浅谈送电线路铁塔设计的经济规划

2020-12-29胡泽平

建材发展导向 2020年21期

胡泽平

（国网江西省电力公司景德镇供电分公司，江西景德镇 333000）

1 经济档距的确定和经济规划分析

从经济角度考虑，应该控制好塔高，使得投入成本达到最低。为了计算出合理的塔高，可以假设线路在铺设过程中所经过的地段无较大的高度差，而且无其它交叉障碍物的阻碍，在此情况下，塔高h和档距x之间呈现固定的关系，在电压等级一定的条件下，线路与地面之间的安全高度、绝缘子串长度和定位裕度均被确定，且为常数（以k表示），当线路设计条件一定时，弧垂系数C随之确定，此时，塔高可以根据以下计算式求得：

为了方便确定投资数额，可以将其划分为三项：第一，导地线，其与档距不发生关系，投资数值固定，以D1表示；第二，金具和绝缘子串，其包含接地装置，通常情况下其投资与铁塔设置的数量产生关系，电压一定的情况下，单位铁塔的投资数值一定，以D2表示；第三，包含基础部分的铁塔，单位铁塔投资和塔高以及水平档距有关，在上述平坦地势的条件下，水平档距与档距数值等价，所以每基铁塔的投资数值E唯一与档距产生关系，但是二者之间存在的关系难以确定，暂且以函数式E=f（x）表示。

当送电线路总长度为L时，铁塔基数则为L/x，总投资为：

如果（2）式中的档距x为自变量，要使线路总投资Y达到最小，则此时的档距便为最经济的数值，将其代入（1）式即可计算出相应的塔高。除此以外也可将（2）式通过坐标曲线表示出来，其最低点对应的横坐标x即为经济档距。从经济档距的定义出发，水平地面的线路铺设仅需单独设计一种铁塔，将其水平档距设计成经济档距，严格按照经济档距设置铁塔位置，线路的总投资便可达到最小。实际上，铁塔设计的经济档距受到多种因素的影响，如外界环境、电压大小、金具绝缘子、所用材料等，如果根据各个因素来确定经济档距，则计算式会比较复杂，所以，在以往的设计中通常会根据经验确定出最佳经济档距［1］。

当线路需要在山区进行铺设时，实际档距长度不可能完全与经济档距相等，在地势等条件影响下，档距长度一般在100m到200m之间浮动，此时的水平档距会在150m到950m之间变化。在此情况下，如果单纯以最大水平档距设计一种铁塔，很明显，将不具备经济性。理论表明，根据不同水平档距设计铁塔，而且种类越多，工程总投资便越小，然而，设计种类过多又会给设计、施工等方面带来困难，工作量会大幅度增加，因此此方案行不通。通过对经济性和工作量进行衡量，实际工程建设中往往选择三到四种水平档距作为设计依据。然而，如何确定其中的三到四种水平档距成为本文需要讨论的问题，即送电线路铁塔设计的经济规划。

为了对铁塔进行经济设计，需要明确不同水平档距与铁塔数量的关系，在山区地带，档距长度大体上决定于地形，在铁塔的排布上，人为干预基本上不可能，因此其分布被确定下来，且具有较强的客观性。

2 具体经济规划方法

在经济规划工作中，全线铁塔的累积标准基数M和水平档距lx之间用函数表达式表示为M=f（lx），将某项工程中的塔高和相对塔重数据整理成表格并用曲线表示出来。此外，需要将塔重W和水平档距lx之间建立起联系，并绘制成相应的曲线。

按照相同的水平档距对铁塔数量进行统计，因其中包含着各种塔高，所以称其为自然基数。为了在铁塔基数和塔重之间建立联系，需要折算自然基数为标准基数。在折算过程中，选定某一塔高作为标准，将其折算系数定位1，其它塔高应该根据其与标准塔高对应的塔重关系确定折算系数。比如从有关数据中查知，在200到250m档距范围内的自然基数为5。其中27m塔高的基数为2，30m塔高基数为2，33m塔高基数为1，以36m塔高作为标准，则根据对应的折算系数可以得出此范围内档距的标准基数为：2×（0.79+0.84）+1×0.91。假设工程中要设计m种类型的直线塔，其中水平档距为l1、l2......lm，从M=f（lx）中的表格或直线中可以查得每种直线塔对应的标准基数，又可通过塔重W与水平档距lx之间的关系曲线中得知相应的塔重。M种直线塔使用的钢材总质量为Wm（Mm-Mm-1）+Wm-1（Mm-1-Mm-2）+......W1（M1-M0），其中Mm为全线铁塔的总基数，对于某种设计规划而言，其为固定值，在m种直线塔中出现的最大水平档距lm对应的塔重为Wm，其也为常数，所以Wm×Mm便为常数。将上式中Wm×Mm项提取出来最终整理得到：ΣW=WmMm-T，要想达到最佳经济效果，式中的ΣW应最小，则T必定最大，通过函数求导和作图法便可求得相应的水平档距。当m为固定值时，能够确定最经济的铁塔设计方法，将其代入上式便可计算出最小的ΣW。为了降低求解难度，可以通过M和水平档距lx与W和水平档距lx关系中求解W和M之间的关系，由于M=f（lx）和W=f（lx）对应的函数曲线中只有一个自变量，所以只要知道M、W、lx三者之一便可确定另外两个量，所以W=f（M）曲线也为单个自变量函数，因此在给定全线铁塔累积标准基数M的情况下便可求出钢材料的总质量W［2］。