架空輸電線路鐵塔結構設計要點分析

任坤

（佛山電力設計院有限公司廣東佛山528253）

架空輸電線路鐵塔結構設計要點分析

任坤

（佛山電力設計院有限公司廣東佛山528253）

本文主要分析了架空輸電線路鐵塔的結構設計原理，并針對輸電線路鐵塔在結構式存在的問題做了詳細的說明，同時也對這些問題做出了相應的解決措施，希望通過本文可以給以后的架空輸電線路鐵塔結構設計提供幫助，幫助在規定的各種荷載組合作用的條件下，滿足線路安全運行的要求。

架空；輸電線路；結構設計

1　引言

目前，國內的經濟在不斷發展，并且發展的速度在越來越快，不僅是城市在發展，鄉鎮也逐漸在向城市轉化，國內的鄉鎮的變化飛速，也就對電力部門提出了更高的要求，也就意味著電力部門需要對現狀加以重視，及時的做好應對措施，普及好鄉鎮的電路運輸，同時意味著需要增加架空輸電線路鐵塔的建設。不過，隨著電網建設力度越來越大，城鎮化中原本存在問題的線路也在逐漸整改，架空線路的鐵塔作為輸電線路線的重要組成部分，在設計、施工等方面也都有了新的方式，鐵塔結構設計在安全、可靠的前提下，應盡量做到經濟、環保，對防止環境被破壞也存在著重要的意義。

2　輸電線路鐵塔結構設計的基本原理

架空輸電線路在設計的時候就應該從實際應用的角度出發，并且和當地的輸電條件結合，多采用新工藝、新型材料完成鐵塔結構的設計，此外，最好是多采用一些節能的、環保的新產品，目的也是為了減少損耗、達到環保的目的。而對于城鎮中比較重要的輸電線路和一些比較特殊的地區的輸電線路最好還是采取合適的措施加強輸電線路鐵塔的安全，提高整體輸電線路的安全水平。

國家電網輸電線路建設的一般規定中也規定過了110～ 750kV的架空輸電線路鐵塔結構在設計時需要滿足架空輸電線路設計的基本規范，也需要按照國家法律、行政法規的規定執行施工建設，同時還需要符合當前國內現有的有關架空輸電線路架設標準的規定。一般規定有影響輸電線路鐵塔的桿件在內力的設計和桿件的選材需要考慮如何優化鐵塔各部件的合理搭配尺寸和桿件結構布置形式，需要達到結構桿件長度的極限設計數值，但是同時也要滿足鐵塔結構的強度要求和穩定性要求。

3　架空輸電線路鐵塔結構設計

架空輸電線路鐵塔是輸電線路工程建設的很重要的存在，架空輸電線路鐵塔的設計最好在規定的設計原理和方式下進行，可以靈活嘗試各種不同的設計理念并將它運用到整個的鐵塔設計中，此外，還需要對鐵塔設計的整個過程采取有效的控制，保障架空的輸電線路的鐵塔設計價值，才能對整體的電力系統的起到最佳的推動作用。同時，時時刻刻在發展的經濟也對鐵塔的設計提出了更高的要求，所以，我們在對鐵塔做設計時要盡可能的滿足當地現狀的需求，慢慢提高架空輸電線路設計的整體水平，幫助電力系統的發展得到不斷完善。

3.1塔頭鉸結點的設置

我們在對輸電線路的鐵塔做部分的內力分析的時候發現，設計時需要將桿系的結點當作是鉸接點來設計。要注意的是，這里原本的塔頭鉸結點的設置是說的兩鉸拱或者是三鉸拱力學模型結構模式。其實，到20世紀80年代的中后期開始，架空輸電線路的設計師已經開始普遍采取過渡鉸鋼式的構造結構，到不僅僅因為這種設計接近了原力學的結果模式，主要還是采用這種結構可以節省很多鋼材，說到底，還是從節能的角度改變了結構的設計，所以到了這幾年，我國的很多的輸電線路的工程中直線塔則開始采取三鉸拱塔頭的設計。當然也有些是不一樣的，而是在塔在中間鉸的部位的下方的位置設計了平連桿。至于三角拱在輸電線路鐵塔結構設計也不是從中國開始的，而在國外，也早有很多國家相繼應用了，比如美國的500kV輸電線路直線塔就大范圍的采取了三鉸拱塔頭的設計并且也沒有在中間鉸部位的下方加設平連桿。

3.2對承托系統進行的布置

計算承托繩長度的方法見式（1）：

在對承托繩長度計算式中，L是抱桿底部到承托繩綁扎點的長度，E是承托繩綁扎位置塔身斷面處的對角線的長度。為了確保抱桿根部正好是鐵塔的中心位置，需要讓承托系統的拉線和手板葫蘆的長度相等。

3.3對抱桿上的拉線進行的布置

計算抱桿拉線長度的方法見式（2）：

在抱桿拉線長度計算式中，L是抱桿拉線高出拉線綁扎位置的長度，E為拉線綁扎位置塔身斷面處的對角線的長度。需要注意的是，抱桿上拉線一般是由4根鋼絲繩和有關的卡具組成，要利用卡具使得鋼絲繩一側正好可以固定在已經搭建而成的4根主材的最高處。抱桿布置需要遵循的結構原理：為了讓抱桿根部恰好處于鐵塔的中間位置，應盡量使承托系統的拉線和底盤的固支點離中間位置的長度相同。

3.4設計鐵塔塔身坡度變更處的斷面

我們都知道，鐵塔塔身坡度變更處的斷面的位置和直接接受扭力的斷面出應該設置橫隔面，但是由于整個結構都是由不規則的斷面組成，因此在設計時候不那么容易達到設計要求，因此，當橫斷面太大的時候，斜材與主材的夾角不能小于15°，我們就可以采取這種方式來防止隔斷面因為自重而下垂，見圖1。

圖1　某工程中22OSJ2鐵塔變坡處節點連接構造

4　架空輸電線路鐵塔基礎設計的技術優化措施

4.1加強鐵塔的基礎

對于架空輸電線路鐵塔的建設需要根據不同的地區采取不同的設計，比如對于運輸混凝土或者是澆制混凝土存在困難的少數地區，我們可以使用預制的裝配式是基礎，而對于電桿及拉線最好還是采取預制裝配式基礎。鐵塔結構的設計方案中需要明確的分析好實際使用時候的鐵塔的基礎受力情況，設計的首先要求是保證鐵塔使用的安全，并且設計師需要針對鐵塔主要的軸心受壓基礎和軸心受拉基礎選擇使用不同的K值。而且對于新基礎在計算的時候必須滿足地基承載力的設計要求，如果鐵塔施工地區的地質是淤泥或淤泥質土，一定要對鐵塔結構進行重新設計。

4.2降低桿塔的接地電阻

架空輸電線路的鐵塔在設計時可以通過降低桿塔的接地電阻來提高它的耐雷水平，這也是最常被使用的防雷措施，同時也是最經濟且有效的方式。①桿塔施工地區如果有水平放設的條件，我們最好直接采取水平外延接地，這樣不但可以降低工頻接地電阻，也可以有效地降低沖擊接地電阻。②增加埋設深度接地極，就近增加垂直接地極的運用。③合理敷設降阻劑。

4.3優選路徑和塔型的最佳搭配

城市設計鐵塔時可以采用緊湊型的多回路鋼管桿走廊或者是鋼管塔走廊，從技術上來說，目前是可以滿足架空輸電線路的整體要求的，并且鋼管桿造型美觀，安裝快捷，占地面積省，此外，也可以跟上城市發展的速度，所以這種方式被使用的也很多。輸電線路的走廊寬度由塔頭尺寸、風偏、安全距離三部分組成。減少線路走廊寬度的關鍵在于控制塔頭尺寸和風偏。采用固定掛點的直線桿塔以及固定跳線的耐桿塔，是減少塔頭尺寸和限制導線風偏的有效措施。

5　結束語

鐵塔的設計施工也是架空輸電線路的主要施工組成，所以，鐵塔結構在設計的時候需要考慮到需要的因素，必須根據當地的實際情況設計并施工。并且因為架線的路段在環境因素上的不同，所以鐵塔施工也要根據客觀的地理來調整施工。并且在整個的施工過程中，需要一直堅持保證安全的原則，既要做到快速地完成鐵塔的組立和施工完成，也要保證鐵塔施工的質量。總之，架空輸電線路在設計的時候需要按照科學原理進行設計，保證能夠在電力行業中發揮重要的作用和價值，能帶動電業進步，同時保證設計完成的鐵塔安全、實用、簡單、優化、經濟、環保。

[1]納慈春.論輸電線路鐵塔構件鋼的制作[J].中國新技術新產品，2010（21）.

[2]藺靖華.架空輸電線路鐵塔結構設計要點淺析[J].中國新技術新產品，2011（20）.

[3]晁福昱.10kV送電線路設計及施工管理[J].中國新技術新品，2010（11）.

[4]張永健.電網監控與調度自動化[M].北京：中國電力出版社，2009.

TM753

A

1673-0038（2015）16-0177-02

2015-3-21

任坤（1981-），男，工程師，碩士生，主要從事輸電塔結構設計工作。