杆塔的形式和特点的分析介绍

特高压线路杆塔形式的选择首先应满足线路大功率电力输送、电气间隙安全、结构高可靠度的要求，除了考虑杆塔结构本身的技术经济合理性外，还应综合考虑线路走廊资源、通道清理、导线空间布置对外界的电磁环境影响、线路防雷、防风偏、防污闪、防冰闪、防盗等特性以及杆塔材料的采购加工、施工安装和建成后的运行维护等诸多因素。

目前特高压线路杆塔形式主要有单回路和双回路两种，随着特高压线路建设逐渐深入到经济高度发达、走廊资源稀缺的东部沿海地区，还将出现特高压线路与超高压线路同塔多回架设情况，如淮南—南京—上海特高压交流线路将研究1000kV与500kV同塔四回路建设方案。

27.8.1.1　单回路铁塔型式

在外形结构上，单回路直线塔一般分为两种类型。第一种型式为拉线塔，主要有拉V塔、拉门塔和拉猫塔等；第二种型式为自立式铁塔，一般采用三相导线水平排列的酒杯塔和三角排列的猫头塔[1]。单回路耐张转角塔则基本以三角排列的干字型塔为主。

拉线塔结构型式简单，单基杆塔耗材少，工程造价低。但拉线塔占地范围较大，无论是在山区还是平原地区使用都且易受限制，因此一般在中国特高压输电线路工程中较少采用。

广泛采用的单回路塔型主要有酒杯塔和猫头塔（如图27-16所示）。两种塔型各有优缺点，酒杯塔的三相导线呈水平排列，横担长度比猫头塔要长，因而线路所占的走廊较宽；而猫头塔三相导线呈三角排列，中相导线要抬高近20米，导致铁塔的负荷增加，塔重要比水平排列重5%～10%。为此，需针对工程具体情况选择酒杯塔或猫头塔。一般来说走廊要求不严、拆迁量不大的山区线路，为了降低工程造价，宜采用酒杯塔，而平丘地区走廊相对拥挤，拆迁量较大，宜采用猫头塔。

图27-16　已建成投运的中线特高压1000kV单回输电线路

综合考虑线路走廊宽度对民房拆迁的影响、塔材指标等因素，工程设计中推荐的单回路酒杯塔和猫头塔一般采用中相V串、边相I串的悬垂绝缘子串布置型式。

针对山区线路经过坡度较大区域，铁塔使用高度易受上山坡侧边导线对地距离控制，而下山坡侧导线对地距离高，容易受到雷电绕击的情况，可以考虑采用“下”字型新型边坡直线塔，与酒杯塔相比降低了下山坡侧导线对地高度，减小了雷电绕击概率。该种塔型已在浙北—福州特高压交流线路的局部区段进行了应用。两者对比如图27-17所示。

图27-17　酒杯塔与下字型塔对比(www.xing528.com)

对于单回路耐张转角塔，大多选用的是干字型塔。这种塔型由于结构简单，受力清晰，占用线路走廊也窄，而且施工安装和检修也较方便，在国内外各级电压等级线路工程中大量使用，积累了丰富的运行经验。

图27-18　双回路塔头布置型式

27.8.1.2　双回路铁塔型式

1000kV双回路塔头形状按回路布置方式主要可分为垂直布置和三角形布置。与垂直布置方式相比，采用三角形布置可降低塔高约20m，但是走廊宽度约需增加40m，经初步估算，无论在经济效益指标还是在社会效益、环境效益等方面，三角布置都不具有优势，因此工程中一般不推荐采用。

目前采用三相导线垂直布置的杆塔型式主要有鼓型（中相横担最长）和伞形（下相横担最长）两种，均可以满足I型悬垂绝缘子串和V型串的使用要求。I型绝缘子串具有结构简单，施工、运行方便的优点，而且直线塔横担长度较短；V型绝缘子串对导线的风偏有抑制作用，其走廊宽度要小于I型串直线塔，为此可以减少房屋拆迁、树木砍伐等，但其导线横担长，杆塔层间距增大，因此铁塔单基重量较重。对于1000kV特高压输电线路，采用V型绝缘子串时，两回线路相间距离减小，压缩了线路走廊，但为了满足无线电干扰和可听噪声等电磁环境要求，需要更换大截面导线，或者加大线间距离和提高对地距离，在这种情况下工程总体投资将会增加较多。具体采用何种型式，需根据工程所在区域的情况，经综合技术经济比较后确定。1000kV皖电东送、浙北—福州特高压交流线路工程双回路均采用了垂直排列伞形布置直线塔，导线绝缘子串采用I型串。

27.8.1.3　杆塔结构特点

特高压杆塔结构是一种由几何体组成的格构式组合，构筑几何体的基本元素是构件。杆塔结构优化设计的目的是通过合理的构件布置方案选择，使得构件在满足强度、稳定及变形的基础上得到充分利用，满足杆塔结构外形美观、受力均衡、造价经济的要求。

根据特高压线路杆塔的受力特点，双回路杆塔一般按照钢管塔设计，单回路杆塔一般按照角钢塔设计。随着大规格角钢（肢宽220mm、250mm，甚至300mm）的应用，双回路杆塔也可按照角钢塔设计，但是较钢管塔相比，塔重一般比钢管塔重30%以上，因此，经济性还需进一步优化。双回路钢管塔塔身主、斜材和横担主材一般采用钢管，其余斜材和辅助材可根据结构布置合理采用角钢或钢管。

双回路杆塔采用钢管后焊接工作量将大大加大，采用钢管塔结构应充分考虑原材料供应、制造产能、加工工艺等国内现状，也需要吸收国外钢管塔结构的一些先进的设计理念和成熟的构造型式。

钢管塔设计采用梁—杆模型进行计算，即将主材作为梁单元，斜材及其他杆件作为杆单元建模。如采用杆系模型进行钢管塔设计，应对主材预留10%～15%的设计裕度，以反映杆端弯矩对主材强度的影响。

角钢塔设计采用杆系模型进行计算，即所有杆件只承受轴力，不考虑杆端弯矩。对于单肢角钢塔（含大规格角钢），按常规方法进行计算选材；对组合角钢塔的主材，预留5%～10%的设计裕度，以反映分肢受力不均对主材稳定性的影响。