輸電線路鐵塔結構設計的現(xiàn)狀和優(yōu)化措施

楊常青

摘 要：在輸電線路鐵塔結構設計的過程中，一定要嚴格執(zhí)行國家的相關政策和規(guī)定，在設計的過程中要對其安全性和經濟性以及我國的相關情況進行充分的考慮。本文主要分析了輸電線路鐵塔結構設計的現(xiàn)狀和優(yōu)化措施，以供參考和借鑒。

關鍵詞：輸電線路；鐵塔結構；設計；現(xiàn)狀；優(yōu)化措施

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A

我國電網的建設越來越興盛，所以在電力系統(tǒng)運行的過程中，架設高壓或者超高壓線路已經成為了一種必經之路，輸電線路是電力系統(tǒng)運行過程中非常重要的一個組成部分，對我國工農業(yè)生產的發(fā)展都有著十分重要的意義，但是在高壓電路施工的過程中還是會受到很多因素的影響，所以一定要根據實際的情況對設計的方案和圖紙做出適當的調整，只有這樣施工才能更加順利的進行。

1 國內輸電線路鐵塔結構設計的現(xiàn)狀

我國電網建設的過程中逐漸加大了對高壓線路的架設，在施工中人們越來越重視鐵塔的設計和施工，在施工的過程中，主要是通過鉸接的方式將各個重要的構件連接在一起。在電壓等級和氣相條件和塔頭電隙圓都已經初步確定以后，影響塔桿性能的各項因素也就確定了下來，在設置的過程中一定要確保結構桿件的長度在相對比較合理的水平，同時在強度方面和穩(wěn)定性方面也要能夠符合相關的標準和要求，以更好的控制塔桿自身的重量。

輸電線路鐵塔通常又被人們稱作電力鐵塔，按照不同的用途對其進行分類可以將其分為耐張塔、直線塔、轉角塔、換位塔、終端塔和跨越塔，這些類型的塔桿在結構和特點上具備一定的共性，從結構上說，它們都屬于空間桁架結構，桿件通常都是通過單根等邊角鋼構成的。材料基本上也都是采用一種材料，塔件主要是由3個部分組成，一部分是角鋼，一部分是連接鋼板，最后一部分是螺栓。在生產的過程中桿腳通常都是選擇幾塊鋼板焊接在一起，所以一般都要通過熱鍍鋅的方式防止金屬發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，同時在施工架設等方面都存在著很大的便利。

最近幾年，我國電力設計部門設計出了很多種形式的塔桿，雙回路直線塔就是其中的一種重要形式，在這種方式的塔桿設計中是以重量最輕為主要的目標，同時還要和滿應力電算程序進行有機的結合，同時還要采用各種方法對其集合布置進行進一步的優(yōu)化，這種新型的塔桿形式也有著非常好的經濟效益，相關的研究也表明電力傳輸的路徑越直接，塔桿自身的重量也就越輕。所以在這一過程中應該選擇合適的配置方式，這樣才能更好的保證內部的位移和應力的分布更為的合理，在設計的過程中一定要將各個材料的力學特征充分的利用起來，這樣才能更好的展現(xiàn)出結構在重量上的優(yōu)勢，這些因素也應該是塔桿設計過程中應該著重考慮的因素。

2加強輸電線路鐵塔結構設計優(yōu)化的具體措施

2.1拉線V型塔優(yōu)化設計

這種塔桿在實際的使用中能夠體現(xiàn)出結構上的優(yōu)勢，因為其結構的布置相對比較合理立柱主要是承受相應的壓力，而拉線主要是承擔對應的拉力。在鋼絞線的選擇上也能夠體現(xiàn)抽非常好的力學特征，當然這和材料本身的特性也有著一定的影，這種塔桿形式的剛度和強度都非常的大，同時結構本身也非常的穩(wěn)定，考慮到塔桿經常在室外作業(yè)，所以這種塔桿在設計的時候著重加強了其抗風的能力，在生產的過程中還不需要很多的鋼材，所以就降低了對鋼鐵能源的消耗。但是需要注意的是其立柱是一種比較細長的桿件，所以其在運行的過程中會產生二階效應，需要很大的空間來支持，所以其在使用的過程中也會阻礙農業(yè)的生產，同時其賠償的費用也非常高，這種塔桿設計形式在我國的一些地勢相對比較平坦，而且也沒有大量農田分布的地區(qū)比較適用。

拉線V型塔塔頭主要有線支架和導線橫擔兩部分，這兩部分就轉矩了整個結構40%的重量，地線支架只占了4%，所以在進行優(yōu)化設計的過程中主要是以導線橫桿作為最主要的優(yōu)化部分，橫單桿件內力最為重要的影響因素就是橫擔本身的桿件結構形式，所以在優(yōu)化的過程中一定要在中橫擔的立面高度和主材節(jié)間的選擇等因素上行考量。當然，在設計的過程中也可以將這些影響因素當成是設計的變量，按照設計的要求對其進行適當的優(yōu)化，從而實現(xiàn)優(yōu)化前的既定目標。

2.2 ZB1-MV酒杯型塔優(yōu)化設計

目前，國內500kV超高壓輸電線路單回路自立式直線鐵塔一般選用酒杯型和貓頭型鐵塔較多，三相導線均采用懸垂串掛線。在相同設計條件下，貓頭型鐵塔比酒杯型鐵塔的塔頭尺寸和線路走廊寬度較小，線路走廊賠償費用低，可減少線路電暈損失和電能損失；但因整體高度較高，耐雷性能差，鐵塔基礎作用力大，單基耗鋼量高；酒杯型鐵塔導線呈水平排列，與貓頭型鐵塔相比，可減小鐵塔整體高度，鐵塔整體剛度大、撓度變形小，單基耗鋼量低；但線間水平距離寬。自立式鐵塔的優(yōu)化，過去一般著重于塔身結構。但標準呼稱高下的自立式鐵塔，塔頭重量占整塔重量的40%～50%。塔頭結構優(yōu)化不可忽視。眾所周知，懸垂絕緣子串搖擺角是控制酒杯型塔頭尺寸的主要因素。邊導線橫擔比采用懸垂串的橫擔還長，對塔本身而言，綜合效果并不顯著；而中相采用V型串，兩邊相仍為懸垂串，俗稱M型布置，只增加一串絕緣子，為此，將其立面設計成對稱三角形拱形結構，跨矢比在1/4～1/5之間，與普通鋼屋架相同，剛度較大；起拱后，雖將增加拱腳推力，但由于V型串掛點與拱腳共點，兩串拉力產生的水平力始終指向橫擔中心，可抵消部分拱腳推力。

2.3鐵塔與基礎同時優(yōu)化設計

這種設計方式主要以鐵塔建設中使用的鋼材數量最小為基本的目標，所以在設計的過程中一定要先計算出塔身最好的坡度，這樣可以有效的提高鐵塔的經濟性，在對其進行優(yōu)化設計的過程中一定要將其和基礎的設計有機的結合，一般來說將塔件的傾斜程度控制在主材開合腳允許的范圍內，不然不僅會影響塔桿的穩(wěn)定性，同時還會嚴重影響到鋼材的使用量。

結語

在最近幾年，我國的電力行業(yè)不斷發(fā)展，同時電力行業(yè)也成為了推動我國經濟發(fā)展的一個非常重要的產業(yè)，但是在發(fā)展的過程中，我們也應該看到我國電力設施建設的過程中還需要采取相關的措施，不斷的對其進行完善，輸電鐵塔是輸電線路中的一個重要的組成部分，所以其設計的質量也直接影響到了輸電線路的正常運行，所以塔桿的優(yōu)化設計也應該受到相關人員的重視。

參考文獻

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