华东±1100kV特高压直流输电线路工程杆塔设计原则-----------------------作者：-----------------------日期：准东-华东±1100kV特高压直流输电线路工程杆塔设计原则国家电网公司直流建设部二○一五年十月目录1 工程概况12 技术标准和规程规13 电气条件23.1气象条件组合23.2导地线方案及参数163.3计算用最大风速183.4空气间隙183.5极间距取值193.6绝缘子串型及参数203.7导地线布置方式293.8防雷保护294 杆塔型式和杆塔规划304.1杆塔型式304.2杆塔规划305 荷载计算555.1导地线风荷载计算555.2绝缘子及金具荷载565.3杆塔荷载条件575.4电气荷载表585.5杆塔荷载计算585.6荷载组合626 杆塔设计646.1构造要求646.2杆塔材料的使用666.3特殊杆塔设计706.4铁塔与基础连接设计72附录1 角钢构件轴心受力强度与稳定计算75附录2 耐塔45度大风工况计算77附录3 铁塔计算工况组合80表110MM冰区悬垂直线塔计算工况汇总80表210MM冰区悬垂转角塔计算工况汇总81表310MM冰区耐塔计算工况汇总82表410MM冰区加强型悬垂直线塔计算工况汇总84表515MM中冰区悬垂直线塔计算工况汇总85表615MM中冰区悬垂转角塔计算工况汇总86表715MM中冰区耐塔计算工况汇总88表8单极终端塔计算工况汇总90表9重冰区悬垂直线塔荷载组合93表10重冰区耐塔荷载组合941工程概况准东-华东±1100kV特高压直流输电线路工程起于准东五彩湾换流站，止于皖南换流站，输送容量12000MW。
线路航空直线长度2997.1km，初设路径全长约3324.143km（含长江大跨越3.143km），曲折系数1.11。
线路途经、、、、、六省区，其中境约614km，境约1282.5km，境约187.5km，境约404km，境约530.5km，境约305.643km。
沿线海拔0m～2400m之间，地形比例为：平地46.1％，丘陵21.1％，一般山地18.8％，高山大岭4％，河网/泥沼5.2％，沙漠4.8％。
设计基准风速取27m/s、29m/s、30m/s、31m/s、32m/s、33m/s、36m/s、37m/s、38m/s、41m/s、43m/s等十一种。
设计覆冰取5mm、10mm、15mm、20mm、30mm五种。
本工程在5mm、10mm冰区平丘地段采用8×JL/G3A－1250/70钢芯铝绞线；10mm冰区山区、15mm、20mm（重）冰区段采用8×JL/G2A－1250/100钢芯铝绞线，30mm冰区采用8×JLHA4/G2A－1250/100钢芯中强度铝合金导线。
地线一根地线采用JLB20A-240铝包钢绞线，另一根地线采用OPGW-240复合光缆。
长江大跨越导线采用6×JLHA1/G4A-900/240特强钢芯高强铝合金绞线。
复合架空地线采用OPGW-300。
2 技术标准和规程规包含但不仅限于下述技术标准和规程规适用于本工程的结构设计：（1）《±1100kV直流架空输电线路设计规》（报批稿）（2）《建筑结构荷载规》（GB50009-2012）（3）《钢结构设计规》(GB50017-2003)（4）《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》（DL/T5154-2012）（5）《重覆冰架空输电线路设计技术规程》（DL/T5440－2009）（6）《输电线路铁塔制图和构造规定》（DL/T5442-2010）（7）参照执行《110kV～750kV架空输电线路设计规》（GB 50545-2010）、《±800kV直流架空输电线路设计规》（GB50790-2013）及其他有关规程、规、技术规定和参考资料（8）关于印发《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》的通知(国家电网生技[2012]352号)（9）《国家电网公司“两型三新”线路设计建设导则》（国家电网基建[2009]26号）（10）《工程建设标准强制性条文》（电力工程部分）（11）《输变电工程建设标准强制性条文实施管理规程》（12）参照执行锡泰、上山、酒湖、灵绍等±800kV特高压直流输电线路工程的杆塔设计原则、研究成果及会议纪要等。
（13）本工程相关专题研究报告。
3电气条件3.1 气象条件组合根据沿线气象台的统计资料、风压分布图及附近电力线路运行、设计经验，确定本工程一般线路段气象条件组合如下表所示：表3.1-1全线气象条件一览表.专业. .专注..专业. .专注..专业. .专注..专业. .专注.2）雷电过电压工况的气温宜采用15℃，当基本风速折算到导线平均高度处其值大于等于35m/s 时雷电过电压工况的风速取15m/s，否则取10m/s；校验导线与地线之间的距离时，应采用无风、无冰工况。
3）操作过电压工况的气温可采用年平均气温，风速取基本风速折算到导线平均高度处值的50％，但不宜低于15m/s，且无冰。
4）带电作业工况的风速可采用10m/s，气温可采用15℃，且无冰5）大跨越设计冰厚，除无冰区段外，宜较附近一般输电线路的设计冰厚增加5mm。
. .地线设计冰厚应较导线增加5mm；不平衡力系数取值按导线所在冰区执行；导地线配合及地线机电施工图等电气方面不增加5mm；地线增加5mm 冰，仅针对地线支架强度设计而言，即水平、垂直、纵向荷载按增加5mm 冰计算。
3.2 导地线方案及参数本工程常规线路导线在5mm、10mm冰区的平丘地形采用8×JL1/G3A-1250/70钢芯铝绞线，5mm、在10mm冰区山地及15mm、20mm冰区采用8×JL1/G2A-1250/100钢芯铝绞线，30mm冰区采用8×JLHA4/G2A－1250/100钢芯中强度铝合金导线。
导线分裂间距550mm。
长江大跨越段采用6×JLHA1/G4A-900/240特强钢芯高强铝合金绞线，分裂间距暂取550mm。
注：参数以最终招标为准。
设计拉断力均取额定拉断力的95%。
常规线路段地线采用LBGJ-240-20AC铝包钢绞线和一根OPGW-240复合光缆；大跨越地线采用两根OPGW-300复合光缆。
表3.2-2地线参数表20℃直流电阻（/km）弹性模量（MPa ） 147220 162000 170100 线膨胀系数（×10－6/℃）13.0 13.0 12.0 额定拉断力（kN ）288.89299.6432.7注：1）地线参数按国网招标标准物料参数。
2）OPGW 光缆参数为暂定参考值,以最终招标为准。
光缆的力学特性与一般地线相似，在计算荷载时，水平荷载、垂直荷载及纵向力均按普通地线增加10%考虑。
3.3 计算用最大风速3.3.1 设计基本风速的基准高度为10m ，重现期为100年。
风压高度变化系数z 按《±800kV 直流架空输电线路设计规》的规定取值。
3.3.2 一般线路导线平均高度取40m ，地线平均高取65m ，导、地线力弧垂计算时分别采用40m 和65m 高的风速值。
3.3.3 塔头设计时风压不均匀系数按下表确定。
表3.3-1 风压不均匀系数()3.3.4 校验塔头间隙时风压不均匀系数 随水平档距不同按下表取值。
表3.3-2 风压不均匀系数随水平档距变化取值水平档距（m ）≤200 250 300 350 400 450 500 ≥5500.800.740.700.670.650.630.620.613.4 空气间隙3.4.1 悬垂塔不同海拔空气间隙要求如下表所示（操作过电压倍数分别按取1.5和1.58考虑）基本设计风速(m/s) V<20 20≤V<27 27≤V<31.531.5≤V<36V ≥36 塔头设计（摇摆角计算）1.00 0.75 0.61 0.61 0.75 （计算杆塔荷载） 1.00 0.85 0.75 0.70 0.70 c （杆塔荷载）1.001.101.201.301.30表3.4-1 空气间隙表护和绝缘配合研究专题》最终结论为准。
3.4.2 耐塔跳线空气间隙暂取1.1倍的间隙值。
3.4.3 间隙裕度（1）悬垂塔、耐塔间隙裕度：对横担下平面取300mm，对塔身取350mm；（2）裕度为电气、结构的总裕度。
3.4.4 规划耐塔间隙时，跳线型式按笼式硬跳线考虑。
3.4.5 悬垂塔小弧垂悬垂塔间隙圆小弧垂参考取值，平地塔：1型取0.40m，2型取0.45m，3型取0.50m，4型取0.60m。
山地塔：1型取0.7m，2型取0.8m，3型取0.9m，4型取1.0m，5型取1.2m，6型取1.3m。
导线操作过电压风偏角统一取15°。
3.5 极间距取值3.5.1 直线塔极间距按下表取值悬垂直线塔极间距离不受可听噪声等电磁环境因素控制，悬垂直线塔最小极间距由塔头空气间隙、绝缘子串长及V串夹角控制。
轻、中冰区直线塔极间距参照下表取值，重冰区极间距由绝缘子串长控制：表3.5-1 轻、中冰区直线塔最小极间距离注：1、此表针对27m/s风速，直线塔绝缘子串V串夹角75°条件。
当风速大于27m/s、V串夹角增大时，极间距离要根据表3.5-2适当增大。
2、此表计算过程中塔身宽度取4.2m，当实际塔身宽度不同时，应调整最小极间距离。
3.5.2 耐塔极间距离海拔1000m及以下可听噪声限值45dB（A）、海拔1000m以上可听噪声限值50dB（A）控制的耐塔最小极间距离均为22m。
3.5.3 F型塔极间距根据串长和空气间隙确定。
3.6 绝缘子串型及参数轻、中冰区导线悬垂串、跳线串均采用复合绝缘子；重冰区导线悬垂串及跳线串采用盘形绝缘子；耐串均采用盘型绝缘子。
3.6.1 绝缘子参数根据特高压直流复合绝缘子在弱憎水性下的人工污秽试验结果，伞型采用一大二小伞型，对弱憎水性表面的复合绝缘子，考虑以往工程已采用过的复合绝缘子规格，本工程不同污秽等级下所用的复合绝缘子长度见表3.6-1。
表3.6-1 不同海拔高度复合绝缘子技术参数表耐绝缘子片数见下表：表3.6-2-1 耐串所用550kN盘形绝缘子片数选择.专业. .专注..专业. .专注..专业. .专注.表3.6-2-2进线档耐串绝缘配置(300kN钟罩/三伞形).专业. .专注.本工程20mm、30mm重冰区位于第16、19标段，海拔1500m～2500m，其中20mm冰区段为轻、中污区，30mm冰区段均为轻污区。
按照覆冰耐压选择绝缘子片数，不同污区和海拔条件下绝缘子片数见下表。
表3.6－3 覆冰耐压法选择重冰区悬垂串推荐配置(外伞型绝缘子)等污秽条件下耐串可能比本表更长，但北方地区覆冰少冻雨，一般不如南方地区桥接严重，因此此类地区悬垂串和跳线串取表3.6-2中耐串长度，不同机械强度绝缘子串与550kN同长度。