輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀和優(yōu)化措施

楊常青

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

關(guān)鍵詞：輸電線路；鐵塔結(jié)構(gòu)；設(shè)計；現(xiàn)狀；優(yōu)化措施

中圖分類號：TM726 文獻標(biāo)識碼：A

我國電網(wǎng)的建設(shè)越來越興盛，所以在電力系統(tǒng)運行的過程中，架設(shè)高壓或者超高壓線路已經(jīng)成為了一種必經(jīng)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(jù)實際的情況對設(shè)計的方案和圖紙做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，只有這樣施工才能更加順利的進行。

1 國內(nèi)輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀

我國電網(wǎng)建設(shè)的過程中逐漸加大了對高壓線路的架設(shè)，在施工中人們越來越重視鐵塔的設(shè)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(gòu)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(jīng)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(shè)置的過程中一定要確保結(jié)構(gòu)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(guān)的標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)角塔、換位塔、終端塔和跨越塔，這些類型的塔桿在結(jié)構(gòu)和特點上具備一定的共性，從結(jié)構(gòu)上說，它們都屬于空間桁架結(jié)構(gòu)，桿件通常都是通過單根等邊角鋼構(gòu)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(chǎn)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(shè)等方面都存在著很大的便利。

最近幾年，我國電力設(shè)計部門設(shè)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(shè)計中是以重量最輕為主要的目標(biāo)，同時還要和滿應(yīng)力電算程序進行有機的結(jié)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(jīng)濟效益，相關(guān)的研究也表明電力傳輸?shù)穆窂皆街苯樱U自身的重量也就越輕。所以在這一過程中應(yīng)該選擇合適的配置方式，這樣才能更好的保證內(nèi)部的位移和應(yīng)力的分布更為的合理，在設(shè)計的過程中一定要將各個材料的力學(xué)特征充分的利用起來，這樣才能更好的展現(xiàn)出結(jié)構(gòu)在重量上的優(yōu)勢，這些因素也應(yīng)該是塔桿設(shè)計過程中應(yīng)該著重考慮的因素。

2加強輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的具體措施

2.1拉線V型塔優(yōu)化設(shè)計

這種塔桿在實際的使用中能夠體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，因為其結(jié)構(gòu)的布置相對比較合理立柱主要是承受相應(yīng)的壓力，而拉線主要是承擔(dān)對應(yīng)的拉力。在鋼絞線的選擇上也能夠體現(xiàn)抽非常好的力學(xué)特征，當(dāng)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(jié)構(gòu)本身也非常的穩(wěn)定，考慮到塔桿經(jīng)常在室外作業(yè)，所以這種塔桿在設(shè)計的時候著重加強了其抗風(fēng)的能力，在生產(chǎn)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(chǎn)生二階效應(yīng)，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(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，同時其賠償?shù)馁M用也非常高，這種塔桿設(shè)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(nóng)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(dǎo)線橫擔(dān)兩部分，這兩部分就轉(zhuǎn)矩了整個結(jié)構(gòu)40%的重量，地線支架只占了4%，所以在進行優(yōu)化設(shè)計的過程中主要是以導(dǎo)線橫桿作為最主要的優(yōu)化部分，橫單桿件內(nèi)力最為重要的影響因素就是橫擔(dān)本身的桿件結(jié)構(gòu)形式，所以在優(yōu)化的過程中一定要在中橫擔(dān)的立面高度和主材節(jié)間的選擇等因素上行考量。當(dāng)然，在設(shè)計的過程中也可以將這些影響因素當(dāng)成是設(shè)計的變量，按照設(shè)計的要求對其進行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，從而實現(xiàn)優(yōu)化前的既定目標(biāo)。

2.2 ZB1-MV酒杯型塔優(yōu)化設(shè)計

目前，國內(nèi)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(dǎo)線均采用懸垂串掛線。在相同設(shè)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(chǔ)作用力大，單基耗鋼量高；酒杯型鐵塔導(dǎo)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(jié)構(gòu)。但標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)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(dǎo)線橫擔(dān)比采用懸垂串的橫擔(dān)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(shè)計成對稱三角形拱形結(jié)構(gòu)，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(chǎn)生的水平力始終指向橫擔(dān)中心，可抵消部分拱腳推力。

2.3鐵塔與基礎(chǔ)同時優(yōu)化設(shè)計

這種設(shè)計方式主要以鐵塔建設(shè)中使用的鋼材數(shù)量最小為基本的目標(biāo)，所以在設(shè)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(jīng)濟性，在對其進行優(yōu)化設(shè)計的過程中一定要將其和基礎(chǔ)的設(shè)計有機的結(jié)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(nèi)，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(jié)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(jīng)濟發(fā)展的一個非常重要的產(chǎn)業(yè)，但是在發(fā)展的過程中，我們也應(yīng)該看到我國電力設(shè)施建設(shè)的過程中還需要采取相關(guān)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(shè)計的質(zhì)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(shè)計也應(yīng)該受到相關(guān)人員的重視。

參考文獻

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