钢管杆参数分析及其设计
浅析输电线路钢管杆的优化设计
浅析输电线路钢管杆的优化设计摘要：阐述了在输电线路钢管杆的设计中，在满足强度和刚度要求下，对影响钢管杆总重量的挠度、锥度、梢径、截面形状、主杆壁厚和材料等参数的优化设计。
关键词：钢管杆；主杆；横担；挠度；锥度；梢径；截面形状；杆段划分1 前言钢管杆现行的标准为《架空送电线路钢管杆设计技术规定》（DL/T 5130-2001），它主要用以替代传统的自立式角钢铁塔。
钢管杆与铁塔相比具有结构简单、强度高、占地省、安装快捷等特点，同时它具有较低的风载体形系数，作用在钢管杆杆身上的风荷载比铁塔小得多，并且它具有良好的柔性，大大有利于确保其在强风作用下的安全性。
现阶段，随着土地日显紧张，高压线路走廊越来越狭窄，钢管杆由于杆径小，占地少，需要的走廊比较小，能满足在走廊受限制地区架设架空线路的需要，因而得到广泛使用。
2 钢管杆的优化设计钢管杆最主要是由主杆和横担两部分构成，其中主杆的作用就是承担通过横担传导的导地线和金具的外荷载，以及来自杆体自身的风荷载，而横担的作用则是直接对导地线和金具的外负荷的承载，所以输电线路钢管杆的设计优化主要表现为对主杆、横担的优化设计。
2.1主杆的优化设计总述在输电线路钢管杆的设计中，主杆占总重量的比重一般可达到60%以上，因此将主杆优化作为首要考虑的因素。
如果仅以计算强度作为控制条件，运行时杆顶挠度可达杆身高度的30‰，不仅影响美观，挠度也超出了钢管杆材料的最大韧度，同时也不满足《架空送电线路钢管杆设计技术规定》（DL/T 5130-2001）6.2.1条：【在荷载的长期效应组合（无冰、风速5m/s及年平均气温）作用下，钢管杆杆顶的最大挠度不应超过下列数值：1 直线型杆 1）直线杆不大于杆身高度的5‰；2）直线转角杆不大于杆身高度的7‰。
2 转角和终端杆 1）66kV及以下电压等级挠度不大于杆身高度的15‰；2）110kV～220kV电压等级挠度不大于杆身高度的20‰。
】。
综上所述，要以控制杆顶的挠度作为首要设计原则。
钢管杆设计要求
不然调整后可能会影
响间隙圆的距离；连接加劲方式；
其他也要看。
如果主杆根部跟基础连接是采用
插入式的话，就要在主杆信息里选用插入式基础。
④输入主杆
⑤直线型横担
根部连接板厚跟主杆一样厚，加劲板厚跟侧板厚一样。
最后展开数据。
㈡、集中荷载
①
、
计算荷载（小院）
1
、维护→获得修改权
2
、电线力学参数：找电气要。
③生成计算书，保存
㈥、输出→钢管杆绘图
1
、设置→保存
①使用典设图样，打勾
②单梯
每一项都要看下，如果是耐张塔，
则横担挂孔选耐张
4
孔矩形挂线孔，
如果是直
线塔，则选下垂线挂板为双节点直线挂线板。
2
、点成图图标
3
、点一个红色图标→转化成
CAD
4
、杆身组装图
5
、主杆加工图
6
、横担加工图
附注
1
、后续判断：调整应力比的话
，锚栓等级，筋肋
Q345-1,
3
个利用率：
85%
）
计算参数库：
（螺栓，锚栓规格扳手空间各加
10
，达到
15~16
）
优化计算所有法兰
如果单项不合适也可以一项项改，改完再验算所有法兰数据。螺栓个数要是
4
的倍数。接着查看所有法兰计算书→保存（。
Txt
）→保存。
法兰要考虑肋板放下去，螺帽能不能放下去，扳手空间够不够。
=
绝缘子串数量
*0.02
4
、气象参数：找电气要。用
08
国际报批版（试用）
钢管杆及钢管塔设计要求12
一、钢管杆
1、110kV双回路终端钢管杆；呼高27m ； 90度转角；双地线JLB40A-80，地线安全系数4.0；导线为JL/G1A-240/30型钢芯铝绞线，导线安全系数2.5；水平档距500m；垂直档距500m。
2、110kV双回路转角钢管杆；呼高27m ； 60度转角；双地线JLB40A-80，地线安全系数4.0；导线为JL/G1A-240/30型钢芯铝绞线，导线安全系数2.5；水平档距500m；垂直档距500m。
3、请生产厂家加装钢管杆爬梯，并安装法兰盘检修踩点支架，横担检修踩点及护栏。
4、需在地线横担上考虑地线跳线连接的连接孔。
5、请生产厂家根据钢管杆使用条件设计并提供基础形式、尺寸；本基地质条件为土夹石。
其中两基钢管杆基础为灌注桩深基础。
6、气象条件：最高温度40度，最低温度-5度，风速30m/s，覆冰厚度5mm。
二、钢管塔
1、110kV双回路终端钢管塔；呼高50m ； 0度转角；双地线JLB40A-80，地线安全系数4.0；导线为JL/G1A-240/30型钢芯铝绞线，导线安全系数2.5；水平档距600m；垂直档距700m；地线横担单边长3.9米，上导线横担单边长4.6米，中导线横担单边长5.4米，下导线横担单边长4.9米。
2、需在地线横担上考虑地线跳线连接的连接孔，钢管塔一侧地线为2根，一侧地线为5根.
3、气象条件：最高温度40度，最低温度-5度，风速30m/s，覆冰厚度5mm。
4、请生产厂家根据钢管杆及塔使用条件设计并提供基础形式、尺寸；本基地质条件为土夹石。
钢管塔为板式台阶基础。
谢谢！。
浅谈输电线路钢管杆的设计
挑战
环境友好型设计需要解决材料选择、结构设计、生产 工艺等问题，同时需要进行全面的环境影响评估和环 保措施的实施，以确保设计符合环保要求。
07
结论与展望
结论
钢管杆结构在输电线路中具有重要应用价值， 其设计需要充分考虑结构强度、稳定性、材料 选择等因素，以确保其安全性和可靠性。
在设计过程中，应注重优化钢管杆的结构形式 和尺寸，以适应不同的输电线路要求和地理环 境条件。
件》等。
在设计过程中，需要对钢管杆的机械负 荷、电气负荷、环境因素等进行全面考 虑，以确保其能够满足输电线路的运行
要求。
02
输电线路钢管杆的种 类和结构
按照使用材料分类
碳素钢杆
采用碳素结构钢制造，是一种常见的输电线路杆塔。
不锈钢杆
采用不锈钢材料制造，适用于腐蚀环境或特殊要求的情况。
按照结构形式分类
挑战
智能化设计制造需要解决智能化设计软件的 开发、生产工艺的优化、生产设备的更新等 问题，同时需要加强技术人员的培训和管理
，提高技术水平和操作技能。
环境友好型设计
发展趋势
随着人们对环境保护的重视程度不断提高，输电线路 钢管杆的设计也需要考虑环境因素。环境友好型设计 能够减少对环境的破坏和污染，同时能够降低能耗和 资源消耗，实现可持续发展。
安全性和稳定性。
在建筑物密集的地区，钢管杆的 高耸结构可以减少对建筑物的干
扰，同时方便维修和更换。
钢管杆的设计原则和标准
钢管杆的设计原则应满足输电线路的安 全性、稳定性和经济性要求。
钢管杆的设计标准应符合国家相关电力 行业标准和规范，包括《
110kV~765kV架空输电线路设计规范 》、《架空输电线路钢管杆制造技术条
35kV 钢管杆 (无冰区)设计说明
第六篇35kV架空线路标准设计（无冰区钢管杆部分）第1章设计说明概述1.1气象条件35kV线路是最基本的配电线路,在全国应用最为广泛,其设计气象条件变化较大。
为了简化设计, 根据南方电网五省区的气象条件，结合《66kV及以下架空电力线路设计规范》中的典型气象区，考虑到经济性、安全性和通用性，本标准设计最大设计风速采用离地10m高，30年一遇10min平均最大风速，分别取25 m/s、30 m/s 和35 m/s；综合考虑南方电网五省区2008年冰灾后工程设计冰厚的取值情况，以及钢管杆在城网使用中的特性，钢管杆的设计不考虑覆冰的工况。
35kV配电线路标准设计共分为A、B、C、D、E、F 、G等7个气象区，钢管杆的标准设计只取其中E、F、G 三种气象条件。
具体标准设计气象组合如表1.1-1所示。
表1.1-1 35kV架空线路标准设计气象条件气象组合条件 A B C D E F G大气温度(0C)最高气温40 40 40 40 40 40 40 最低气温-10 -10 -20 -20 0 0 0 最大风速-5 -5 -5 -5 20 20 20 设计覆冰-5 -5 -5 -5 0 0 0 安装-5 -5 -10 -10 5 5 5 大气过电压15 15 15 15 15 15 15 内部过电压15 15 15 15 20 20 20 年平均气温15 15 15 15 20 20 20风速(m/s)最大风速25 25 25 25 25 30 35设计覆冰10 10 15 15 0 0 0安装情况10 10 10 10 10 10 10大气过电压10 10 10 10 10 10 15内部过电压15 15 15 15 15 15 18设计覆冰（m m） 5 10 20 30 0 0 0冰的密度(g/cm3) 0.9 0.9 0.9 0.91. 2 导地线1.2.1导地线截面本次标准设计导线选用LGJ—150/25、LGJ—240/30型两种钢芯铝绞线，地线选用铝包钢绞线LBGJ-50-27AC和LBGJ-55-27AC。
35kV-钢管杆-(无冰区)设计说明
第六篇35kV架空线路标准设计〔无冰区钢管杆部分〕第1章设计说明概述1.1气象条件35kV线路是最基本的配电线路,在全国应用最为广泛,其设计气象条件变化较大。
为了简化设计, 根据南方电网五省区的气象条件，结合《66kV及以下架空电力线路设计标准》中的典型气象区，考虑到经济性、安全性和通用性，本标准设计最大设计风速采用离地10m高，30年一遇10min平均最大风速，分别取25 m/s、30 m/s 和35 m/s；综合考虑南方电网五省区2008年冰灾后工程设计冰厚的取值情况，以及钢管杆在城网使用中的特性，钢管杆的设计不考虑覆冰的工况。
35kV配电线路标准设计共分为A、B、C、D、E、F 、G等7个气象区，钢管杆的标准设计只取其中E、F、G 三种气象条件。
具体标准设计气象组合如表1.1-1所示。
表1.1-1 35kV架空线路标准设计气象条件1. 2 导地线1.2.1导地线截面本次标准设计导线选用LGJ—150/25、LGJ—240/30型两种钢芯铝绞线，地线选用铝包钢绞线LBGJ-50-27AC 和LBGJ-55-27AC。
240mm2导线的杆塔地线荷载按钢绞线GJ-55考虑，150mm2导线的杆塔地线荷载按钢绞线GJ-50考虑。
本次设计中导线安全系数按10.0考虑，地线安全系数按12.0考虑。
杆塔设计选用钢芯铝绞线及镀锌钢绞线主要数据参数如表1.2-1所示：表1.2-1 设计选用钢芯铝绞线及镀锌钢绞线主要数据参数1.3 绝缘配合1.3.1 绝缘配合原则依照GB50061-2010《66kV及以下架空电力线路设计标准》和DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》进行绝缘设计，使线路能在工频电压、操作过电压和雷电过电压等各种情况下安全可靠地运行。
在一般35kV线路的绝缘设计上，以防污染设计为主，由于35kV主要用于城郊，大量的线路处于Ⅱ级污秽区，考虑到环境日益恶化的实际情况，对于本次35kV无冰区钢管杆标准设计我们选择处于Ⅲ级污秽区进行绝缘配合设计，中性点直接接地系统爬电比距不小于3.2㎝/kV〔对应系统额定电压〕，中性点非直接接地系统取上述值1.2倍。
钢管杆系列讲座之二：钢管杆规划
钢管杆系列讲座之二：钢管杆规划上一篇(钢管杆结构形式简介，查阅公众号：输配电线路阅读)给大家介绍了钢管杆的一些基本的构造要求。
在本篇及以后逐步给大家介绍一下钢管杆的设计。
本篇介绍一下钢管杆的规划，以下接受亦可用于铁塔规划。
1.计算档距(又称标准档距)，在杆塔形式确定后，可按平地计算该杆塔所能放到的档距大小。
在杆塔定位时杆塔的定位高度(详见图1)如下：H D=H-d-λ-δ (式1)式中：H--表示杆塔呼称高；d--表示导线对地的安全距离；λ--表示绝缘子串的长度，耐张串取0；δ--表示勘测、设计和施工误差。
图1 杆塔定位高度定位高度H D≧f max=γl2/(8σ0) (式2)，整理式1、式2可以得出计算档距(标准档距)的计算公式如下式：计算档距是杆塔规划中水平档距、垂直档距以及代表档距的计算基础。
2.水平档距 (又称风力档距)用来计算杆塔风荷载，一般取1.1~1.4，对于钢管杆一般取值为1.1。
3.垂直档距(又称垂直档距)用来计算杆塔垂直荷载，一般取1.2~2.0，对于钢管杆一般取值1.2；在工程实际当中也有取水平档距增加50~150米作为垂直档距。
4.代表档距一般取0.7~0.8，本人一般取值为0.8。
钢管杆绝大多数应用在城市及郊区的道路边，因此地形一般为平地或起伏较为平缓的地形中，能够更好地符合上述的档距规划。
5.安全系数是确定杆塔受力及定位弧垂的重要依据。
对于角钢铁塔或钢管塔导线安全系数一般为2.5；根据本人的工程实践钢管杆的安全系数不宜小于4；国家电网公司的110kV通用设计钢管杆的地线安全系数为7.0~8.0。
钢管杆安全系数在特殊情况下也有取值2.5(本人在迁改工程中有采用)，但对于孤立档在紧线过程中无法达到架线弧垂的要求，根据本人分析原因应为：钢管杆横担为悬臂结构，横担与杆身连接处接触面积相对较小，即使理论上强度满足要求，但横档刚度上未必满足；关于的横担刚度的要求规范尚未给出明确要求，在视觉及感官上以不发生形变为依据。
钢管杆通用设计说明书
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：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：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。
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取值 ，才能有效合理地 减小钢管杆挠度和重量。下 面结合某工程的钢 管杆设计 ，探讨 四个 因素对钢管 杆结 构 的影 响程 度 及其 取 值 。
２．２ 某工程转角钢管杆的参数优化及最优值
以广西某工程双 回路转角 Ｉ型钢管杆 ，该杆呼 高 ２１ ｒｒｌ，主杆分为 四段 ，横担根径３６０ ｍｉｎ，其计算 模型共取了四个参数组合 ，经多次试算 ，得主杆锥度
使钢 管杆 设计 得到 总结 和进 一步 的完 善 。
＝＾ （ａｌ， ，ｚ ）
（１）
２ 钢管杆参 数优化
Ｉｉ＝ （ａ２，ｄ， ，ｔ） 式中 —— 钢管杆挠度 ；
（２）
２．１ 影响钢管杆挠度的因素
口厂一 与荷载分布相关的系数 ；
在安装、正常工作及断线等各种工作状况下 ，钢
口厂一 截面形状系数 ；
的比重较大 ，因此如何使其结构最优化 ，降低本体造 下 ，主杆 的稍径决 定 了主杆 的最 小截 面惯性 矩 ，稍径
价是 钢 管杆设 计 的关键 之一 。
越大 ，截 面惯性矩 就越 大 ，但 相应 主杆 的重量 也 随之
本文根据钢管杆受力及施工运行的特点 ，概括 增大 ；１Ｊｕ大 主杆壁 厚可 有效 地改善 主杆 的应 力状 态 ，
钢管杆为单杆结构 ，在城市送 电线路工程 中承 匀 ，越有 利于材 料充 分发挥 强度 ，但边 数增 多也 导致
受导线各种工作条 件下 的作用力 ，由于设计档距较 加工 边数 增多 ；主杆 锥 度 越 大则 截 面惯 性 矩 随着 主
小 ，排 布较 为密集 ，用 量较大 。其 造价 占工程 总造 价 杆 变化越 快 ，从 而加 大主杆 刚 度 ；在 相 同的截 面形状
杆设计通常以挠度为控制性 因素。
影响程度大的参数取值 ，后确定影 响程度小 的参数
收 稿 日期 ：２０１１－０５一ｌ１ 作者简介 ：卢 ，ｈ（１９７９一），男，广 西玉林人 。工程师 ，硕士 。主要从 事送 电线路设计 ，Ｅ－ｍａｉｌ：７３１３５８３＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。
２１
红水河 ２０１１年第 ４期
１／４ ０
第 ７组
１／５Ｏ
第 ８组
１／５Ｏ
第 ９组
１／５０
截面形状 八边形 十二边形 十六边形 八边形 十二边形 十六 边形 八边 形 十二边形 十六边形
主杆 壁 厚 ｔ ｌＯ／／ｌ０／１４／１４ １Ｏ／／１２／１４／１４ ｌＯ／／１Ｏ／１４／１６ ｌＯ∥ｌ２／１４／１４ ｌＯ／／ｌ０／１４／１６
了影响钢管杆结构优化的主要 参数 ，然后结 合某 工 但重量也随之增加 。因此影响钢管杆挠度的参数可
程钢管杆设计的参数 比选优化 ，分析了各 因素对钢 分为钢管杆的锥度 截面形状 、稍径 和主杆壁厚，在
管杆 结构 的影 响程 度 ，并 得 出一些 有益 的结 论 ，以期 荷载已定的条件下可用如下 函数表述 ：
杆挠度一般控制在 １２‰ 以内［２Ｊ。 由于规范所要求
求的前提下，选择合理 的主要参数 （截面形状、壁厚、 稍径和锥度等），使结构最优化。由于不同的参数对 钢管杆挠度和重量的影响程度不同 ，因此设计过程
的挠度高于钢管杆钢材承载极 限时的挠度 ，故钢管 应根据参数对钢管杆 的影响程度依次考虑 ，先确定
由表 ２－４的计算结果可知 ，随着锥度值减小，钢 管杆的计算重量减小 ，整杆的挠度与应力 比均增大。
影响因素
Ｘ
主杆 锥 度
＾
第 １组 １／３Ｏ
第 ２组 ｌ／３Ｏ
表 １ 参数组合及计 算结果表
第 ３组 １／３Ｏ
第 ４组 １／４０
组 别 第 ５组 １／４ ０
第 ６组
第 ３０卷第 ４期 ２０１１年 ８月
红水 河
ＨｏｎｇＳｈｕｉ Ｒｉｖｅｒ
Ｖｏ１．３０，Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１１
钢 管杆 参数分析及其设计
卢 山
（广西 电力工业勘察设 计研究院 ，广西 南宁 ５３Ｏｏ２３）
摘 要：文章根据钢管杆受力特点，分析总结了影响钢管杆挠度和计算重量的主要参数，在对钢管杆设计的各项参 数进行优化 比选的基础上 ，分析 了各项参数对钢 管杆 承栽能 力和计 算重量的影响 ，得 到 了钢 管杆设计 所应遵循 的
—
—
主杆顶部至截面 ｉ处 的长度；
中，钢管杆的挠度过大 ，将导致导线与周围建筑物的
—
截面 ｉ处的惯性矩 。
间距不满足安全距离而放电 ，因此在荷载的长期效
由上 可 见 ，设 计 过 程 即是 在 满 足挠 度 和 强度 要
应组合作用下 ，钢管杆杆顶 的最大挠度不应超过杆 身高度的 ５‰（直线杆）及 ２Ｏ‰（转角杆）Ｃｌ】，但转角
三个水平 ：①１／３０、② １／４０、③１／５０；截面形状三个 水平 ：①八边形、②十二边形、③十六边形 ；主杆壁厚 三 个 水 平 ：① １０／／１０／１４／１４、② １０／／１２／１４／１４、③ １０／／１０／１４／１６；稍 径三 组水 平 ：０）３２０、＠５５０、＠ ６８０： 按正交表组合如表 １所示。
管杆主要受导地线所产生 的荷载、风荷载及杆身 自
ｄ— — 主杆 顶部 直径 （稍径 ）；
重荷载作用。相同条件下 ，弯矩越大 ，则钢管杆所产 生的挠度也越大 ；且当挠度较大时，还应计人钢管杆 自重所产生的附加弯矩 ，即二阶效应 。在城市线路
—
—
主杆锥度 ；
￡—— 截面 ｉ处的主杆壁厚 ；
ｌ０∥ ｌ０／１４１１４ １０／／ｌ０／１４／１６ ｌ０／／ｌ０／１４／１４ １０／／ｌ２／１４／１４
ｍｍ
稍 径 ｄ
１＂１
１１＂Ｉ１
３２Ｏ
５５Ｏ
６８０
６８０
３２０
５
５Ｏ
５５０
６８０
３２０
主杆应％ 力 比 Ｓ６ ９６门６—１ ２８／５２／５５／５５ ２１／５０／４６／４２ ２３／５３／６５／７４ ７ｌ／１４４／ｌ２ｏ／ｌ０６ ３３／嚣３／７８／８ｌ ３５／１ｏ０／１ ００／９３ ２６／７７／８ｌ／８８ ８６／１６１／１６８／１６８
一 些 原 则 和 结 论 。
关键词 ：钢管杆 ；参数优化 ；送 电线路 中图分类号 ：ＴＭ７５３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１００１—４０８Ｘ（２０ｌ１）Ｏ４—００２１—０３
１ 前言
由钢 管杆 的受 力 特 点 可知 ，其 主 杆截 面边 数越 多，越接近于圆形 ，钢管杆主杆的各方向受力就越均