1．確定桿塔外形尺寸的基本要求
桿塔外形尺寸主要包括桿塔呼稱高、橫擔(dān)長(zhǎng)度、上下橫擔(dān)的垂直距離、避雷線支架高度、雙避雷線懸掛點(diǎn)之間水平距離等。
桿塔是用來支持導(dǎo)線和避雷線的，因此，其外形尺寸主要取決于導(dǎo)線和避雷線電氣方面的因素。
如導(dǎo)線對(duì)地、對(duì)交叉跨越物的空氣間隙距離，導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與避雷線之間的空氣間隙距離；導(dǎo)線與桿塔部分的空氣間隙距離；避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的防雷保護(hù)角；雙避雷線對(duì)中導(dǎo)線的防雷保護(hù)；考慮帶電檢修帶電體與檢修人員之間的空氣間隙距離等。
一般說來，桿塔外形尺寸的確定，應(yīng)符合以下基本要求：
(1)確定桿塔高度時(shí)，應(yīng)滿足導(dǎo)線對(duì)地面及交叉跨越物的距離要求。
(2)導(dǎo)線與塔本身的距離應(yīng)滿足內(nèi)過電壓及正常工作電壓的間隙要求，并滿足帶電作業(yè)的間隙要求。
(3)導(dǎo)線間的水平距離或垂直距離應(yīng)滿足檔距中央接近程度所需的距離。
(4)避雷線的布置應(yīng)滿足導(dǎo)線防雷保護(hù)的要求。
2．桿塔呼稱高的確定
桿塔最下層導(dǎo)線絕緣子串懸掛點(diǎn)到地面的垂直距離h，稱為桿塔的呼稱高，如上一章圖4－1所示，并已知桿塔的呼稱高h(yuǎn)計(jì)算式為:
由上式可知，對(duì)一定電壓等級(jí)的架空線路，其λ、h、δh為定值，隨著設(shè)計(jì)檔距的增加，導(dǎo)線弧垂加大，所用桿塔的呼稱高也隨之加大，這一分析在上一章已有介紹。
實(shí)際上，桿塔呼稱高的確定主要考慮滿足導(dǎo)線與地面及導(dǎo)線與各種跨越物之間的安全距離的要求。
對(duì)某一電壓等級(jí)的線路，根據(jù)不同檔距下，分析桿高與其數(shù)量在投資效益方面的得失，則必然存在著一個(gè)經(jīng)濟(jì)的桿塔高度，此高度則稱之為經(jīng)濟(jì)呼稱高。
3．桿塔頭部尺寸的確定
桿塔的頭部尺寸主要決定于電氣對(duì)空氣間隙及線間距離的要求。
(1)空氣間隙的校驗(yàn)。包括在內(nèi)外過電壓及正常工作電壓三種情況下，其絕緣子串風(fēng)偏后，導(dǎo)線對(duì)桿塔接地部分的空氣間隙要求不得小于表1的數(shù)值。
表1 帶電部分與桿塔構(gòu)件的最小間隙（m）
線路電壓（kv）
35
110
220
外過電壓間隙r1
0.45
1
1.9
內(nèi)過電壓間隙r2
0.25
0.7
1.45
運(yùn)行電壓間隙r3
0.1
0.25
0.55
校驗(yàn)塔頭空氣間隙，必須保證懸垂絕緣子串風(fēng)偏后，帶電部分對(duì)桿塔部件的凈距離仍能滿足表5-1所規(guī)定的最小空氣間隙。因此，還需要先明確校驗(yàn)的氣象條件。
表1中按三種電壓規(guī)定了最小空氣間隙，所以驗(yàn)算氣象條件也分為三種：①工作電壓下，計(jì)算條件為最大風(fēng)速及相應(yīng)的氣溫。②雷電過電壓下，計(jì)算條件為氣溫15℃、風(fēng)速15m/s(當(dāng)最大設(shè)計(jì)風(fēng)速為35m/s及以上時(shí))或10m/s(最大設(shè)計(jì)風(fēng)速小于35m/s時(shí))。③內(nèi)過電壓下，計(jì)算條件為年平均氣溫、最大設(shè)計(jì)風(fēng)速的一半但不低于15m/s。
直線桿塔的絕緣子串的受力情況示意圖見后所示，絕緣子串風(fēng)偏角φ及絕緣子串風(fēng)壓荷載可按式（1）和式（2）計(jì)算。
即：（1）
?。?）
下面解釋兩式中各符號(hào)的含義。
式中 s—導(dǎo)線截面積，mm2
—水平檔距,m；
—垂直距離，m；
g1—導(dǎo)線自重比載；n/m·mm2
g4—導(dǎo)線風(fēng)壓比載， n/m·mm2
gj—絕緣子串的自重力，n；
pj—絕緣子串風(fēng)壓荷載，n；
pd—導(dǎo)線作用于絕緣子串風(fēng)壓荷載，n；
gd—導(dǎo)線自重力，n；
sj—一片絕緣子的受風(fēng)面積，m2；
n—每串絕緣子的片數(shù)，金具零件按一片絕 緣子的受風(fēng)面積考慮；
v—計(jì)算情況下的風(fēng)速，m/s。
分析絕緣子串的受力情況，見圖1（a）所示，
圖1（a） 風(fēng)偏搖擺角示意圖
由靜力學(xué)的力矩平衡關(guān)系，pj、pd對(duì)絕緣子串為順時(shí)針方向作用，而gj、gd對(duì)絕緣子串為逆時(shí)針方向作用，則有：
（3）
由式（5－3）即可得出式（5－1）絕緣子串風(fēng)偏角計(jì)算關(guān)系。
在外過電壓、內(nèi)過電壓及正常工作電壓情況下，分別求出絕緣子串的風(fēng)偏角φ1、φ2、φ3，然后繪出間隙圓圖，如圖1（b）所示：
圖1（b） 正面間隙圓圖示意圖
由圖中的間隙距離r1、r2、r3，即可得知各種情況下的空氣間隙是否滿足表5－1所列數(shù)值。
關(guān)于正面間隙圓圖的說明。
正面間隙圓圖以每一種電壓下的氣象條件，算出絕緣子串的搖擺角，即可找到風(fēng)偏時(shí)導(dǎo)線懸掛點(diǎn)(帶電部分)的極限位置。
然后以每一種情況下導(dǎo)線懸掛點(diǎn)風(fēng)偏極限位置為圓心，分別以每種電壓下的最小空氣間隙長(zhǎng)度為半徑畫圓，就是正面間隙圓。如圖1（b）中a點(diǎn)為雷電過電壓時(shí)導(dǎo)線懸掛點(diǎn)極限位置，r1—為雷電過電壓下最小空氣間隙。相應(yīng)的在b點(diǎn)、r2—為內(nèi)過電壓時(shí)最小空氣間隙，c點(diǎn)、r3—為工作電壓時(shí)最小空氣間隙。
顯然，正面間隙圓與桿塔任何部件均不相交而是相離，則空氣間隙校驗(yàn)合格。若間隙圓與桿塔部件相交，則校驗(yàn)不合格。
由式(5-1)可知，當(dāng)垂直檔距很小時(shí)，φ角增大。所以要選/之比最大的、桿塔相對(duì)位置較低的桿塔進(jìn)行校驗(yàn)，若能通過，則其它桿塔可以不再校驗(yàn)。
如校驗(yàn)不合格，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，措施有：調(diào)整塔位、改變塔高、加重錘或改用允許搖擺角大的桿塔。
實(shí)際上，在間隙圓圖中，對(duì)桿身起控制作用的一般為內(nèi)過電壓或外過電壓兩種情況，從圖1（b）中可以看出，內(nèi)過電壓的間隙圖，對(duì)下導(dǎo)線橫擔(dān)起控制作用；而正常情況風(fēng)速較大，絕緣子串的風(fēng)偏角較大，對(duì)桿身間隙不起作用，但在強(qiáng)風(fēng)地帶須校驗(yàn)此時(shí)對(duì)橫擔(dān)下沿間隙。
為了帶電檢修的需要，有時(shí)還需給出帶電作業(yè)的間隙圓圖，考慮帶電作業(yè)的桿塔，其帶電部分對(duì)接地體風(fēng)偏后的間隙應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)程規(guī)定的距離要求。
此外，對(duì)于帶電作業(yè)的人員停留或工作的部位還應(yīng)考慮人體的活動(dòng)范圍0.3－0.5m。
(2)導(dǎo)線的水平線間距離。
導(dǎo)線的線間距離包括水平線間距離和垂直線間距離。
導(dǎo)線在塔頭上的布置形式大體上可以分為三類：水平排列、垂直排列（并有水平偏移）和三角排列。后者實(shí)際上是前兩種方式的結(jié)合。各種常用排列方式參見桿塔結(jié)構(gòu)圖。
另外，從導(dǎo)線相對(duì)于桿塔的位置而言，又可把導(dǎo)線的排列方式分為對(duì)稱排列（導(dǎo)線位置對(duì)稱于塔身的中心線）和非對(duì)稱排列。用于35～110kv線路的上字型或鳥骨單柱桿塔，導(dǎo)線排列即為非對(duì)稱排列。
線間距離指沒有風(fēng)偏時(shí)導(dǎo)線間的距離。確定線間距離主要考慮當(dāng)導(dǎo)線發(fā)生風(fēng)偏搖擺時(shí)，不應(yīng)發(fā)生短路故障（也叫碰線事故）。
確定導(dǎo)線的線間距離，要考慮兩方面的情況：
一是導(dǎo)線在桿塔上的布置形式及桿塔上的間隙距離；二是導(dǎo)線在檔距中央相互靠近時(shí)的間隙距離。取兩種情況的較大者，決定線間距離。
1)按導(dǎo)線在桿塔上的絕緣配合決定線間距離。
以導(dǎo)線采用水平排列為例來說明這一問題。
根據(jù)絕緣子風(fēng)偏角計(jì)算出導(dǎo)線線間距離為：
（4）
其中上圖為導(dǎo)線水平排列示意圖
式中 d—導(dǎo)線水平線間距離，m；
r—最小空氣間隙距離，按三種情況（工作電壓、外過電壓、內(nèi)過電壓）分別計(jì)算；
b—主柱直徑或?qū)挾龋?
φ—絕緣子風(fēng)偏角（有三個(gè)值）；
由三種電壓情況計(jì)算出的d中，選其中大者作為線間距離；
2)按導(dǎo)線在檔距中央工作情況決定線間距離。
水平排列的導(dǎo)線由于非同步擺動(dòng)在檔距中央可能相互接近。垂直排列的導(dǎo)線由于覆冰不均勻或不同時(shí)脫冰上下跳動(dòng)或受風(fēng)作用而舞動(dòng)等原因，上下層導(dǎo)線也可能相互接近。為了保證必需的相間絕緣水平，必須有一定的線間距離。垂直布置的導(dǎo)線還應(yīng)保證一定的水平偏移。
目前根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來確定線間距離。
當(dāng)各相導(dǎo)線水平排列時(shí)，對(duì)1000m以下的檔距，規(guī)程規(guī)定導(dǎo)線的最小水平線間距離，一般按下式計(jì)算
?。?）
式中 d—導(dǎo)線的最小水平線間距離，m ；
λ—懸垂絕緣子串長(zhǎng)度，m；
un—線路相間額定電壓，kv；
—導(dǎo)線最大弧垂，m。
一般情況下，使用懸垂絕緣子串的桿塔，其水平線間距離與檔距的關(guān)系，可采用表2所列的數(shù)值。
表2 帶電部分與桿塔構(gòu)件的最小間隙（m）
水平線間距離
檔距
2
25
3
3.5
4
4.5
6
6.5
電壓（kv）
35
170
240
300
110
300
375
450
220
525
615
水平線間距離一般不應(yīng)小于表2中的值。
當(dāng)導(dǎo)線按三角形排列時(shí)，除兩相下導(dǎo)線需滿足式（5－5）的要求外，上下導(dǎo)線線間斜線距離可用下式換算為等效水平排列線間距離de，等效距離de也應(yīng)滿足式（5）要求：
?。?）
等效距離de示意圖可參見有關(guān)文獻(xiàn)。
式中 de—導(dǎo)線三角形排列時(shí)的等效水平線間距離， m；
dh—導(dǎo)線間水平投影距離（水平偏移），m；
dp—導(dǎo)線間垂直投影距離，m。
(3)導(dǎo)線垂直排列的垂直距離和水平偏移。
當(dāng)導(dǎo)線垂直排列時(shí)，其垂直線間距離一般可采用式（5）計(jì)算結(jié)果的75%。直線桿的垂直線間距離應(yīng)不小于表3所列的數(shù)值。
表3 桿塔的最小垂直線間距離
線路電壓（kv）
35
110
220
垂直線間距離（m）
2.0
3.5
5.5
對(duì)多回桿塔，不同的回路的不同相導(dǎo)線水平或垂直距離均應(yīng)加大，據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)一般應(yīng)比上述線間距離大0.5m左右。
導(dǎo)線垂直排列時(shí)，為防止導(dǎo)線在不均勻脫冰時(shí)，引起事故，桿塔上下層導(dǎo)線間或?qū)Ь€與避雷線間應(yīng)有一定的水平偏移，其偏移值規(guī)程也有相應(yīng)規(guī)定。
（4）避雷線布置。
為保證避雷線對(duì)導(dǎo)線的防雷保護(hù)作用，避雷線懸掛點(diǎn)應(yīng)滿足以下條件：
1）避雷線對(duì)邊導(dǎo)線防雷保護(hù)角應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，保護(hù)角α(如下圖所示)的值一般取20°― 30°；保護(hù)角計(jì)算式為：
(7)
式中 α—對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角；
s—導(dǎo)、地線間的水平偏移，m；
h—導(dǎo)、地線間的垂直偏移，m。
此外，對(duì)大跨越檔高度超過40m的桿塔，α不宜超過20°。對(duì)于發(fā)電廠及變電所的進(jìn)線段，α不宜超過20°，最大不應(yīng)超過30°。
2）雙避雷線的水平距離應(yīng)滿足規(guī)程要求。
（d<=5h）；即兩避雷線間距離不應(yīng)超過避雷線與導(dǎo)線間垂直距離的5倍。
3）避雷線和導(dǎo)線（＋15℃，無風(fēng)條件下）在檔距中央的接近距離應(yīng)滿要求。