高压输电线路铁塔结构设计方案PPT(62张)
高压输电线路铁塔结构设计分析
高压输电线路铁塔结构设计分析发表时间：2016-04-22T11:33:29.540Z 来源：《电力设备》2015年第10期供稿作者：卢燕坤[导读] 广西泰能工程咨询有限公司笔者对高压输电线路铁塔进行了简要的概述，随后分析了高压输电线路铁塔的设计结构。
（广西泰能工程咨询有限公司）摘要:高压输电线路中，铁塔是其中最常见的一种输电设施，起到了支撑还有保护高压输电线的作用。
文中，笔者对高压输电线路铁塔进行了简要的概述，随后分析了高压输电线路铁塔的设计结构。
关键词：高压输电线路铁塔结构设计基本原则要点引言：在现代电力系统中，高压输电线铁塔起到了非常重要的作用。
它是架起和保护高压输电线路的重要组成部分，其设计结构是否合理，直接关系到电力系统运行的安全与发展。
目前我国电力事业发展迅速，对铁塔的设计结构也有了更高的要求。
一高压输电线路铁塔概述在我国的经济建设中，远距离的电力输送主要运用高压输电线路，高压输电线路已经成为了目前我国经济建设中的主要命脉。
高压输电线路中的铁塔主要起到支撑和保护高压输电线路的作用，使高压输电线路上的避雷针以及导线可以保持在安全距离之内，同时使的地面上的跨越物以及其他的建筑物可以与高压导线处在安全距离之内。
导线的自重、其上的覆冰以及风载、还有年平均气温对其的影响，都是铁塔本身需要承受的荷载。
一定情况下，风的作用会使得导线发生微幅的震动，这种震动会直接引起塔身震动，风力比较大时，铁塔可能会由于震动而造成塔身的破坏。
为了避免这种情况的发生，铁塔一般都需要确保自身有足够抗破坏的轻度。
还有一些特殊的原因，例如导线产生断裂，面对这种情况，铁塔是否有足够的强度来应对由于导线断裂而造成的塔身破坏，这也是铁塔性能的一个重要的衡量标准。
由于我国输电电压等级的不断提高，铁塔的体积和重量都随之越来越大，很多地区都建成了500kV的输电网，而且其电压等级还在逐渐增加，很多山区还有需要过江等的一些大跨越的铁塔的应用，对现下的铁塔提出了更高的要求。
《输电线路基础知识》PPT课件
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塔头
塔头
塔身
塔身
横担主材
节点 主材 斜材 铺助材
16
塔腿
塔腿
平口
地线支架 横担
上曲臂 下曲臂
杆塔几个主要部位
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1.3 导线
钢芯铝绞线是目前最常用 的导线品种，其内芯为单股或 多股镀锌钢绞线，外层为单层 或多层的铝绞线。
由于交流电的集肤效应， 四周电阻率较小的铝部截面主 要起载流作用，机械荷载则主 要由芯部的钢线承受。因此钢 芯铝绞线既有较高的导电率， 又有较好的机械强度。
2
交流：35～220kV 高压线路；330～750kV 超高 压线路；750kV以上 特高压线路。
直流：±500kV 超高压直流线路； ±800kV 特 高压直流线路。
3
1 架空输电线路的组成
导流挂受度拉环良地主电雷作绝或保的受变气须金用材外持地杆地使线地保基传至接电路水线，在风变力境好线要直击用缘悬证绝风化环具具金、）、线塔线导与面证础递大地流具平：通杆、化的侵导：作击杆。子挂导缘雨影境有：属导的连等：及线地或一：杆地装入有。用过塔冰，作蚀电又用导塔：导线。冰响的足输部地总接作用其与线建定支塔。置地一以绝上、承用。性称是线时用线与它霜，污够电件线称、用来它导、筑安承所：，定传缘。雪受，除能避防，起来和杆长及以染的线（和，保。支附线导物全杆受导保的导子长和变还具外雷止同分支地塔期气及。绝路除螺起护持件、线之距塔荷泄证耐电悬期温化受备，线雷时流持线间经温大必缘所塔栓支导导，导与间离，载雷线雷，，、、。 还和必机须械有强足度够。的机 械强度和防腐性能。
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爬电距离
承受运行电压的二电极间 沿绝缘件外表面轮廓的最短距 离。多元件串接或叠接的绝缘 子，其爬电距离为各元件爬电 距离之和。
高压输电线路铁塔结构设计
高压输电线路铁塔结构设计摘要：高压输电线路负责电厂与变电站、变电站与变电站之间电力传输和分配的主要电力设施，被称为电力事业的动脉。
由于我国资源和人口分布不均匀，因此，就更需要加强高压输电线路的建设工作，将电能有效输送到用电地区，完成电力事业肩负的任务。
电力产生要高质量传送到用电地，必须依靠电网的传输功能。
高压输电线路负责电厂与变电站、变电站与变电站之间电力传输和分配的主要电力设施，被称为电力事业的动脉。
由于我国资源和人口分布不均匀，因此，就更需要加强高压输电线路的建设工作，将电能有效输送到用电地区，完成电力事业肩负的任务。
高压输电线路设计是高压输电线路规划和准备工作阶段的重点，做好高压输电线路设计工作意义重大，电力工作者应该提高对压输电线路设计工作的重视，熟悉和了解高压输电线路铁塔结构设计、防雷设计和防污损等工作重点，切实提高高压输电线路设计质量，提升电力事业发展和进步的水平。
在实际的高压输电线路设计工作中电力工作者要做好力学分析、污损预计和引雷设计，通过踏实的基层工作，提升高压输电线路设计的实用性和功能性，为高压输电线路的稳定运行做好实际的基础性设计工作。
1、高压输电线路铁塔结构设计的要点1.1 高压输电线路铁塔的布置形式高压输电线路铁塔的布置形式以交叉斜材式为主，将交叉斜材布置到导线横担根部，在节点上增设 1 根短角钢，以增强其抵抗纵向荷载的能力，与塔身横隔面侧面横材的中点相连接，使导线纵向荷载通过塔身横隔材直接传递到塔身上去，从而解决主材和节点板弯曲变形的问题。
1.2 高压输电线路铁塔斜材的选择条件制约高压输电线路铁塔塔身斜材的基本条件是荷载力矩和长度。
其中，斜材对外荷载抵抗力矩的大小即斜材和水平面的夹角大小，将直接影响到该节间主材分段及主材选材。
1.3 高压输电线路铁塔塔型的选择高压输电线路铁塔选型时应该对塔身主材、节间分段情况、接腿等多因素进行优化组合，高压输电线路铁塔的部位和布置形式等都是高压输电线路铁塔塔形选择的要点。
探讨高压输电线路铁塔结构设计
探讨高压输电线路铁塔结构设计摘要：本文首先概述了高压输电线路铁塔和高压输电线路铁塔结构设计方法，然后分析了高压输电线路铁塔结构设计的基本原则，最后探讨了高压输电线路铁塔结构设计的要点。
关键词：高压输电线路；铁塔；结构设计；基本原则；要点1高压输电线路铁塔概述随着我国经济建设的高速发展，高压输电线路已成为远距离电力输送的主要渠道，也是经济建设的重要命脉。
铁塔作为高压输电线路的一项重要组成部分。
其功能主要是用来支持导线、避雷线以及其它附件，使导线、避雷线保持一定的安全距离，并使导线对地面、交叉跨越物或其它建筑物保持允许的安全距离。
铁塔承受的载荷主要包括：导线自重、风载、覆冰等的作用以及年平均气温的影响。
而且在一定的风力作用下，导线会发生稳定的风致微幅振动，从而激励塔身振动，严重时会引起铁塔破坏。
在这些载荷条件下，铁塔都应该保证有足够强度而不致被破坏。
另外，对于一些特殊的工作条件，比如导线断裂，此时铁塔是否具有足够的强度来防止由于断线引起更进一步的严重破坏也是考核铁塔性能的一个重要指标。
随着输电电压等级的提高，铁塔的体积越来越庞大，重量也越来越重。
目前我国己经有很多地方建成500kV的输电网，并且电压等级还在进一步提高，多回路、多分裂导线铁塔以及山区、过江等大跨越巨型铁塔的使用进一步提高了对输电铁塔的要求。
按照铁塔在线路中的位置和作用不同，可以分为直线塔（Z）、跨越塔（K）、耐张塔（N）、转角塔(J)、终端塔（D）、换位塔（H)和变电构架等。
按照铁塔结构、形状、特点来分，常见的有酒杯型铁塔(B)、猫头型铁塔(M)、干字形铁塔(G)、丰子型铁塔(F)等。
按材料来分，有角钢钢板螺栓铁塔和钢管焊接螺栓铁塔等。
在我国，大多数采用角钢钢板螺栓铁塔，其构造主要采用角钢、钢板等部件制作，用螺栓联接组合而成，局部采用少量焊接件，基础座板采用电焊焊接。
塔上部件一般都采用热浸镀锌防腐。
总体结构上，自立式角钢塔的主体结构为构架型，主要有如下几个特点：(1)铁塔的主材通常采用较大型号的角钢，并且主材通常不打断，而只在联接处打螺栓孔用螺栓或者联接板联接。
输电线路杆塔PPT课件
• ④、跨越杆塔：支承导、地线跨越江河。湖泊、海峡等杆塔高，荷载大。多采用直线跨越杆塔
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导线换位方式及工程安装实景图例
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核心问题：导线（带电体）的安装位置和各种气象条 件下及受力条件下导线变化位置都必须满足导线与 导线之间、导线与大地及交叉跨越物、邻近地面障 碍物之间、导线与地线之间、地线与地线之间电气 绝缘的要求和工频电磁场的限制要求，导线的防雷 保护角要求；
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（二）电杆的种类及选用 电杆是架空线路的重要组成部分，是架空导线的支柱。电 杆应具有足够的机械强度，造价要低、使用寿命要长。
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一、杆塔的作用与要求
1.杆塔的作用 杆塔（Pole and Tower）是支承架空输电线路导线和地
线并使它们之间以及它们与大地及杆塔之间的距离在各种可 能的大气环境条件下，符合电气绝缘安全和工频电磁场限制 条件的要求。
2.要求 (1).杆塔塔高及塔头尺寸应使导线在最大弧垂或最大风偏时 仍能满足对地距离、对交叉跨越物、对临近地面障碍物距离 的要求； (2).塔头尺寸还需满足导线之间以及导线与地线间空气间隙 距离要求以及档距中央导线相间最小距离要求； 对需带电作业的杆塔，还应考虑带电作业的安全空气间隙。
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（3）、按用途不同分类
• ①、转角杆塔： • 支承导、地线张力，改变线路走向 ；导、地线不开断为悬垂转角杆塔，导、地线开断为耐张转角杆塔
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• ②、终端杆塔： 线路起始或终止处的杆塔， 线路一侧导、地线耐张连接在终端杆塔上，另一侧不架线或以 小张力与门型构架相连
高压输电线路铁塔结构设计
塔型选型的必要条件 : 1 电压等级 2 回路数 3 导、地线牌号 4 导线排列方式 5 基本呼称高及其规划使用的塔高 6 电气间隙圆 7 地线保护角 8 电气负荷
其中电气间隙圆的确定在于以下条件： 雷电过电压（风速 10 m / s） 操作过电压（1/2最大设计风速 ） 工频电压 （最大设计风速 ）
例： 试计算塔身如图所示主材内力。 解：先计算支座反力。 求出反力后，从包含二杆的结点开始，逐次截取各结点求出各杆的内力。 分离体为平面汇交力系。 一般用投影二个方程可求解
3） 灵活运用 （1）结点法、截面法可以联合使用； （2）零杆判断应充分利用，可以简化计算。 （3）利用对称性；
2 杆塔荷载 按性质分
经过调整，γR 统一取：3号钢、16Mn、16Mnq 钢，γR = 1.087 GB 50017—2003 在条文说明中改为Q235取γR = 1.087 , Q345取γR = 1.111
钢结构设计取钢材屈服强度作为强度极限。（GBJ17-88）规范规定，抗拉、压、弯强度设计值分别为 （fk/γR）
输电线路铁塔结构内力 计算分析完全基于经典力学 ，即《理论力学》、《结构 力学》、《材料力学》三门 力学的基础上来进行的。
因此，输电线路铁塔结 构，被看成由理想的铰接杆 件组成的空间塔架结构。
1 输电线路铁塔结构计算常用的力学概念知识 1） 理论力学——静力学公理
1、二力平衡公理：作用在刚体上的二力使刚体平衡的充要条件是：大小相等、方向相反 、作用在一条直线上
永久荷载：杆塔自重、导地线、金具、绝缘子自重及其它固定设备的重力。 可变荷载：风荷载、覆冰荷载、电线张力、施工及检修的临时荷载。 特殊荷载：断线所引起的荷载、地震所引起的荷载。 按作用方向分可将它们分解成作用于杆塔上的 横向荷载：风荷载、角度荷载。 纵向荷载：风荷载、张力荷载。 垂直荷载：重力荷载。
输电铁塔构造PPT优秀课件
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耐张塔
通常用字母N表示。
耐张塔是承力塔的一种，耐张塔在线路中把整 个线路的较长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。
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，接近水平而又不 是水平，这种塔在线路中用量较少。
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输电铁塔组成
主体部分——包括头部（地线支架、 横担、上、下曲臂）、身部、腿部 （包括基础）
附属部分——包括爬梯、平台、护圈、 栏杆、避雷针、吊杆、拉杆等
螺栓、垫圈及脚钉
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输电铁塔构件（1-4铁塔材料）
主材：主材一般采用Q345钢 斜材：一般采用Q235钢。 辅助材：般采用Q235钢。 横隔材
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6#BC出线铁塔概况
参数 杆型
编号
1
2D-JC4-30
重量
Kg
16280
档距 m
400
塔头 杆塔呼 全高 高度 高
9.5 30
39.5
2
1D-ZM3-18 3466 85
5.8 18
23.6
3
110JG3-15 4399 85
6.5 15
21.5
4
110JG3-9 2970 59
输电铁塔的构造
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1
铁塔
为实现承受某一空中载荷、通讯或其它功能而 架设的独立式的钢结构物统称为铁塔。
输电杆塔及基础设计PPT课件
铁塔的组成
输电杆塔及基础设计
（二）铁塔型号编制规则
（1）电压等级 用数字表示：35、60、110、220……表示线路电 压等级为35KV、60KV、110KV、220KV……
输电杆塔及基础设计
（2）用途代号 用汉语拼音字母表示： Z — 直线铁塔 ZJ — 直线转角铁塔 N — 耐张铁塔 J — 转角铁塔 D — 终端铁塔 F — 分支铁塔 K — 跨越铁塔 H — 换位铁塔 （3）型式代号 用汉语拼音字母表示： S — 上字型铁塔 C — 叉骨型铁塔 Yu — 鱼叉型铁塔 V — V字型铁塔 G — 干字型铁塔 Y — 羊角型铁塔 B — 酒杯型铁塔 Me — 门型铁塔 Sz — 正伞型铁塔 SD — 倒伞型铁塔 W — 王字型铁塔
输电杆塔及基础设计
输电杆塔及基础设计
输电杆塔及基础设计
钢筋混凝土电杆的组成（一）
输电杆塔及基础设计
钢筋混凝土电杆的组成（二）
输电杆塔及基础设计
（二）混凝土电杆型号编制规则
直线单柱电杆及A型直线电杆
门型直线电杆
输电杆塔1） 分类代号（直线电杆无分类符号） N — 耐张电杆 F — 分支电杆 D — 终端电杆 5. 杆型形状 S — 上字型 M — 门型 A — A型 G — 鼓型 （2）横担型式 B — 不带避雷线变形横担 G — 不带避雷线固定横担 Bb — 带避雷线变形横担 B — 带避雷线固定横担 （3）转角度数 30°— 0°~ 30°转角 ； 60°— 30°~ 60°转 角 ； 90°— 60°~ 90°转角
输电杆塔及基础设计
第二节 杆塔分类
一 、按材料不同分类
分为钢筋混凝土电杆和铁塔两种。
输电杆塔及基础设计
1．钢筋混凝土电杆
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二力作用线间的距离，即力臂。
•
静力学只研究最简单的运动状态——平衡。
•
静力学的全部内容是以几条公理为基础推理出来的。这些公理是人类在长期的生产实践中积累起来的
关于力的知识的总结，它反映了作用在刚体上的力的最简单最基本的属性，这些公理的正确性是可以通过
实验来验证的。
•
静力学的研究方法有两种：一种是几何的方法，称为几何静力学或称初等静力学；另一种是分析方法，
的内力。 （3）结点分离体中，未知轴力设为拉力（正），结果为负时表示与所设方向相反。
已知力一般按实际方向画，标注其数值的绝对值，则平衡方程建立时看图确定其 正负。 零杆的判断： 三角构造内的辅助性杆件都是零杆。（如图所示）
高压输电线路铁塔结构设计方案PPT(6 2张)培 训课件 培训讲 义培训 教材工 作汇报 课件PP T
称为分析静力学。
•
几何静力学可以用解析法，即通过平衡条件式用代数的方法求解未知约束反作用力；也可以用图解法，
即以力的多边形原理，用几何作图的方法来研究静力学问题。
2） 结构力学 截面法 节点法
3） 材料力学
轴心受力构件 压杆 轴向压力 / (稳定系数×面积) ≦ 强度设计值
拉杆 轴向拉力 / 净面积
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2） 截面法 用截面切断拟求构件，取交叉斜材的交叉点为力矩中心，所有外力对这个中心取矩 建立平衡方程中只有一对大小相同方向相反的未知力。
输电线路铁塔结构内力 计算分析完全基于经典力学 ，即《理论力学》、《结构 力学》、《材料力学》三门 力学的基础上来进行的。
因此，输电线路铁塔结 构，被看成由理想的铰接杆 件组成的空间塔架结构。
1 输电线路铁塔结构计算常用的力学概念知识 1） 理论力学——静力学公理
1、二力平衡公理：作用在刚体上的二力使刚体平衡的充要条件是：大小相等、方向相反 、作用在一条直线上
系列讲座
高压输电线路铁塔结构设计
杆塔型式及分类 架空输电线路使用的铁塔，按使用功能可分为直线塔、转角塔、终
端塔及换位、分歧等特种塔。 ——直线塔是将导线提离地面的塔，又可分为自立塔和拉线塔两种基本型
式。自立塔常用的有酒杯型、猫头型、鼓型、干字型等，拉线塔过去常 用的则有拉八、拉V、拉门、拉猫型塔。 ——转角塔是付与导线以张力的塔，大部是干字型、鼓型塔。 ——终端塔 ——换位、分歧等特种塔。
直线塔 (酒杯型塔)
北京8回500kV输电线路进顺义变
直线塔 (猫头型塔)
直线塔 (鼓型塔)
直线塔 (干字型塔)
直线塔(门型塔)
直线塔(门型塔)
直线塔(拉V型塔)
直线塔 (紧凑型塔)
转角塔
终端塔
塔型设计的步骤：
——确认或选择气象条件，导、地线牌号； ——依据给出的塔型规划或根据电压等级及路径条件规划塔型； ——绝缘配合； ——绘制电气间隙圆、提出负荷条件； ——根据电气间隙圆规划设计塔头； ——根据塔型规划完成整塔选型单线图（包含各种呼称高）； ——进行负荷组合； ——按铁塔计算软件要求输入计算塔型的所有参数； ——依据塔型计算结果绘制司令图； ——依据司令图完成结构图。
•
静力学是从公元前三世纪开始发展，到公元16世纪伽利略奠定动力学基础为止。人们在使用简单的工具和
机械的基础上，逐渐总结出力学的概念和公理。例如，从滑轮和杠杆得出力矩的概念；从斜面得出力的平行
四边形法则等。
阿基米德是使静力学成为一门真正科学的奠基者。在他的关于平面图形的平衡和重心的著作中，创立了
杠杆理论，并且奠定了静力学的主要原理。阿基米德得出的杠杆平衡条件是：若杠杆两臂的长度同其上的物
体的重量成反比，则此二物体必处于平衡状态。阿基米德是第一个使用严密推理来求出平行四边形、三角形
和梯形物体的重心位置的人。
著名的意大利艺术家、物理学家和工程师达·芬奇是文艺复兴时期首先跳出中世纪烦琐科学的人，他认为
实验和运用数学解决力学问题有巨大意义。他应用力矩法解释了滑轮的工作原理；应用虚位移原理的概念来
位移原理，用严格的分析方法叙述了整个力学理论。虚位移原理早在1717年已由伯努利指出，而应用这个原
理解决力学问题的方法的进一步发展和对它的数学研究却是拉格朗日的功绩。
我国古代科学家对静力学有着重大的贡献．春秋战国时期伟大的哲学家墨子（墨翟）在他的代表作《墨
经》中，对杠杆、轮轴和斜面作了分析，并明确指出“衡……长重者下，短轻者上”，提出了杠杆的平衡原
分析起重机构中的滑轮和杠杆系统。
对物体在斜面上的力学问题的研究，最有功绩的是斯蒂文，他得出并论证了力的平行四边形法则。静力
学一直到伐里农提出了著名的伐里农定理后才完备起来。他和潘索多边形原理是图解静力学的基础。
分析静力学是意大利数学家、力学家J．L．拉格朗日提出来的，他在大型著作《分析力学》中，根据虚
理。
静力学的基本物理量有三个：力、力偶、力矩。
•
静力学的基本物理量有三个：力、力偶、力矩。力的概念是静力学的基本概念之一。经验证明，力对
已知物体的作用效果决定于：力的大小(即力的强度)；力的方向；力的作用点。通常称它们为力的三要素。
Hale Waihona Puke 力的三要素可以用一个有向的线段即矢量表示。
•
凡大小相等方向相反且作用线不在一直线上的两个力称为力偶，它是一个自由矢量，其大小为力乘以
2、加减平衡力系公理：在作用于刚体的已知力系中加上或减去任何平衡力系，并不改变 原力系对刚体的效应。
3、力的平行四边形法则：作用于物体上某一点的两力，可以合成为一个合力，合力亦作 用于该点上，合力的大小和方向可由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。
4、作用力与反作用力定律：两物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反，沿同一直 线，分别作用在两个物体上。
≦ 强度设计值
高压输电线路铁塔结构设计方案PPT(6 2张)培 训课件 培训讲 义培训 教材工 作汇报 课件PP T
塔架的计算 塔架特点：由直杆用铰链联接而成，在结点荷载作用下，各杆只有轴力。
1） 结点法 取结点为分离体――平面汇交力系
求解方法： （1）求解支座反力，零杆判断；
因几何组成的不同而不一定是必须的，零杆判定后，可以大大简化求解。 （2）再选取只含二个未知力的结点。顺次取二个未知力的结点分离体可求解每个杆