广州城市电力工程有限公司 510630
摘要：在电力工程建设当中，铁塔设计计算分析作为工程建设重要数据，直接影响工程安全及质量，需结合现场实际情况严格选用铁塔型号，不应随意将直线塔代替耐张塔，更改铁塔性质。
关键词：架空线、ZG4-18、水平风载荷、转角
由于《XX站新建10kV四回路出线》工程在施工过程中，施工单位未能按照架空线路施工程序作业，在杆塔定位和施工过程中未按照先转角耐张塔施工、后直线塔施工的程序。在施工过程中遭遇民事阻扰，从而使本工程原设计为直线塔的#4、#11、#16、#21、#25塔出现偏离线行，产生较大的角度。下面就#4、#11、#16、#21、#25塔在原设计线行及偏离原设计线行、施工完成后现场实际情况下受力分析。
1、#4、#11、#16、#21、#25塔原设计线行及偏离原设计线行情况下受力分析
原设计为XX变电站至#27塔间为四回10KV线路，导线型号为JL/G1A-240mm2。先架设一回线路（高塱线），预留三回线路的方式。#4、#11、#16、#21、#25塔原设计为直线塔，选用ZG4-18。
根据《广东电网有限责任公司配网工程标准设计（2017年版）》第二册架空线路杆塔部分设计图纸《ZG4 四回路直线塔单线图及材料汇总表》（GDP-10K-ZG4-01），ZG4 四回路直线塔的设计使用条件如下：
（1）、水平档距：400m，垂直档距：600m。
（2）、导线：LGJ-240/30，K=3.0
（3）、气象条件见下表：
.png)
（4）、ZG4四回路直线塔的其他参数：
.png)
.png)
根据以上数据，可计算出ZG4-18直线塔顶端可承受的最大水平载荷为：
（1）、无冰时风压比载
γ4(M)＝9.8αCdv2/16/A×10-3
其中：α为风速不均匀系数，风速v<20m/s, α=1.0；
风速v=20～30m/s,α=0.85；
风速v=30～35m/s,α=0.75；
风速v>=30m/s, α=0.70。C为风载体形系数，线径d<17mm， C=1.2;
线径d>17mm， C=1.1。
覆冰时， C=1.2。d为导线直径；v为风速；A为导线计算截面。
故：γ4 (35,20)＝0.045221（N/m.mm2）
（2）、当架设四回10KV导线JL/G1A-240mm2时，其顶端水平最大载荷为：
12×γ4 (35,20)×A×lh=59900（N）
其中：A为导线计算截面；lh为水平档距
根据当地的实际气象条件，按照当地最大风速为25m/s（最大风速时其温度200C组合），在出现最大风速时，导线JL/G1A-240mm2的风压比载γ4 (25,20)＝0.03196（N/m.mm2）。
故分别计算出#4、#11、#16、#21、#25塔的水平风载荷和验算结果如下表所示：
.png)
从上述计算结果可以看出，当以上塔型作为直线塔时，均可保证其水平方向的载荷。
.png)
当以上塔在相应位置，线行方向存在转角时，铁塔除承受水平荷载外，在横向还承受由架空线张力引起的角度力，如图所示。角度荷载可用下式计算：
Tj=(T1+T2)sinα/2
其中: T1、T2——电杆两侧的张力（N）。
当T1=T2=T时，Tj=2Tsin（α/2）
根据原设计图纸，架空线路导线架设的安全系数为K=6.0。故，单根JL/G1A-240mm2导线的张力为11973N（75620×0.95/6），具体计算结果如下表：
.png)
从上表中可以看出，当架线时安全系数K=6时，根据原设计，在最大风速25m/s的情况下，以上几基塔在100转角之内，其水平方向的载荷在该塔型的最大允许水平载荷以内，因此是安全的。
当转角大于100时，角度载荷将进一步增大，在最大风速25m/s的情况下，其水平方向的载荷在该塔型的最大允许水平载荷之外，该铁塔将无法承受水平方向的载荷，因此是不安全的。
当将以上几基铁塔改为耐张塔时，铁塔除承受水平方向的风载荷和角度载荷之外，还有可能承受不平衡张力载荷。该载荷的大小为：
△T=(T1-T2)cosα/2 当T1=T2时，△T=0; 当α=0时，△T =T1-T2
由于不平衡张力与架线、温度等因素有关，很难计算。故不应考虑将直线塔改为耐张塔。
2、#4、#11、#16、#21、#25塔根据施工完成后现场情况下受力分析
2019年8月10日~13日设计单位测量人员现场测量本线路的数据如下（测量时室外环境温度37°C）：
.png)
根据以上现场测量数据，依照当地地区气象组合条件，可计算出当前气温条件下本段线路导线对各铁塔的水平方向受力情况，如下表所示：
.png)
从上表中可以看出，#16塔、#21塔不合格。#4塔已超过ZG4-18米塔最大可承受水平载荷的90%。
当气温变化时，导线张紧力将增大，对于线路存在转角的塔角度力将明显增大，下表是按照冬季气温按照0°C时，对各铁塔的水平方向受力情况分析。
.png)
从上表可以看出，由于气温降低，导致导线张紧力增大后，#4塔、#16塔、#21塔，因为存在较大的角度，导线张力的角度力增大，因此，这3基塔的水平方向最大合力将超过ZG4-18塔的最大承受力，#4塔也变成不合格。
综合以上的分析：
对#11塔、#25塔，请施工单位严格按照设计的K=6.0，调整架线弧垂。如K=6.0时，导线最低点小于规范最低的对地安全距离时，要考虑在适当位置增加杆塔，以确保对地安全距离。
针对#4塔、#16塔、#21塔解决方案：
方案一：将ZG4塔更换为JG4塔，基础同步配套更换。
方案二：将以上杆塔移位，使之处于两个耐张塔的直线线行正下方。
同时，施工单位要加强技术的提高，按照施工的要求，采取有效的控制手段，确保严格按照设计图纸施工。
针对杆塔移位方案，经测量计算，对以上各塔所需移位情况如下：
1、#4塔需要往内夹角方向移动22米，当移动位移在17~27米之间时有较小的夹角，夹角在5°以内；
2、#16塔需要往内夹角方向移动50米，当移动位移在40~60米之间时有较小的夹角，夹角在5°以内；
3、#21塔需要往内夹角方向移动68米，当移动位移在54~82米之间时有较小的夹角，夹角在5°以内。
结束语
项目设计及施工过程中，直线塔选用应严格按照直线塔的使用条件及参数，不应将直线塔代替耐张塔的作用。在施工过程中，施工单位必须严格按照架空线路施工程序作业，在杆塔定位和施工过程中按照先转角耐张塔施工、后直线塔施工的程序。
参考文献
[1]《广东电网有限责任公司配网工程标准设计（2017年版）》
[2]《角度法观测弧垂施工技术手册》