大规格角钢在特高压输电铁塔中的应用研究

余明智;郑洪斌;岳浩;李丹丹

【摘 要】随着电网工程建设的迅速发展,L220和L250大规格角钢已经在特高压输电铁塔结构上得到了比较广泛的应用.但随着输电线路工程中大截面导线等技术的发展,铁塔的外负荷越来越大,为满足承载力需要,对角钢肢宽提出了更高的要求.结合工程应用实例,对250 mm肢宽以上大规格角钢(280mm和300 mm)的承载力和经济性进行了分析研究.

【期刊名称】《山东电力技术》 【年(卷),期】2016(043)005 【总页数】4页(P69-72)

【关键词】大规格角钢;L280角钢;L300角钢;承载力;经济性 【作 者】余明智;郑洪斌;岳浩;李丹丹

【作者单位】云南省电力设计院,昆明 650000;国网山东省电力公司德州供电公司,山东 德州 253000;国网山东省电力公司威海供电公司,山东 威海2200;国网山东省电力公司济南供电公司,济南250012 【正文语种】中 文 【中图分类】TM753

大规格角钢通常指肢宽大于200 mm的角钢。与常规角钢相比，大规格角钢肢宽与肢厚均较大，截面积大幅增加，能有效提高单根构件的承截力，实现大规格角钢替代普通规格双组合角钢。不仅可以减少杆塔的耗钢量，降低角钢间填板焊接质量

带来的铁塔安全隐患，而且还可以改变双拼组合角钢的不合理截面形式，优化构造，避免双组合角钢受力不均、小长细比时易发生弯扭屈曲的影响，同时大量减少连接螺栓与填板，使铁塔组立的施工量与施工难度大大降低［1］。

自锦苏工程作为输电铁塔大规格角钢应用的国内首个试点工程以来，220 mm和250 mm肢宽大规格角钢已经在特高压输电铁塔结构上得到广泛的应用，并且在结构安全度和经济性两方面都取得了较好的成效［2］。但随着电网工程建设的迅速发展，大截面导线等技术的应用，杆塔的外负荷越来越大，为满足承载力需要，对角钢肢宽提出了更高的要求。2013年国家电网公司发布了《300毫米级肢宽热轧大规格等边角钢技术条件及工装要求》，给出了L280～L360各规格角钢的尺寸、外形、重量及允许偏差、截面特性、技术要求、检验方法、检验规则、包装、标志及质量证明书等要求。为250 mm肢宽以上大规格角钢在工程中的应用创造了条件，结合±800 kV山西晋北—江苏南京特高压直流输电线路工程大规格角钢的应用情况，对280 mm、300 mm大规格角钢的承载力和经济性进行分析研究。 在±800 kV山西晋北—江苏南京特高压直流输电线路工程中，杆塔大规格角钢的使用涉及220 mm、250 mm、300 mm 3个角钢肢宽等级。为更直观了解250 mm以上大规格角钢的承载力性能，增加了280 mm大规格角钢的对比情况，分别对Q420L220，Q420L250双角钢构件以及Q420L280，Q420L300角钢构件的承载力进行计算，计算结果见表1。

由表1可知，280 mm和300 mm角钢的承载力与220 mm、250 mm双角钢的承载力存在局部重叠。为更直观反映这种情况，把这种关系绘制为图1，图中承载力重叠范围越大，表明替换率越高，也就是说280 mm和300 mm大规格角钢可代替220 mm、250 mm双角钢构件概率越大。同时，图1中随着计算长度的增加，承载力重叠范围逐渐减少，该现象说明大截面单角钢回转半径较小，受压稳定性能相对较差，为充分发挥大截面单角钢承载潜能，设计人员应合理规划塔身节

间及塔材布置形式，才能有效提高大截面单角钢利用率。

减小构件计算长度，可有效提高280 mm和300 mm大规格角钢替换双角钢构件的替换率。同时，根据等承载力的原理，可知当角钢计算长度达到一定的限值后，再减小计算长度对承载力的提升没有任何效果，反而因为增加辅助材料导致杆塔耗钢量的增加。此限值即为最优计算长度，既能最大限度提高280 mm和300 mm大规格角钢替换率也能充分发挥材料强度。

按照我国杆塔结构设计技术规定DL/T 51—2012［3］可知，等承载力计算原理为 强度公式： 稳定公式：

式中：N1为角钢强度承载力，N；N2为角钢稳定承载力，N；Au为角钢净截面积，mm2；A为角钢毛截面积，mm2；f为钢材的强度设计值，N/mm2；φ为稳定系数。

令N1=N2，得φ=Au/A。设i为角钢回转半径，λ为角钢长细比，再由φ得到对应的λ，由L0=λi得每种规格构件的最优计算长度。

根据上述原理，计算不同屈服强度的280 mm、300 mm等边角钢对应的稳定系数φ及最优计算长度L0，结果如表2所示。

为评价Q420高强度L300特大规格角钢在本工程的适用性和经济性，选取典型转角塔J30103A和J30104A，进行多种规格构件的分析比较。杆塔主要计算条件如表3所示。

在相同外负荷及计算模型的情况下，典型转角塔J30103A和J30104A选用不同规格构件的计算结果如表4所示。

1）L300系列大规格角钢基本可以代替L220系列双组合角钢。为更直观反映这种情况，单独把两种规格构件的承载力的对比情况绘制成图2。由图2可知：在最优

计算长度附近，L300系列大规格角钢可以代替L220×24及以下规格的双组合角钢作为杆塔主材。并且此时强度承载力和稳定承载力基本相当，可获得较好的承载性能。

2）使用L300大角钢，典型转角塔J30103A和J30104A塔重较双组合角钢方案可降低3.5%～5.2%。转角越大，降低塔重比例越多。

3）L300大角钢占全塔塔重的比例为4.6%～16.1%，平均约占12%。

国家电网公司《300 mm级肢宽热轧大规格等边角钢技术条件及工装要求》的发布，为250 mm肢宽以上大规格角钢在工程中的应用创造了有利条件，为300 mm大规格角钢在±800 kV山西晋北—江苏南京特高压直流输电线路工程的应用奠定了基础。

280mm和300 mm大规格角钢可代替部分220 mm、250 mm双角钢构件。其中300 mm系列角钢承载力基本和220mm系列双组合角钢相当，可以代替L220×24及以下规格的双组合角钢作为杆塔主材。

280mm和300 mm大规格角钢的应用不仅可以减少杆塔的耗钢量，降低角钢间填板焊接质量带来的铁塔安全隐患，而且还可以改变双拼组合角钢的不合理截面形式，优化构造，避免双组合角钢受力不均、易发生弯扭屈曲的影响。

280mm和300 mm大规格角钢的应用，丰富了角钢规格，减少了双拼组合角钢的使用，大量减少连接螺栓与填板，使铁塔组立的施工量与施工难度大大减轻。 在±800 kV山西晋北—江苏南京特高压直流输电线路工程中，大转角塔使用L300大规格角钢，单塔可节约塔重约3.5%，其使用比例约占单塔塔重的12%。 参考文献

［1］ 黄璜，李清华，孟宪乔，等.Q420大规格角钢在±800 kV特高压杆塔中的应用［J］.电力建设，2010，33（6）：65～69.

［2］ 刘泽洪.大规格角钢在输电铁塔中的应用［M］.北京：中国电力出版社，

2011.

［3］ DL/T 51—2012架空输电线路杆塔结构设计技术规定［S］. ［4］ 余朝胜.高压输电线路大规格高强角钢铁塔应用研究［J］.电力与电工，2012，32（3）：18～20.

余明智（1982），男，高级工程师，从事输电线路结构设计工作。