城市输电线路钢管杆快速选型计算

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  维普资讯 8 0 广西 电 力 20 0 3年 增 刊 城 市 输 电 线 路 钢 管 杆 快 速 选 型 计 算 罗 健 明 ( 广西 送 变 电建设 公 司 , 广西 南宁 50 3 ) 3 0 1 摘要 :利用 材 料力 学 基本 原理 , 立钢 管杆 的力 学模 型 , 中推 导 出新 型耐 张转 角钢 管杆 简 易验算 钢 杆 管 的基 本方 法 , 建 从 供 钢管 杆生 产 厂家 设 计验算 及用 户投 资 概算 时使 用 。 关 键词 : 电线路 ; 管杆 ; 计 ; 输 钢 设 选型 计算 中图 分类 号 : TM7 4 文 献标 识 码 : 文 章编 号 :6 1 3 0 2 0 ) 干 5 B 17 —8 8 (0 3 增 U一0 8 0 0—0 4 输 电钢 管 杆 在 本 公 司 铁 塔 厂 成 功 投 产 几 年 来 , 以其 造 型 美 观 、 构 紧 凑 、 度 高 、 结 强 占地 面 积 少 的 优 点 , 步 扩 大 应 用 在 城 市 电 网 的改 造 工 程 中 , 别 适 逐 特 项目 直 线 钢 管 杆 基 本 参 数 表 底 板厚 /一 n 2 5 3 0 3 4 4 0 锥 度 / k 16 /0 15 .0 / 14 .0 / 13 /6 合 在 城 市 多 回 路 、 路 走 廊 狭 窄 的输 电 线 路 上 。 但 线 是, 由于 实 际 使 用 条 件 多 变 , 公 司 铁 塔 厂 内 一 本 本 1 ~ 1 0 k 产 品 目录 , 有 直 线 杆 和 转 角 杆 等 1 0 1 V 仅 5 类 杆 型 , 以符 合 用 户 实 际需 要 , 每种 新 塔 型 都 外 难 而 协 设 计 , 计 成 本 较 高 , 间又 久 。 工 厂 迫 切 需 要 一 设 时 套方 便 、 用 、 速 的 钢 管 杆 套 用 设 计 方 法 , 足 顾 实 快 满 客 选 型 的实 际需 求 , 现 输 电 钢 管 杆 安 全 、 济 、 实 经 可 靠 等 方 面 的要 求 。根 据 这 样 的 思 路 , 定 了 以下 简 拟 易 验 算 法 , 用 于转 角 承 力 杆 。 适 档距范 围 :0 10r , 6 ~ 0 f 导线 安全 系数 : - 8 l 5 2 简 易验 算 公式 推 导 按 照 以上 假 设 , 设 计 钢 管 杆 ( 部 直 径 D)运 原 根 行 时 根 部 最 大 的 弯 矩 有 两 部 分 , 线 作 用 的 弯 矩 导 M d 风 荷 产 生 的弯 矩 M f假 想 钢 管 杆 上 的 导 线 加 和 。 大 ( 新 的 杆 塔 ) 钢 管 杆 的 根 部 直 径 应 加 大 为 D, 即 , 1 基 本 假 设 作 如下的基本假设 : ① 城 市供 电线 路 转 角 杆 的 档 距 较 小 , 地 线 作 导 用 在 杆 上 的垂 直 荷 载 相 对 于 导 线 的 张 力 很 小 。假 设 挂 线 点 处 , 线 的张 力 方 向 与 地 面 平 行 。 导 则 作 用 在根 部 的 弯 矩 分 别 为 M d和 M f假 设 前 后 不 。 ( 变 ) 按 强 度 理论 公 式 可 知 根 部 应 力 。 , 原 杆 型 d = M d w d+ M f W d / / 或 = d+ f 新杆型 d 1= M d/ d + M f w d 1w 1 / 1 d1= dd + d f 1 1 () 1 () 2 ③ 钢 管 杆 的 外 形 呈 特 长 梯 形 、 面 为 圆形 或 正 截 多边 形 , 径 在 0 5 1m 、 度 在 1 1 波 动 。 直 .~ 高 2~ 8 m 假设 直 径 变 化 对 杆 塔 受 风 面 积 影 响 不 大 , 新 杆 塔 即 塔身承受 风力大小不变 。 ③ 杆 塔 的 力 学 模 型 是 一 端 固 定 , 一 端 承 受 以 另 使 新 杆 塔 的强 度 等效 于 原 杆 塔 的强 度 , : 则 d = d1 由 于d d , 1 》 f d 》n而 且 d ≈ d1为 简 化 计 f f, 导线张力 为主的集 中荷 载悬 臂梁 。假设集 中荷 载为 导 线 的 最 大 使 用 张 力 的 合 力 , 塔 型 与 原 塔 型 承 受 新 荷 载 的 区 别 , 效 为 上 述 合 力 的 区别 。 等 ④ 假 设 原 杆 塔 设 计 的塔 型 合 理 , 本 参 数 可 靠 。 基 通 过对设 计 资料归 纳后 得钢 管杆基 本参 数 , 见 表 1 。 算得 : dd ≈ Od 'l M a /W a = M d /W d l 1 新杆塔 截面系数 : d W l: M d 1?W d M d / 式 中 M d — 作 用 于 新 型 杆 塔 的 总 弯 矩 , 算 公 。 — 计 式 Md = ∑ Md 1 “; M d— — 作 用 于 原 杆 塔 的 总 弯 矩 , 算 公 式 计 M j= ∑ M j; 作者 简介 : 健 明 (9 1 , , 级 工 程师 。 现主 要 从事 输 变 电铁 罗 1 6 ~) 男 高 塔生 产工 艺技 术管 理工 作 。 wd— — 原 杆 塔 的 截 面 系 数 , 算 公 式 w d 计 维普资讯 20 0 3年 增 刊 广 西 电 力 : 7 D一d ) I/ 4 D 是 钢 管 【 ( / )3 , 在 根 部 的 外 径 , 是内 径 。 d 由上 式 变换 得 : d/ d= M d/ d w 1w lM ( d W 1一 w d / d= ( d )w M l—M d / e )M 则原杆塔的地脚螺栓半 径 R 应满 足 : ’ ÷ S≤ [ ] 而 S=7 【 R () 8 R≥ F ÷ (r [ ) 7 × ] 新 杆 塔 地 脚 螺 栓半 径 尺1 应 满 足 : 也 令 △w = W d w d 1一 M / △W △M = M d l—M d R} F ÷( ×[ ) ≥ 1 7 ] 【 由 ( ) ( )式 得 : 8 、9 () 9  ̄ W /W d =  ̄ M / d M = M e  ̄W e R} ( 1 ×R ) ≥ F ÷F (0 1) 按 强 度 理 论 : d w d [ ] 则 上式 变 为 M / ≤ 仃, △M / △w ≤ [ ] △w ≥ △M /] [ () 3 式 中 [ — — 杆 身 材 料 的抗 拉 强 度设 计 值 , ] 3 单 根 导 线 最 大 张 力 T 及 作 用 于 杆 塔 弯 矩 M 的计 算 3 1 单 根 导 线 最 大 张 力 的 计 算 . T : [ 式 中 ?S = ( / n)?S () 4 图 2 地 脚 螺 栓 平 面 布 置 图 , — 导 线 最 大 拉 断 应 力 ,N/ — k mm ; S — — 导 线 横 截 面 积 , mm ; — — 通过公式(0 1 )的 比较 计 算 法 , 可 算 出 新 杆 型 就 的地 脚 螺 栓 的选 择 方 案 。 导 线 安 全 系 数 , 5~ 8 取 。 5 计 算 步骤 汁算 步 骤 如 图 3所 示 。 利 用 公 式 ( ) 5 、( ) 别 4 、( ) 6 分 3 2 单 根 导 线 张 力 对 杆 身 作 用 力 及 杆 根 部 总 弯 . 矩 M d的 计 算 杆 身 受 力 俯 视 图见 图 1 。 计算 和 及 △ 的值 I 利 用公式 () 出 △ 3求 l 1 图 l 杆 身 受 力分析 俯视 图 分 求 、底 径 别 出 杆 外 D 、亚美乐橙, 径 d 及管 壁厚 8 内 P ,= 2 s ( / ) Tii 口 2 n () 5 () 6 利 用 ( ) (O 及 表 1计 算 地 7 、1 ) 脚 螺栓半 径 R 和底座 板厚 t 一 Md= ∑ PH , 式 中 —— 线路 转角 ; H, — P, 用 力 点 距 杆 塔 根 部 的距 离 。 — 作 I 结经数 参原塔 合 验 据,照 杆 I 完成杆身其余结构的验算 图 3 选 型 设 计 计 算 流 程 图 4 地脚 螺 栓 的计 算 地 脚 螺 栓 平 面 布 置 见 图 2, 仅 仅 考 虑 导 线 张 在 力 合 力 T 对 塔 座 产 生 一 个 弯 矩 M d , 据 地 脚 螺 时 根 栓 的受 力 分 析 , 推 导 得 知 , 管 杆 塔 座底 板 地 脚 螺 可 钢 栓承受最 大拉力 F 为: 6 验算 实 例 现 使 用 上 述 计 算 方 法对 厂 标 准 杆 型 数 据 库 进 行 验 算 , 要 选 择 两种 塔 型 3 J0 1 主 56 — 5和 ( 5+2×1 ) 3 0 J l , 型 示 意 图 见 图 4 塔 型 参 数 见 表 2 假 设 6 5塔 , , 前 一 种 为原 塔 型 , 后 一 种 为 新 塔 型 。 简 易 验 算 的 而 一 主要 过 程 如下 。 F = M e× L ÷ ( Lj ∑ ) 离 ; () 7 式 中 L一 — — 某 根 地脚 螺 栓 距 支点 0 的 最 大 距 L — — 第 i根 地脚 螺 栓 距 支点 0 的距 离 。 维普资讯 广西 电 力 20 0 3年 增 刊 表 2 钢 管 杆 标 准 杆 型 参 数 表 线 ~ ( 。 导 型及格 号 规 线 安全 系数 安全 系数 水平 档距 档 / m 琶 / m / s m 3 v 为 5 5k k V为 , 其余 为 6 为 , 20 2 8 0 距 气 垂直 档距 最 大 风 速 30 0 2 5 10 0 2 5 图 4 钢 管杆 结 构简 图 最大 覆 冰 件 /一 兀 0 4 /一5 0 1 2 7. 37 6 60 8 一1、 2 0 一1 0 4 /-5 0 1 . 72 40 1 80 4 — 1 、 1 2 一 4 气温 ( 高/ 低 ) / 最 最 c 总 高 / m / mm 1 / mm 杆根截面系数 wd : W d= 7 D c 一d ) D ÷ 3 ( ÷ 2 = 3 1 ( 8 —6 6 )÷ 6 0÷ 3 .4 6 0 5 8 2 - = 4. 3 × 1 1 06mm 3 顶部 直径 根部 直径 壁厚 材 质 及 许 用 应 力 主杆 截 面 形 状 杆 主杆 计算重 量 /‘ l g Q2 5 0.6  ̄ rmz 3 1 N/n 八边形 30 6 8 43 0 0 其 次 , 算 (5+ 2× 1 )6 . 1 计 3 O j 0 _ 5的 Md 及 1 W d 1 o . 各 种 导 线 的最 大 使 用 张 力 : LGJ 2 / 5 :丁 1= 2 102 9÷ 5 × 1 6. 3 : 8 5 0 N 4 7 1 L 2 0 :丁, = 1 ÷ 6 × 2 8. 6 = 5 5 1 N J4 4 3 7 7 ± 荔 荃 数 H /m i m H2 mn1 20 0 2 0 20 0 2 3 2( 】 ) ( 星 H / 3 栅 H4 /ml n 0 0 8 0 0 1 20 0 I 5 :T3= 1 ÷ 6 × 1 8. 7 = 34 5 N j1 0 4 4 0 5 单 根 导 线 对 杆 身 的 作 用 力 P: P1= 2 s ( 0 / )= T1 T1i 6 。2 n P2= 2 s ( 0 / 丁2i 6 。2)= 丁2 n P3= 2 s ( 0 / T3i 6 。2、= T3 n 底 部 法 兰 尺 寸 D × D i× t / mm 1 04 0× 8 0× 3 1 2 H 1 0 0 × 3 6 0 00× 2 0 1 2一 M 3 × 1 60 1 0 1 2一 M42× 1 G 3 O 一 地 脚 螺 栓 数 量 及 规 格 地 脚 螺 栓 垫 片 规 格 1 8× 9 0 20× 1 H 0 0 孔径 3 5 孔 径 4 5 杆 根 最 大 弯 矩 M d及 截 面 系 数 w d 的计 算 1 1 Ma l= P1 1 . ( 7 2+ 2× 1 )+ P2 1 . 5 ( 1 8× 2+ 6 1 钢管杆 主杆的计算 . 1 )+P3× 4×9 8 1X 4 . = 首 先计 算 3J 0—1 56 5杆 型 的最 大 使 用 弯 矩 M d 及 截 面 系 数 W d 。 导线最大使 用张 力 : △M 91 23. ?m 37 6N = M a l— M d = 9 7 3 —4 6 8 1 3 2. 6 0 1 8. 丁 = [ ]× S d = = 5 2 0 5. ?1I 1 3 6 N T 2 ÷ 5 × 1 6. 3 9 4 7 △ ≥ & / 盯 , [ ]: 0 1N/ m2 w M [ ]取 盯 .6k r a △w ≥ ( 1 3 . 5 20 5 6× 1 0 ÷ ( . 6× 1 0 0) 01 0) = = 8 51 0 N 单 根 导 线 对 杆 身作 用 力 P: P = 2Ts ( / ) i 口 2 n = 3. 3 × 1 6 mm 3 15 0 W d = W a+ △W l = 2 × 8 5 0× sn( 0 / 1 i 6 。 2) 4. 3 × 1 + 3. 3 × 1 6 1 0 1 5 0 7. 5 × 1 6 m m3 26 0 = 8 0 N 51 = 杆根最 大使用弯 矩 Md : M d : 1 × 2P + 1 2P 5 7. = 401 68 .1I 8N T 而 Wd =兀 D{ { ÷D1 2可计算得主杆 1 ( 一 ) ÷3 , 根部 尺寸 : 外 径 Dl= 8 0mm, 4 内径 dl= 8 2rI 壁 厚 1 n, n 维普资讯 20 0 3年 增 刊 广西 电 力 = 1 m 。 4 m 表 4 法 兰板 参数 L 值 表 n m 从主杆 计 算 结 果 看 , 与表 2的标 准 设 计 值很 接近。 生 生 ! ! 数 值 9 1 8 3 5 O 5 4 ’ 1 4 5 6 0 4 5 5 0 5 4 60 8 5 10 211 010 2 8 5 0 3 1 8 62 . 地 脚 螺 栓 的 计 算 从 表 2可 知 道 3 j 0 1 5 6 — 5塔 座 法 兰 板 的 参 数 F = M d ×L ÷( L ) 1 1 ∑ = 9 3 7 3 6 × 1 。× 1 1 1 2 . 0 1 0÷ [ 0 9 + 2 18 ( 5 +3 5 4 +6 0 0 +8 5 5 +l0 2 ) 4 为 : 径 D = 10 0mm, 脚 螺栓 分 布 圆 直 径 D1 外 4 地 = 8 0 mr 螺 栓 规 格 及 数 量 M3 6 n, 0× 1 。 照 法 兰板 的 2按 +110 ] 1 = 参数 可计算 出 L 值见表 3 。 表 3 法 兰 板 参 数 值 表 一 1 2 4 6. 7 3 9 N 再 利 用 公 式 (0 1 )求 出新 杆 型 的 地 脚 螺 栓 直 径 : ! 数值 ! ! ! 生 旦 一 R{ F ×R ≥ 1 ÷F = 1 4 6 × 1 ÷ 8 7 6. 7 2 3. 9 5 6 2 = 9 1 8 0 5 0 3 8 2 5 8 2 3 5 0 0 1 8 0 4 3 5 2 7 5 9 9 0 9 7 5 2 3 5 4 利 用 公 式 ( )求 得 : 7 4 42. 8 5 F一 = M d× L ÷ ( L ) ∑ = R≥ 2 n即新 杆 型 的地 脚 螺 栓 规 格 及 数 量 Imr 4 16 8× 1 。 5 0 8 0 ×9 0÷ [ 0 9 +2 1 8 ( 4 十 3 5 + 50 +7 5 +8 2 +9 0 ] 0 2 3 9 5 8 62 N 76 设 计 为 M4 2× 1 。 2 因此 , 验算设 计 结果 与表 2的标准 数据 相 当吻合 。 从 以上用 简 易 比较 验算 法进 行 杆塔 设计 计 算 过程 = 对 ( 5+2× l )6 — 1 3 0 J 0 5的钢 管 杆 , 据 主杆 的 根 看, 计算结果科学合理 , 安全可靠 , 设计效率明显提高, 不仅很好 的满足用户 的需求 , 而且更 方便铁塔厂 内经 营 投标 概 算 使 用 , 为 钢 管 杆 的设 计 计 算 提 供 一 种 简 也 便方法。 ( 原载 《 红水河 ) o 1年第 三期 ) 2o 设 计 计 算 结 果 和表 2的 数 据 , 定 出 其 法 兰 板 的 尺 可 寸 为 : 圆 直 径 D = 12 0I/ , 脚 螺 栓 分 : 圆 直 外 0 I I地 'T q 弁 i 径 D1= 1 2 r, 0l n 相应计算 出 L 值如表 4 0 - n 。 ( 接 第 7 页) 上 9 回线 选 择 三 相 重 合 闸 ; 侧 电源 的 2 0k 及 以 上 电 双 2V ② 重 合 闸 重合 计 时 以 故 障 开 始 为 起 点 ( 目前 重 合 计 时 是 以 开关 跳 开 为 计 时 起 点 ) 线 路 两 侧 重 合 闸 , 重合 时 间整 定 相 同 , 样 不 管 线 路 两 侧 开 关 跳 闸 时 这 间 是 否 一 致 , 关 重合 都 会 在 同一 时 刻 。 开 ③ 对 与 地 区 小 电 源 相 连 的单 回线 , 用 受 电 侧 停 保 护 , 受 电变 电站 低 压 母 线 设 低 压 解 列 点 ( 图 2 在 如 所 示 ) 主 系统 侧 采 用 检 无 压 的 三 相 重 合 闸 , , 当线 路 发 生 故 障 , 电侧 在 解 列 点 处 将 地 区 电 源解 列 , 区 受 地 电 源可 以保 证 对 本 地 区 重 要 负 荷 的 连 续 供 电 , 系 主 压 的单 回联络 线一般 采 用单 相重 合 闸 ; 对供 电可靠 性 要 求 较 高 的 线 路 采 用 综 合 重 合 闸 ; 系 较 紧 密 的 联 闭环 线 路 , 以考 虑 使 用 特 殊 重合 闸方 式 ( 可 即单 相 故 障跳 三 相 重 合 , 间 故 障 跳 三 相 不 重合 ) 相 。 3 建 议 广 西 电 网 的 网架 结 构 比 较 薄 弱 , 回环 网 和 直 单 配 线 较 多 , 单 回环 网 开 环 运 行 时 , 往 会 造 成 地 区 当 往 电网与主 电网联系减弱 , 时线路发生故 障 , 此 重合 很 难成功 。 比如 19 9 6年 5月 4日 2 0k 沙 田一 龙 湾 2 V 统侧 保 护 切 除 故 障 三 相 重 合 , 如重 合 成 功 , 在 解 列 再 点 实 行 同步 并 列 ( 自动 或 手 动 ) 即恢 复 正 常运 行 。 , 列 r 与 l 线路发生 C相 接 地 故 障 , 地 西津一平 时线 停 电 , 当 因此 龙 湾 一 沙 田一 南 宁一 西 津一 平 阳一 龙 湾 环 网 开 环 运 行 , 湾 侧 开 关 跳 闸后 , 于本 侧 电 源 过 小 , 龙 由 不 满 足 检 同 期 条 件 , 成 开关 不 能 重 合 。 造 针 对 广 西 电 网 的 现 状 , 重 合 闸方 式 的选 择 , 对 笔 者有如下 建议 : ① 选 用 特 重 方 式 。这 样 的 重 合 闸 方 式 , 以 避 可 免先 重 合 开 关 运 行 在 非 全 相 线 路 上 , 时 也 可 以避 同 免重 合 在 三 相 永 久 故 障 上 。 目前 微 机 保 护 和 集 成 电 图 2 单 回 线 路 上 采 用 解 列 重 合 闸 示 意 图 ( 载< 西电力 技术 ) 9 7年第 l期 ) 原 广 19 路保护 都具 有特重功 能供 选用 。


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