输电线路铁塔塔型基本结构知识Word文档下载推荐.docx
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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《110kV~750kV架空输电线路设计规范》GB50545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。
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，导线呈三角形布置（单回路）或者垂直布置（双回路或多回路）。
该塔受力面大，承重力强，一般用于耐张塔，适用于平原带、山区、农田。
图2.18鼓形塔图2.19羊角塔
7）景观塔
a）大地巨人景观塔：
如图2.20所示，冰岛国内的一组输电杆塔被设计成为“大地巨人”的人形输电塔。
钢铁巨人铁塔的姿态时根据周围环境设定的。
当相连接的电线爬上山坡时，巨人铁塔会改变姿势模仿人爬山的动作。
有的双手高举，有的蹲着，巨人铁塔通过不同的姿态表现了场所所具有的特殊的空间感。
用X、Y、Z轴固定铁塔主要部分的位置以后，在辅助部分的手臂和头部等位置做点变化，即可演绎出美妙且有意义的多种姿势。
也可以安装向同一个方向或反方向走路的铁塔，或擦肩而过相互凝视，或躬身屈膝表示敬意等多个巨人铁塔。
b）吉祥物景观塔：
如图2.21所示，俄罗斯加里宁格勒州的一座38米高的杆塔被设计成了世界杯足球赛吉祥物，电力版扎比瓦卡，俄语意为“进球者”。
c）米奇景观塔：
如图2.22所示，美国迪士尼乐园附件的输电塔，运用了抽象的形态设计，神似迪士尼的标志米老鼠，留给观者无穷的想象空间。
d）岗巴羊景观塔：
在我国西藏日喀则市吉隆县境内，阿里和藏中电网联网工程中，国网西藏电力、中国能建等为了提升输电铁塔与西藏人文、自然景观的适配度，结合实际，尊重民俗、美化风景，设计了具有浓郁西藏特色的景观塔，不但保护了当地自然景观风貌，还给人以美的视觉享受。
如图2.23所示。
图2.20大地巨人景观塔图2.21吉祥物景观塔
图2.22米奇景观塔图2.23岗巴羊景观塔
5.紧凑型塔
紧凑型输电线路是通过对导线的优化排列，缩小相间距离、将三组导线置于同一塔窗内，三相导线间无接地构件，增加相分裂根数，减少波阻抗、增加电容、大幅度提高自然输送功率，有效压缩电走廊的一种输电技术。
紧凑型塔如图2.24所示。
图2.24紧凑型塔
四、杆塔设计原则
1.杆塔型式
杆塔的外形规划与构件布置应安装导线和地线排列方式，并应以结构简单、受力均衡、传力清晰、外形美观为原则，同时应结合占地范围、杆塔材料、运行维护、施工方法、制造工艺等因素在充分进行优化的基础上选取技术先进、经济合理的设计方案。
2.杆塔使用宜遵守以下原则：
1）对不同类型杆塔的选用，应依据线路路径特点，按照安全可靠、经济合理、维护方便和有利于环境保护的原则进行.
2）在平地和丘陵等便于运输和施工的非农田和非繁华地段，可因地制宜地采用拉线杆塔和钢筋混凝土杆。
3）对于山区线路杆塔，应依据地形特点，配合不等高基础，采用全方位长短腿结构形式。
4）对于线路走廊拆迁或清理费用高以及走廊狭窄的地带，宜采用导线三角形或垂直排列的杆塔，并考虑V型、Y型和L型绝缘子串使用的可能性，在满足安全性和经济性的基础上减小线路走廊宽度。
轻、中冰区线路宜结合远景规划，采用双回路或多回路杆塔；
重冰区线路宜采用单回路导线水平排列的杆塔；
城区或市郊线路可采用钢管杆。
对于悬垂直线杆塔，当需要兼小角度转角，且不增加杆塔头部尺寸时，其转角度数不宜大于3°
。
悬垂转角杆塔的转角度数，对330kV及以下线路杆塔不宜大于10°
；
对500kV及以上线路杆塔不宜大于20°
3.杆塔结构基本规定
1）长期荷载效应组合（无冰、风速5m／s及年平均气温）情况，杆塔的计算挠度（不包括基础倾斜和拉线点位移），应符合表4.1的规定：
表4.1杆塔的计算挠度（不包括基础倾斜和控制点位移）
注：
1h为杆塔最长腿基础顶面起至计算点的高度，h1为电杆拉线点至基础顶面的高度。
2根据杆塔的特点，设计应提出施工预偏的要求。
3）钢结构构件允许最大长细比应符合表4.2的规定：
表4.2钢结构构件允许最大长细比
3）拉线杆塔主柱允许最大长细比应符合表4.3的规定：
表4.3 拉线杆塔主柱允许最大长细比
4）杆塔铁件应采用热浸镀锌防腐，或采用其他等效的防腐措施。
腐蚀严
5）重地区的拉线棒尚应采取其他有效的附加防腐措施。
5）受剪螺栓的螺纹不应进入剪切面。
当无法避免螺纹进入剪切面时，应按净面积进行剪切强度验算。
6）受拉螺栓及位于横担、顶架等易振动部位的螺栓应采取放松措施。
靠近地面的塔腿和拉线上的连接螺栓，宜采用防御措施。
五、铁塔构造
1.基本构造
1）构件接头采用对接；
不同规格的构件对接时，应以外边缘对齐，接头螺栓排列在各自准线上；
2）主材接头设置在节点时，上、下段斜材的准线应交于各自主材准线（如铁塔瓶口、塔身变坡处），如图所示：
3）焊接构件应以斜材重心线交于主材的外边缘或主材的重心线；
4）斜材与主材准线相交方式，应按下列方法确定：
a）主材为单排螺栓时，可用各自的准线交于一点或斜材准线不能交于一点则尽可能交于主材外边缘，如图所示：
b）主材为双排螺栓时，斜材准线应交于主材第一排准线或斜材准线不能交于主材第一排准线则尽可能交于主材外边缘，如图所示：
5）斜材与补助材宜直接与主材连接；
6）制弯构件，选择顺序应为连接板、短构件、长构件；
7）热镀锌构件长度不宜超过10米（可根据加工厂锌锅长度适当加长），宽度不宜超过0.75米；
8）两构件连接面间的夹角大于2°
时，构件应局部开、合角或制弯（如隔面主材等）；
9）构件间连接，出现空隙时应设置垫圈或垫板（当垫圈数量超过2个或8mm时应采用垫板）；
10）横担悬臂部分超过3m，应采用预拱，横担预拱值可根据实际外荷载在无风情况下的验算查看其位移，一般可取横担悬臂长度的1/50~100；
11）塔腿各主材应设置一个接地孔（孔径17.5mm），离基础顶面距离宜为0.5～1.0m；
2.螺栓排列
1）角钢准线
肢宽（mm）
基准线（mm）
第一排心线（mm）
第二排心线（mm）
R弧（mm）
∠40
20
5
∠45
23
∠50
25（28）
5.5
∠56
28（32）
6
∠63
30（36）
7
∠70
35（40）
8
∠75
38（40）
9
∠80
40
∠90
45
10
∠100
50
12
∠110
55
∠125
60
90
14
∠140
70
100
∠160
80
65
115
16
∠180
130
∠200
75
140
18
1根据需要，角钢准线需多排，则标出准线位置。
2当采用多排准线时，螺栓间距必须满足2.5倍的螺栓直径。
3括号内数字用于当其他构件与本角钢搭接需切角时，角钢上连接孔所使用准线值。
2）螺栓间距、边距按下表：
螺栓
直经
构件孔径
螺栓间距
边距
单排
双排
端距
轧制边距
切角边距
M12
Φ13.5
≥17
≥18
M16
Φ17.5
25
≥21
≥23
M20
Φ21.5
30
≥26
≥28
M24
Φ25.5
120
≥31
≥33
3）主材螺栓接头螺栓排列，应按左高右低布置：
型式有内包钢，则开孔顺序两端相同。
3.接头
1）构件接头采用螺栓连接；
2）两角钢间隙采用10mm；
3）接头为单剪连接时，采用外包角钢，外包角钢的面积应不小于被连接角钢面积的1.3倍，被连接角钢规格不同时，应取其大的规格；
4）接头为双剪连接时，采用内包角钢外贴板（如图所示），内包角钢和外贴板的面积和应不小于被连接角钢面积的1.3倍。
下表中推荐了内包角钢及外贴板均为最小规格，如外贴板的宽度为准线间距加两倍的边距之和大于给定值，则按实际宽度取用。
主材规格
Q355
内包角钢规格
外贴板规格
外包角钢规格
L140*10
L125*8
-8*125
L160*12
L140*12
L160*14
-10*140
L180*14
L180*16
L180*12
L160*10
-10*160
-12*160
L200*14
L200*16
L200*18
-14*160
L200*20
-14*180
L200*24
-16*180
5）接头位置应尽量靠近节点；
6）主材接头螺栓数量每端不得少于6个，斜材接头螺栓数量每端不得少于4个；
交叉斜若需开断，开断位置设在交叉点的上部。
4.节点
1）节点构造力求简单、减小偏心，钢板外形应便于裁切；
2）制弯构件应在结构图的构件明细表内注明；
3）当构件需采取切肢或压扁中间留2mm间隙时，应优先采用切肢；
4）构件切肢量的大小应视其位置而定，一般进入角钢圆弧内r/3及以下者可不切肢，进入角钢圆弧内r/3以上者应按切肢量定出尺寸；
5）角钢背切肢时，切肢数值按下表采用：
角钢肢宽
应切数值
角钢展开图
50以下
b/2
75以下
100以下
35
160以下
6）螺栓最大、最小容许距离按下表采用：
名称
位置与方向
最大容许距离（取两者较小者）
最小容许距离
中心间距
顺力线方向
12d或18t
2.5d
螺栓中心至构件边缘距离
4d或8t
1.5d
垂直力线方向
切割边
1.45d
轧制边
1.25d
5.节点板
1）节点板的有效宽度
杆件内力N通过连接件在节点板内按照某一应力扩散角传至连接件端部与N相垂直的一定宽度范围内，该一定宽度范围即节点板的有效宽度。
根据国内外经验应力扩散角均取30°
2）当节点板的自由边长度lf与节点板厚度t之比lf/t＞60*（f/fy）0.5时，此时应沿自由边加强，优先采用卷边处理，或焊加加强板，如图所示：
对于交叉斜材，当只有一根斜材能搭接在主材上时，用外贴材搭接，内贴材负出。
3）单面连接的受拉构件端头螺栓处理：
（如边横担上平面主材、酒杯塔曲臂内主材等）端距取2d、螺栓间距适当放大、螺栓准线距离靠近角钢重心线；
4）节点板厚度应等于或大于斜材或横材肢厚，当斜材长细比≤120时，节点板应加厚1~2mm。
6.腿部与基础连接
1）当采用地脚螺栓连接时，塔脚布置应符合以下要求：
a）主材和斜材的准线的交点应在座板的下平面；
b）当主材为单角钢时，基础主柱中心线应与主材重心线重合；
c）当主材为组合构件时，基础主柱中心线即为该组合构件的中心线；
当采用插入角钢时，应使插入角钢的重心线与基础主柱中心相重合；
6.脚钉
1）脚钉一般情况下应安装在右主材（D腿）上，从基础顶平面上约1.5米处开始至塔顶0.5米处，在一根主材两肢上交替安装，间距在0.45米左右；
2）酒杯型、猫头型塔（含直线、转角塔）的头部脚钉应左右对称布置，即在头部主材的A、D腿上布置脚钉；
3）干字型、羊角型、鼓型、伞型转角塔，下横担下平面以下脚钉安装在内角侧的D或B腿上，其上安装在外角侧或无跳线侧，与下部脚钉按左右对称的主材上；
4）脚钉型式可采取“弯钩”或“踏板”，具体采用可根据工程实际而定；
5）脚钉置换受力螺栓时，脚钉级别与螺栓级别一致；
6）脚钉的布置型式在结构图及总图中应一致，表达清楚。
7.组合角钢垫板及缀板型式：
组合角钢垫板距离不应大于下表数值：
组合型式
2L63
2L70
2L75
2L80
2L90
2L100
2L110
2L125
2L140
2L160
2L180
2L200
750
860
900
970
1080
1200
1330
1520
1700
1960
2200
2420
490
550
580
620
700
770
850
980
1100
1260
1410
1560
1）
型式垫板间距受压不大于40Rx；
受拉不大于80Rx；
2）
型式垫板间距受压不大于40Ry0；
受拉不大于80R
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