为什么电线塔会被冰雪压倒

为什么电线塔会被冰雪压倒

1、基础知识

首先讲电力线路的杆塔，线路要架空就必须有两种杆塔，即一是直线塔、另一种是耐张塔，简单的比喻就是你要晒衣裳拉一根线，两端要固定在墙上，中间用竹杆撑起。好了，直线塔就有了，竹杆就是直线塔，其作用就是挑起导线，一般只承受导线的自重，专业讲就垂直荷载。

同时耐张塔也有了，即是晒衣裳固定的墙，所以电力线路线路最易出危险的是耐张塔，因为导线受张力架空后，沿导线纵向拉起的力全部挂在耐张塔上，即耐张塔要承受电力线路架空后的张力载荷，也就是要当成墙壁一样承受导线的拉力。

2、专业名词和计算公式

导线的标称截面，400/35，即400表示导线的铝股部分横截面积为400平方mm，35表示钢芯部分横截面积为35平方mm.当前500kV高压送电线路多为该型导线，然后每相导线有4根，一条线路为3相导线，共12根导线，还有两根避雷线。一般线路就是构，架空在天上的共有14根线。

(1)导线的自重，1米400/35导线的自重是1.511kg.

(2)按南方多年的气象条件，设计时冰厚10mm，导线上履10mm厚冰后的增加重量是：1.04kg.计算式是y2=〔3.14*(d/2+b)^2-3.14*(d/2)^2〕*1000*0.9b是冰厚，d是导线直径，A是导线横截面积，冰密度0.9.

(3)由此：每一米导线的上加冰后的重量是：1.511+1.04=2.551kg.

(4)耐张塔正常设计时应承受的张力G是：2.55*1000米*4根子导线*3相=30.6吨。取平均水平档距1000米(多数为500～700米，考虑山区的连续上山档等因素取1000米)耐张塔的高度一般在20米左右。此30吨纵向拉力挂在塔上，对基础的扭力力距为20米，基础即按此不利的受力条件进行选取。耐张塔身要承受的扭力即为抗拒30吨的扭力力矩。

(5)而当履冰为50mm厚，代入计算式：y2=10.85;G=(10.85+1.511)*1000*4*3=148.3吨。当冰厚为100mm时，代入计算式：y2=35.83;G=(35.839+1.51)*1000*4*3=448.2吨。

(6)由此可见：50mm的冰产生的张力是10mm冰的148.3/30.612=4.85倍。100mm的冰产生的张力是10mm冰的448.2/30.612=16.6倍。虽然线路设计取了2.5倍的安全系数。但是由于冰厚产生的荷载是平方关系的增长，耐张塔不可能按几十年不遇的天气条件来设计。

如果为了抗拒100mm冰的而设计耐张塔，其塔身强度和基础强度都是不可想像的。在线路工程的造价中，铁塔投资占20%。而三峡到上海的线路2000公里，塔量为2000基以上，总造价为40亿元。单位造价为200万元/公里，如要每基塔均增加投资去抗衡50～100mm冰，电力线路的总体投资翻10倍左右。即达到400亿，按此推算，当前电力建设每年建设电力线路均在5000公里左右。按10倍的关系，即光电力线路建设即达到1000个亿。而一个国家级的三峡工程也不过2000亿元，另外，电网投资均由电力企业自行投资，完全是为了保履冰而这样投资是不合理的，也不经济的，将会造成极大的浪费。

质疑之一的解释：为何导线不断而塔倒的问题，这很好理解，这是因为耐张塔要承受不利的力矩效应(塔高20米)，而导线只单纯的承受纵向张力。在所有的导线中心均用钢绞线进行承力，在履冰时，首先崩溃的一定是耐张塔，再才是倒塔的冲击力挣断导线。

这就好比用绳子拴到一棵树上，用力扯绳子，断掉的一定是树根，因绳子只受纵向拉力，故先断的是树，树断后，对绳子产生冲击，再断绳子。

质疑之二的解释：北方未倒塔的原因是：天气干冷，塔身不会凝冰，导线上只是有附着积雪，没有大量挂冰，而且在设计时冰厚就取得大，般在30mm左右。而湖南、贵州的事故中，导线上全部凝冰达50～100mm，塔身及绝缘子上全结成了水桶。这样多的额外荷载均由铁塔来承受，远远超出了国家规定的铁塔使用条件。