刘广登

摘 要：输电线路杆塔的结构在架空高压的输电线路中占有重要地位，输电线路杆塔结构优化设计能提高整个输电线路建设的水平。针对110 kV输电线路导线对地安全距离不足，进而造成线路事故等问题，提出了一种新的改进设计，取得了良好的效果。

关键词：输电线路；杆塔；绝缘子串；导线

中图分类号：TM753 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.076

输电线路担负着输送和分配电能的重要任务，是电力系统的一个重要组成部分，而在整个电网线路中，输电杆塔占据着极其重要的地位。输电线路杆塔结构是电力架空线路设施中特殊的支撑结构件，是导线、地线、绝缘子串和基础的联结纽带，其结构设计将直接影响到整个电网线路的正常、穩定、安全运行。因此，对于输电杆塔的设计应给予重视。由于我国地域广阔、地形复杂，且输电线路中的杆塔施工部分是一项多工种、多专业的复杂工程，如何对输电杆塔进行科学、合理、有效的设计是保证电网可靠、安全运行的一大关键问题。

1 杆型结构改进设计思路和分析

1.1 直线杆型的基本结构

以Z-18杆型为例，其结构如图1所示。杆型采用φ230上、下2段拔稍双杆，呈水平排列布置，无横梁（叉梁）型式，杆型高度为18 m，适用于LGJ-150型导线。拉线使用4根GJ-70钢绞线对地夹角60°布置，杆塔基础采用底盘、拉盘直埋基础方式。

杆塔上部由导线铁横担HZC-450-1（总长9 m，总重150.5 kg），1根横拉杆及4根斜拉杆（拉杆为φ16钢筋及调节螺栓等）组成。

1.2 杆塔改进思路及设计

在不进行导线驰度调升的情况下，满足导线驰度对地安全距离要求最简便的方法是增大导线呼称高度，以提升导线悬挂高度，因此，需要对杆塔上部导线铁横担及横拉杆、斜拉杆组件进行改进设计。由于导线铁横担及横拉杆均有穿钉与电杆成整体结构，因此，通过提高导线铁横担及横拉杆安装高度，增大导线呼称高度以提升导线悬挂高度的办法不可行。

杆塔改进的原则为：双杆布置形式、杆塔基础及拉线基础、拉线悬挂及布置形式、杆塔电气性能、机械性能及整体结构稳定性保持不变，只通过提高导线悬挂高度和改变导线悬挂的方式改进，并提升避雷线悬挂点。

选用实心复合横担、复合绝缘子替代悬挂导线的铁横担及横拉杆、斜拉杆等组件，采用“边相复合横担+中相悬式复合绝缘子”的方式悬挂导线。两个边相各选用1只复合横担+1只棒形悬式复合绝缘子呈“∠”形布置。复合横担水平安装，固定在电杆适当高度，起到原边相导线铁横担的作用，用于支撑导线；棒形悬式复合绝缘子起斜拉杆的作用。中相选用2只棒形悬式复合绝缘子呈“V”形布置，并在杆塔顶端加装铁横梁，用于固定“V”形绝缘子串。为了保证杆塔整体的稳定性，在杆塔中部加装了铁横梁，以防止杆塔扭曲变形。改进设计后杆塔整体结构呈“H”形，如图2所示。

在边导线保护角的核算中，应提高架空避雷线悬挂高度，将双避雷线悬挂点上移。规程规定：杆塔上避雷线对边导线的保护角一般为20°。使用复合横担后，导线悬挂点升高，保护角变小，为使其保护角满足防雷要求，应加长避雷线支架或缩短导线横担长度，但缩短导线横担长度无法满足电气绝缘间隙的要求。

由于杆塔采用对称双避雷线，中导线位于2避雷线中央，因此，不必对中导线的保护角进行核算，只需考虑边导线。按照避雷线支架安装高度为2.7 m，复合横担安装在原导线铁横担横拉杆位置以上1.5 m处核算，边相导线保护角在避雷线保护范围内，导线悬挂高度约提升3.2 m。

1.3 稳定性分析

杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分，主要对线路杆塔起稳定作用，防止杆塔在导线自重、风载、覆冰、断线张力等垂直荷载、水平荷载及其他外力作用下发生拔出、下压、倾覆等情况。

改进设计后的杆塔承受的风荷载、覆冰荷载及导线避雷线张力等可变荷载没有变化，但承受的杆塔自重荷载、导线避雷线绝缘子金具的重力等永久荷载会因导线铁横担及拉杆等的取消而变小，即减小了垂直于地面方向的荷载，因此，作用于杆塔上的所有重力荷载（垂直荷载G）变小。

杆塔改进设计后其整体结构和形式没有改变，杆塔、拉线基础也没有变动，因此，杆塔的稳定性也没有改变。

2 复合横担、复合绝缘子设计

复合横担、复合绝缘子由连接底座、护套、芯棒、伞裙和挂头五部分组成。连接底座是金属材料经加工焊接而成的，其复合横担与杆塔金具的连接部件承受着复合横担在运行过程中各种力作用下的弯曲负荷；护套、芯棒、伞裙的功能、材料及工艺制作与棒形悬式复合绝缘子基本相同；挂头采用铸铝件并具有拉环，直接与导线绑扎固定。

根据杆塔结构与导线悬挂纵向点上移安装，维持原杆型结构尺寸不变的原则，选取产品的技术参数如下：①复合横担。结构高度1 580 mm，绝缘距离1 260 mm，质量21.5 kg，芯棒直径60 mm。固定导线端部有拉环与斜拉绝缘子U形端头配合使用。②复合绝缘子。结构高度1 490 mm，绝缘距离1 260 mm，芯棒直径18 mm，质量4.8 kg，两端采用U形金具。③避雷线选择使用2.7 m的槽钢铁帽支架支撑。

复合横担、复合绝缘子的材料选用与制作需按照相关文献的技术要求进行，并应完成机械、电气性能和相关形式的试验。

3 试验及挂网的运行情况

2004-05，在110 kV孤五线15号、34号、40号、41号4基杆塔进行了试点施工试验，使用FHD-110/10（带拉环）复合横担，改“导线铁横担+3只复合（瓷）绝缘子”为“2只复合横担+4只复合绝缘子”的组合形式，一般可使导线悬挂点提高3.0～4.5 m，很好地解决了导线驰度与构筑物的安全距离不足的问题，减小了杆塔上部的荷载。经过10年的试验运行，效果良好。目前，在该110 kV输电线路上已有65基杆塔和130支复合横担在网运行。

4 杆塔新结构的优点与改进建议

4.1 新结构优点

4.1.1 丰富了杆型型式

杆塔使用复合横担简化结构设计，110 kV双杆取消了导线铁横担，减小了杆塔上部荷载，优化了杆塔结构，丰富了线路杆型。同时，110 kV双杆线路导线使用复合横担与复合绝缘子悬挂，具有很高的实用价值。

4.1.2 降低了线路改造成本

使用复合横担、复合绝缘子与原先采用增加杆塔等方式处理交叉跨越问题相比，有效利用了狭窄的走廊，降低了杆塔高度，施工简便易行，可节约大量的人力、物力和财力。

4.2 优化定型结构

大截面导线绑扎会在运行中埋下隐患，因此，横担挂头须采用上、下2个拉环，并改变导线绑扎形式，用线夹固定导线并悬挂于挂头下拉环；杆塔中部加装的固定铁横梁应采用槽钢或工字钢。

5 结束语

综上所述，输电线路中的杆塔是现代电网中的不可缺少的重要支点，因此，在杆塔的结构设计上是否科学、合理、规范将直接影响着输电线路的安全性、经济性和运行可靠性。本文以直线杆Z-18杆型为例，使用“2只复合横担+4只复合绝缘子”组合形式对线路杆塔结构进行了改进设计，通过简化原有杆塔结构，提升了导线悬挂高度，调整了交叉跨越距离，满足了导线对地安全距离的要求，且施工简便、成本费用低廉。此外，还对杆塔新结构提出了进一步的改进措施。如果相关工作人员的运行维护经验尚有不足，则需要其在施工实践中积累经验。该设计的运行年限有待研究，以确定合理的运行时间。

参考文献

[1]沈强.110 kV输电线路杆塔基础设计要点分析[J].企业改革与管理，2014（11）.

[2]彭艺全.110 kV输电线路设计关键点探讨[J].科技与创新，2015（07）.

[3]何海林.探讨110 kV输电线路杆塔基础设计的技术要点[J].建材与装饰，2016（12）.

〔编辑：张思楠〕