冰雪為什么會壓到電線塔的十萬個為什么

冰雪為什么會壓到電線塔的十萬個為什么

　　1、基礎(chǔ)知識

　　首先講電力線路的桿塔，線路要架空就必須有兩種桿塔，即一是直線塔、另一種是耐張塔，簡單的比喻就是你要曬衣裳拉一根線，兩端要固定在墻上，中間用竹桿撐起。好了，直線塔就有了，竹桿就是直線塔，其作用就是挑起導(dǎo)線，一般只承受導(dǎo)線的自重，專業(yè)講就垂直荷載。

　　同時耐張塔也有了，即是曬衣裳固定的墻，所以電力線路線路最易出危險的是耐張塔，因為導(dǎo)線受張力架空后，沿導(dǎo)線縱向拉起的力全部掛在耐張塔上，即耐張塔要承受電力線路架空后的張力載荷，也就是要當(dāng)成墻壁一樣承受導(dǎo)線的拉力。

　　2、專業(yè)名詞和計算公式

　　導(dǎo)線的標(biāo)稱截面，400/35，即400表示導(dǎo)線的鋁股部分橫截面積為400平方mm，35表示鋼芯部分橫截面積為35平方mm.當(dāng)前500kV高壓送電線路多為該型導(dǎo)線，然后每相導(dǎo)線有4根，一條線路為3相導(dǎo)線，共12根導(dǎo)線，還有兩根避雷線。一般線路就是構(gòu)，架空在天上的共有14根線。

　　(1)導(dǎo)線的自重，1米400/35導(dǎo)線的自重是1.511kg.

　　(2)按南方多年的氣象條件，設(shè)計時冰厚10mm，導(dǎo)線上履10mm厚冰后的增加重量是：1.04kg.計算式是y2=〔3.14*(d/2+b)^2-3.14*(d/2)^2〕*1000*0.9b是冰厚，d是導(dǎo)線直徑，A是導(dǎo)線橫截面積，冰密度0.9.

　　(3)由此：每一米導(dǎo)線的上加冰后的重量是：1.511+1.04=2.551kg.

　　(4)耐張塔正常設(shè)計時應(yīng)承受的張力G是：2.55*1000米*4根子導(dǎo)線*3相=30.6噸。取平均水平檔距1000米(多數(shù)為500～700米，考慮山區(qū)的連續(xù)上山檔等因素取1000米)耐張塔的高度一般在20米左右。此30噸縱向拉力掛在塔上，對基礎(chǔ)的扭力力距為20米，基礎(chǔ)即按此不利的受力條件進(jìn)行選取。耐張塔身要承受的扭力即為抗拒30噸的扭力力矩。

　　(5)而當(dāng)履冰為50mm厚，代入計算式：y2=10.85;G=(10.85+1.511)*1000*4*3=148.3噸。當(dāng)冰厚為100mm時，代入計算式：y2=35.83;G=(35.839+1.51)*1000*4*3=448.2噸。

　　(6)由此可見：50mm的冰產(chǎn)生的張力是10mm冰的148.3/30.612=4.85倍。100mm的冰產(chǎn)生的張力是10mm冰的448.2/30.612=16.6倍。雖然線路設(shè)計取了2.5倍的安全系數(shù)。但是由于冰厚產(chǎn)生的荷載是平方關(guān)系的增長，耐張塔不可能按幾十年不遇的天氣條件來設(shè)計。

　　如果為了抗拒100mm冰的而設(shè)計耐張塔，其塔身強度和基礎(chǔ)強度都是不可想像的。在線路工程的造價中，鐵塔投資占20%。而三峽到上海的線路2000公里，塔量為2000基以上，總造價為40億元。單位造價為200萬元/公里，如要每基塔均增加投資去抗衡50～100mm冰，電力線路的總體投資翻10倍左右。即達(dá)到400億，按此推算，當(dāng)前電力建設(shè)每年建設(shè)電力線路均在5000公里左右。按10倍的關(guān)系，即光電力線路建設(shè)即達(dá)到1000個億。而一個國家級的三峽工程也不過2000億元，另外，電網(wǎng)投資均由電力企業(yè)自行投資，完全是為了保履冰而這樣投資是不合理的，也不經(jīng)濟(jì)的，將會造成極大的浪費。

　　質(zhì)疑之一的解釋：為何導(dǎo)線不斷而塔倒的問題，這很好理解，這是因為耐張塔要承受不利的力矩效應(yīng)(塔高20米)，而導(dǎo)線只單純的承受縱向張力。在所有的導(dǎo)線中心均用鋼絞線進(jìn)行承力，在履冰時，首先崩潰的一定是耐張塔，再才是倒塔的沖擊力掙斷導(dǎo)線。

　　這就好比用繩子拴到一棵樹上，用力扯繩子，斷掉的一定是樹根，因繩子只受縱向拉力，故先斷的是樹，樹斷后，對繩子產(chǎn)生沖擊，再斷繩子。

　　質(zhì)疑之二的解釋：北方未倒塔的原因是：天氣干冷，塔身不會凝冰，導(dǎo)線上只是有附著積雪，沒有大量掛冰，而且在設(shè)計時冰厚就取得大，般在30mm左右。而湖南、貴州的事故中，導(dǎo)線上全部凝冰達(dá)50～100mm，塔身及絕緣子上全結(jié)成了水桶。這樣多的額外荷載均由鐵塔來承受，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了國家規(guī)定的鐵塔使用條件。

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