输电线路大跨越钢管塔的应用和结构设计_张波.pdf
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1、LOW CARBON WORLD 2023/6输电线路大跨越钢管塔的应用和结构设计张波,杨坤(四川南充电力设计有限公司,四川 南充 637000)【摘要】近年来,随着工业化进程的加速以及能源需求的不断增长,电力行业也迎来了新一轮的发展热潮。钢管塔是输电线路的关键承载构件,相较于混凝土杆塔或角钢杆塔,采用大跨越钢管塔的输电线路具有节约线路通道、抗风抗震性能好等优势,有效提高了电网的经济性、可靠性和稳定性。基于此,探讨了大跨越钢管塔在输电线路中的应用和结构设计,以期为电力行业的发展和钢管塔的应用提供有益的参考。【关键词】输电线路;大跨越钢管塔;结构设计;应用分析【中图分类号】TM753【文献标识码
2、】A【文章编号】2095-2066(2023)06-0043-030引言随着经济的发展和城市化进程的加速,越来越多的城市和地区需要大量电力供应。然而,在城市等密集人口区域,土地资源有限,传统的输电线路架设方式已经无法满足需求。为此,大跨越输电钢管塔应运而生。一般而言,大跨越钢管塔的杆塔高度可以达到数十米,甚至 100 m 以上,直接越过山洼、江河等障碍物,大大节省了电线杆塔占用面积。同时,大跨越钢管塔具有结构坚固、安全可靠等优点,以及耐腐蚀、防雷等功能,不仅可以有效保障电力输送的稳定性,而且能够在极端天气条件下保证输电线路的正常运行。因此,对于大跨越钢管塔结构设计的研究十分必要。1输电线路大跨
3、越钢管塔结构在输电线路中,大跨越钢管塔主要应用于一些高压电缆、电力铁塔等大跨越输电线路中。相对于悬空式杆塔而言,钢管塔的总重量更轻,建造和维护成本更低,在严峻的气象环境中也表现出极强的抗风能力,这些特点决定了大跨越钢管塔是一种非常理想的输电线路支架。大跨越钢管塔的结构比较简单,大多由四腿悬臂式结构组成。在该结构中,杆塔主材采用钢管,其他斜拉杆以及水平桁架由角钢构成,这样的结构使大跨越钢管塔可以承担更大的荷载压力,更好地应对极端气象环境带来的冲击。钢管塔的设计方案还涉及各个部件的材料选择和制造方式。对于大跨越结构而言,钢管的品质和焊接工艺的精度尤为重要。通常情况下,钢管选择采用 Q355B 或等
4、效钢材制作,其高强度、低合金的特性可以在不增加管杆重量的前提下保证抗风能力。钢管之间的焊接则需要严格按照国际规范进行操作,以确保焊缝的质量和均匀性1。另外,在大跨越钢管塔的生产过程中,各种机械化设备、工艺流程的精准控制也是确保其品质的关键。在对大跨越钢管塔进行设计时,除了需要着重考虑支撑能力和防风抗震性能外,还需要考虑其安装和维护的便捷性,保证线路工程的顺利进行。2大跨越钢管塔的应用大跨越钢管塔的主体结构形式可以分为两类:单跨式和多跨式。单跨式大跨越钢管塔是指一根塔杆跨越一条电力线路或江河湖面,多跨式大跨越钢管塔则是指一根塔杆跨越多条电力线路或江河湖面。在实际的应用中,多跨式大跨越钢管塔更为常
5、见,其具有较高的经济性和适应性。大跨越钢管塔的设计和制造需要考虑许多因素,包括跨越长度、塔高、荷载等。在制造大跨越钢管塔时,必须采用高质量的材料和先进的加工工艺,以确保其强度和耐久性2。大跨越钢管塔的具体应用可以分为以下 3 类。(1)跨越电力线路。大跨越钢管塔可以跨越高压、超高压甚至特高压输电线路,支撑并保护输电线路。在设计大跨越钢管塔时,需要考虑到地形、风速、雨雪等因素对输电线路的影响,确保大跨越钢管塔能够稳定地支撑输电线路。(2)跨越江河湖面。大跨越钢管塔还可以跨越江河湖面,将输电线路延伸到另一岸,这种应用场景在水路多的地区尤为常见。在建设大跨越钢管塔时,需要考虑到江河湖面的水流、波浪等
6、因素对大跨越钢低碳技术43DOI:10.16844/10-1007/tk.2023.06.051LOW CARBON WORLD 2023/6管塔的影响,采取相应的加固措施,确保大跨越钢管塔的稳定性和安全性。(3)支撑终端变电站。大跨越钢管塔还可以用于支撑终端变电站,以满足复杂的配电需求。在建设大跨越钢管塔时,需要考虑到终端变电站的重量、荷载等因素,确保大跨越钢管塔能够稳定地支撑终端变电站。除此之外,大跨越钢管塔还可以用于其他应用场景,如城市轨道交通、桥梁等工程。在这些应用场景中,大跨越钢管塔可以用来支撑线路、信号设备等。总之,大跨越钢管塔作为电力输变电领域的重要设备,具有广阔的应用前景3。随
7、着新技术的不断涌现和应用,大跨越钢管塔将会更加智能化、高效化、安全化。3大跨越钢管塔在应用中存在的问题首先,大跨越钢管塔的设计和施工需要耗费大量的时间和人力,给缩短电力工程建设周期、提高效率和降低成本带来了一定的挑战。由于大跨越钢管塔涉及多个领域,包括土木工程、机械工程、电气工程等,因此,需要协调各方面的资源和专业知识,才能保证其运行的安全性和可靠性。其次,大跨越钢管塔的运行环境复杂多变,对其抗风、抗震、抗腐蚀等性能提出了更高的要求。例如,钢管塔的高度会对钢材所受风荷载产生影响,构件的材料以及高度等因素都会影响实际荷载情况4。在风荷效应的计算过程中,不能与普通输电线路一样将风荷载系数选为定值,
8、而是要依据风洞测试情况以及高塔风振研究来合理设置风荷载系数,通常采用式(1)进行计算:z=1+vzz。(1)式中:脉动增大系数;v脉动影响系数;z振型系数;z风压高度变化系数。再次,在现代社会,人类对于环境保护的要求越来越高,这也对大跨越钢管塔的材料选择、采购、运输和安装等环节提出了更高的要求。在这样的背景下,大跨越钢管塔的制造和维护成本随之增加,增加了电力工程建设成本。此外,大跨越钢管塔在施工过程中需要进行多次组装和拆卸,具有一定的危险性。如果组装和拆卸过程中操作不当,可能会导致塔身变形或者塔身损坏,从而影响其安全性和稳定性。最后,在大跨越钢管塔的应用中,还需要解决与其他电力设备的配合问题。
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