冰雪壓倒電線杆的原因

　　前幾天湖南電線塔被冰雪壓塌，為什麼會出現這樣的情況?電線塔不是很牢固的嗎?而且，北方年年下雪，雪還很大，卻沒聽說有這種事故發生呢?

　　電線塔為何會倒掉，對於不懂電力的人來說的確很令人費解，其實如果想知道其倒塌的原因，還得從下面幾個步驟來分析。

冰雪壓倒電線杆

　　1、基礎知識

　　首先講電力線路的杆塔，線路要架空就必須有兩種杆塔，即一是直線塔、另一種是耐張塔，簡單的比喻就是你要晒衣裳拉一根線，兩端要固定在牆上，中間用竹杆撐起。好了，直線塔就有了，竹杆就是直線塔，其作用就是挑起導線，一般只承受導線的自重，專業講就垂直荷載。

　　同時耐張塔也有了，即是晒衣裳固定的牆，所以電力線路線路最易出危險的是耐張塔，因為導線受張力架空後，沿導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後的張力載荷，也就是要當成牆壁一樣承受導線的拉力。

　　2、專業名詞和計算公式

　　導線的標稱截面，400/35，即400 表示導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. 當前500kV 高壓送電線路多為該型導線，然後每相導線有4 根，一條線路為3 相導線，共12根導線，還有兩根避雷線。一般線路就是構，架空在天上的共有14根線。

　　***1***導線的自重，1 米400/35導線的自重是1.511kg.

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

　　***3***由此：每一米導線的上加冰後的重量是：1.511+1.04=2.551kg.

　　***4***耐張塔正常設計時應承受的張力G 是：2.55*1000 米*4根子導線*3相=30.6噸。取平均水平檔距1000米***多數為500 ～700 米，考慮山區的連續上山檔等因素取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，對基礎的扭力力距為20米，基礎即按此不利的受力條件進行選取。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的冰產生的張力是10mm冰的148.3/30.612=4.85倍。100mm的冰產生的張力是10mm冰的448.2/30.612=16.6倍。雖然線路設計取了2.5 倍的安全係數。但是由於冰厚產生的荷載是平方關係的增長，耐張塔不可能按幾十年不遇的天氣條件來設計。

　　如果為了抗拒100mm 冰的而設計耐張塔，其塔身強度和基礎強度都是不可想像的。線上路工程的造價中，鐵塔投資佔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。即達到400 億，按此推算，當前電力建設每年建設電力線路均在5000公里左右。按10倍的關係，即光電力線路建設即達到1000個億。而一個國家級的三峽工程也不過2000億元，另外，電網投資均由電力企業自行投資，完全是為了保履冰而這樣投資是不合理的，也不經濟的，將會造成極大的浪費。

　　質疑之一的解釋：為何導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***塔高20米***，而導線只單純的承受縱向張力。在所有的導線中心均用鋼絞線進行承力，在履冰時，首先崩潰的一定是耐張塔，再才是倒塔的衝擊力掙斷導線。

　　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，樹斷後，對繩子產生衝擊，再斷繩子。

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