂时：最大弧垂时：由以上两式，可得两种气象条件下导线垂直挡距换算公式: 当导线处于上拔临界状态上拔临界状态时，即最低气温时的垂直挡距为即最低气温时的垂直挡距为0 0，利用上式得到导线处于上拔临界状态，在最大弧垂时的垂直挡距 对于某一耐张段的代表挡距为lD 时，此时以 lh为自变量，计算出lv0，得出代表挡距为lD 时的导线上拔临界曲线。 在该曲线的上方区域为安全区，曲线下方为非安全区。 若 i 点落在上拔区 K 点时，设 K 点至临界曲线的垂直距离为 Ivoi ，则最低温度时导线的上拔为 为了消除
14、直线杆塔的上拔现象，可采用防止摇摆角过大的有关措施，必要时也可采用轻型耐张杆塔。13.3.2. 3 13.3.2. 3 耐张绝缘子串倒挂校验耐张绝缘子串倒挂校验 定位于低处的耐张型杆塔和为抵消上拔而采用的轻型耐张杆塔，均将引起耐张绝缘子串上仰，致使部分绝缘子裙边积雨、积雪、积灰尘、污垢等，从而降低了绝缘子的绝缘强度。因此，当耐张绝缘子串在常年运行情况下时 (即年平均气温、无风、无冰），则该串绝缘子应当采取倒挂方式装设。判别耐张绝缘子串判别耐张绝缘子串倒挂的临界条件：倒挂的临界条件： 校验绝缘子是否上拔，应将年平均气温下的垂直挡距分量 l lv1v1换算为定位条件下的垂直挡距分量l l v01v
15、01 当耐张绝缘子处于倒挂临界状态时，将lvg1A=- G j代入上式,求出定位条件下耐张绝缘子串倒挂临界垂直分量为：1 根据上式相应取某一代表挡距为l D时，绘制耐缘子串的倒挂临界曲线。 直线上方为倒挂区，下方为正挂区。 校验方法：从断面图上量取垂直分量的绝对值llv01v01和挡距 l l 1 1 ，并将它们标在临界悬挂曲线图上，落在上方则绝缘子串倒挂，下方则应正挂。 13.3.2.4 13.3.2.4 悬垂串垂直荷载校验悬垂串垂直荷载校验 在山区线路中，立于高处的杆塔，垂直挡距往往比水平挡距大很多，因而导线重量可能超过绝缘子串的承载能力。为防止这种现象，须使定位后高处杆塔的垂直挡距小于绝
16、缘子串承载能力相对应的最大允许的垂直档距 。 该最大允许垂直挡距是用最大覆冰时的比载和应力最大覆冰时的比载和应力计算的，若杆塔定位后的垂直挡距换算至最大覆冰时的值大于此时最大允许挡距，则应调整杆位如仍不能解决问题，可用双串或多串绝缘子以提高其承载能力，同时对横担也应作相应的强度检查和采取补强的措施。 假设悬垂绝缘子串，在m气象条件下承受最大的垂直荷载，绝缘子串的允许垂直挡距： l l vmvm=(T-G =(T-G j mj m) /g ) /g m m A A 把m气象条件下允许的垂直挡距换算为定位气象条件下时，则定位气象条件下允许垂直挡距lv0临界曲线上方为非安全区，临界曲线上方为非安全区
17、，下方为安全区。下方为安全区。13.3.2.6 13.3.2.6 悬垂角校验悬垂角校验 弧垂或悬点高差越大，悬垂角也越大。高处杆塔垂直挡距较大时，可使导线的悬垂角超过其线夹的允许悬垂角（一般约为22），致使导线避雷线在线夹出口处产生过大的静弯曲而受损伤，因而需对其进行校验。在定位气象条件下(最高温度)，悬点两侧导线的垂直挡距为lv1和lv2，则 设悬垂线夹的允许悬垂角为，则临界条件时 曲线的下方为安全区，上方为不安全区。 若不满足要求，则需调整杆位或杆高，或采用双悬全线夹改善。 13.3.2.7 13.3.2.7 交叉跨越校验交叉跨越校验 当线路与通讯线、电力线、 河流 、铁路等交叉跨越时，导线与被跨越物之间需保持一定的安全距离。
