钢管杆通用设计说明书.doc

110KV双回路架空线钢管杆通用设计说明书 宁波市电力设计院有限公司
110KV双回路架空线钢管杆
通用设计说明书
一、设计依据及范围
1．设计依据
1.2 规程、规范：
《110～750kV架空送电线路设计技术规定》（报批稿）
《110~500kV架空送电线路设计技术规程》(DL/T 5092-1999)
《架空送电线路钢管杆设计技术规定》(DL/T5130-2001)
《送电线路基础设计技术规定》(DL/T5219-2005)
2．设计内容
110KV架空送电线路双回路钢管杆以及与杆型对应的基础、绝缘子串、金具的通用设计及概算编制。本次通用设计共完成13种杆型的设计，其中悬垂型3种、耐张型10种，详见下表：
杆型
代号
呼称高(m)
数量（种）
直线杆
GSZ
21、24、27
3
转角杆
GSJ1
18、21
2
转角杆
GSJ2
18、21
2
转角杆
GSJ3
18、21
2
转角杆
GSJ4
18、21
2
转角杆
GSJ5
18、21
2

二、气象条件
根据《110～750kV架空送电线路设计技术规定》（报批稿），选取钢管杆线路在各运行状况下的气象参数。
对于最大覆冰的取值，由于钢管杆线路一般都处于平地，故按轻冰区取值。其它气象参数采用浙江省输电线路设计第Ⅰ气象区参数。最大风速取V＝33m/s，导线覆冰值C=5mm，地线覆冰取值C=10mm。各设计气象条件组合详见下表：
气象条件
运行状况
冰厚[mm]
风速[m/s]
温度[ºC]
最低气温
0
0
-10
最大风速
0
33
15
年 均 温
0
0
15
覆 冰
5(10)
15
-5
最高气温
0
0
40
校 验
0
0
15
安 装
0
10
-5
外过电压
0
15
15
内过电压
0
18
15
过 牵
0
0
-10
注：上表中基本风速高度均取离地10m、括号内为地线覆冰值
三、导地线
1．导地线选型
根据最近几年来我省110KV线路最常用的导线型号，选择钢管杆通用设计导线型号为LGJ-300/40钢芯铝绞线。根据《110～750kV架空送电线路设计技术规定》（报批稿）中导地线配合标准且结合“两型三新全寿命”理念，避雷线选用JLB20A-80铝包钢绞线。
2. 导地线主要技术参数及使用最大使用应力
序号
项 目
导线(LGJ－300/40)
地线(JLB20A-80)
1
综合截面积(mm² )
338.99
79.39
2
铝结构根数/直径(mm)
24/3.99

3
钢结构根数/直径(mm)
7/2.66
7/3.80
4
外径(mm)
23.94
11.40
5
瞬时破坏张力(N)
92220
89310
6
最大使用应力[N/mm²]
40
150
7
安全系数
6.801
7.500

3. 设计档距
根据钢管杆线路特征，设定导地线使用档距：水平档距Lp＝150米，垂直档距Lv＝160米，最大档距Lmax＝190米。
四、绝缘配合设计
1. 根据浙江省电力公司文件（浙电生【2008】363号）： 关于印发《浙江电网污区分布图（2007）执行规定》的通知，通用设计钢管杆线路按《浙江电网污区分布图（2007版）》中的Ⅲ级污秽区设计，导线绝缘水平须满足泄漏比距大于2.8cm/kV的要求。
2. 悬垂串采用合成绝缘子，机械破坏荷重不小于70kN，干弧距离不小于1.1米，上下两侧安装均压环，采用双联悬垂串。
3. 耐张串采用70kN标准绝缘子，单片泄漏距离320mm，结构高度146mm，盘径255mm，每联采用10片，实际泄漏比距达到2.909cm/kV，采用双联耐张串。
4. 耐张型钢管杆采用悬挂点固定式防风偏合成绝缘子，根据省电力公司生产部《架空输电线路跳线防风偏反措会议纪要》有关规定配置。
五、钢管杆头部尺寸设计
1．根据《110～750kV架空送电线路设计技术规定》（报批稿），本次通用设计钢管杆头部尺寸设计满足以下条件：
1.1 导线最小水平距离要求：按导线使用条件，计算得双回路线路导线最小水平间距D＝3.5米。
1.2 导线间隙圆：考虑杆身安装爬梯、横担安装拉杆等因素，同时考虑在带电作业时，工作人员活动范围为0.5米。按要求绘制导线间隙圆，确定横担的必需长度。110KV线路带电部分与杆塔构件的最小间隙具体如下表：
工 况
最小间隙值
（m）
校验风速（m/s）
备注
工频电压
0.25
33

操作过电压
0.70
18

雷电过电压
1.00
15

带电作业
1.00
10
加0.5米活动范围
1.3 导地线水平偏移要求：上下层相邻导线间、地线与相邻导线间的水平偏移，按不小于0.5米设计。
1.4 导线最小垂直线间距离满足大于3.5米的要求。
1.5 转角杆外角侧考虑线路转角引起的导线（引流线）偏移。
2. 本次通用设计钢管杆头部尺寸，详见《钢管杆单线图》。
六、防雷接地、导地线防振设计
1. 保护角
根据《110～750kV架空送电线路设计技术规定》（报批稿），110KV双回路线路杆塔上地线对边导线的保护角不大于10°。通用设计悬垂型、耐张型钢管杆，避雷线对边导线的保护角均在9.5°左右。
2. 档距中间导地线之间垂直距离
本次通用设计在导地线横担垂直距离、导地线应力配合设计时，考虑在线路档距中央，导线与地线间的垂直距离，满足下式校验(计算条件为：气温+15℃，无风、无冰)。
S≥0.012L+1
式中 S——导线与地线间的距离，m；
L——档距，m。
3. 防雷设计同时关系到钢管杆头部尺寸设计。
4．接地
本次通用设计的钢管杆，可以根据其基础形式确定接地方式。采用钢管桩基础的钢管杆，可以利用桩体接地；采用混凝土基础的钢管杆，在混凝土承台四周敷设接地装置。
5. 钢管杆线路导地线防振
本次通用设计导线年平运行应力在拉断应力的16％以下，避雷线年平运行应力在拉断应力的12%以下，符合不需要防振措施的要求。因此，钢管杆线路不需要设置防振锤或护线条。
七、 钢管杆主材选择及主杆强度、挠度设计值
1.主材选择：
本次通用设计钢管杆主材选用按美国标准《结构用轧制钢板、型钢、钢板桩及钢棒的一般要求》（ASTM A6）制造的Gr.65高强度板。与Q345、Q420等传统杆塔材料相比较，Gr.65钢板具有强度高、级差小、镀锌效果好的特点。
Gr.65钢板的级差为1mm，利于设计优化，节省钢材；Gr.65钢板的热浸镀锌不仅厚度均匀、色差小，而且镀锌附着强，这是Gr.65钢板区别与其他钢板的最大特点。
Gr.65钢板的部分技术参数见下表：
牌号
C
%
Si
%
Mn
%
P
%
S
%
Cu
%
σb
MPa
σs MPa
δ
%
180º冷弯
Gr.65
0.23
0.30
1.65
0.04
0.05
≥0.20
≥550
≥450
17
②
②在ASTM A6标准规定范围内，可以满足任何附加条件
2. 主杆强度设计值
根据钢管杆荷载特性及Gr.65高强度板的使用性能，确定主杆钢板强度设计值为420Mpa。但由于当钢管杆荷载、杆高较大时，杆身结构不受强度控制，而是受挠度控制，因此，通常主杆计算最大应力在380～390Mpa左右。
3. 主杆挠度设计值
根据《架空送电线路钢管杆设计技术规定》(DL/T5130-2001)并结合《110～750kV架空送电线路设计技术规定》（报批稿），计算风速为5m/s、气温为15℃时运行工况下的钢管杆长期荷载，并计算长期荷载下的杆身挠度。悬垂型钢管杆的长期荷载杆顶挠度控制在杆身全高的5‰；耐张型钢管杆控制在15‰。
八、钢管杆构件特征及防腐设计
1. 主杆
1.1 所有杆型主杆均采用正16边形断面，根据结构强度、挠度要求设计适当的锥度。本次通用设计各种杆型的梢径及锥度如下表：
杆型
梢径
（mm）
锥度
备注
GSZ
300
1/50

GSJ1
300
1/39

GSJ2
450
1/34

GSJ3
580
1/33

GSJ4
600
1/32

GSJ5
600
1/28

1.2 悬垂型钢管杆杆段之间采用套接的形式，耐张型钢管杆杆段之间采用法兰连接形式。1.3 考虑杆段受加工、运输、镀锌等条件限制，杆段最大设计长度控制在12.0米以内。

2. 横担
2.1 所有杆型的横担采用矩形断面，呈锥形。
2.2 在杆身上设置横担支座，用螺栓将横担固定在支座中。
2.3 横担上平面与杆身轴线垂直，设置斜拉杆以保证横担的水平度。
3. 防腐设计
钢管杆主杆及所有构件均采用热浸镀锌防腐措施。
九、 基础设计
1. 地质条件
本次通用设计钢管杆基础设计时，以沿海地区常见的地质状况为设计地质条件，及地基为淤泥质粘土，流塑～软塑状，土的内摩阻角设计值为10°，桩周土侧阻力加权平均值为8Kpa。土的天然容重15kn/m3，地下水位高标0.0m。
2. 基础形式
基础采用钢管桩、钻孔灌注桩两种形式。基础形式的选择，主要考虑了基础的运输、施工条件。
2.1 钢管桩基础
2.1.1 基础选择首选钢管桩基础，钢管桩基础具有占地小的优点，符合钢管杆线路的架线走廊要求。
2.1.2 钢管桩可加工成环形截面或正24边形截面，钢管杆与钢管桩采用插入式锚固方法，钢管桩内径较钢管杆根径大150mm左右，根据上部荷载和地质条件设计桩长。
2.1.3 钢管桩一般采用成孔植桩法或锤击夯入法两种施工方法。由于输电线路基础施工往往存在场地条件差、搬场频繁的特点，因此，需要大型机械设备进场的锤击夯入施工不适宜这一特点，而成孔植桩法是钢管桩施工最常用的方法。
2.1.4 成孔植桩法采用钻孔灌注桩施工机械，按设计桩径在地基中成孔后将钢管桩放入孔内，桩内回填塘渣、桩外灌注水泥浆以增加桩与地基间的摩阻力。然后按杆身插入深度在桩内设置200mm厚的块石灌浆垫层，杆根在垫层上就位后，先用三角楔四点固定，再用C25细石砼固定。为增加桩的稳定性，在桩端设置C20混凝土包方。
2.1.5 钢管桩及其附件采用Q235钢板，沿桩长1～2道纵向焊缝，采用热浸镀锌防腐。

2.2 钻孔灌注桩基础
2.2.1 当用作基础的钢管桩直径和桩长随着钢管杆根径和荷载增加到一定量时，其加工运输以及施工都十分困难甚至无法实现，因此采用钻孔灌注桩加承台的基础形式。
2.2.2 桩基根据上部荷载大小设计成2桩和4桩两种，由于转角杆荷载方向往往与线路方向垂直，承台长边放置在线路垂直方向，因此，线路路径及杆位选择时应综合考虑基础尺寸。
2.2.3 采用钻孔灌注桩基础的钢管杆根部设计成法兰，采用地脚螺栓锚固在基础主柱上。地基螺栓在主柱中埋置时，采用与法兰盘尺寸一致的定位板定位，以便钢管杆安装。
2.2.4 基桩直径按1.0m设计，由于没有针对性的地质报告，桩长设计时按摩擦桩设计。
十、单基钢管杆本体造价
1. 根据本次通用设计的杆型编制工程概算，因为无具体的工程，只做包括钢管杆、导地线、基础、绝缘子串、金具组成的本体部分的造价分析。
2. 钢管杆及钢管桩材料价格均按12000元/吨直接进入本体；导线价格按16800元/吨进入本体，按21000元/吨补差；地线按17508元/吨直接进入本体；地方性材料按宁波市2008年第七期信息价直接进入本体；运距只计列0.2公里人力运输；地形按100%平地计算；地质按100%普通土计算。
3. 单基钢管杆工程本体总费用如下表：
杆型
基础型号
金具图号
本体总费用 （万元）
GSZ-21
GZ10-110/89
DS-JJ-01
12.30
GSZ-24
GZ10-117/91
DS-JJ-01
13.93
GSZ-27
GZ10-123/95
DS-JJ-01
15.15
GSJ1-18
GZ10-125/108
DS-JJ-02
16.94
GSJ1-21
GZ10-132/110
DS-JJ-02
18.42
GSJ2-18
ZK-2/25-205024
DS-JJ-03
24.71
GSJ2-21
ZK-2/28-205224
DS-JJ-03
27.01
GSJ3-18
ZK-2/33-205624
DS-JJ-03
31.08
GSJ3-21
ZK-4/20-225250
DS-JJ-03
35.79
GSJ4-18
ZK-4/20-225250
DS-JJ-03
36.68
GSJ4-21
ZK-4/25-225650
DS-JJ-03
43.04
GSJ5-18
ZK-4/25-225650
DS-JJ-03
42.08
GSJ5-21
ZK-4/30-225650
DS-JJ-03
48.01

4. 钢管杆线路架线工程19.5万元/公里。
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