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

曹凱翔

【摘 要】近些年，我國的電力事業(yè)獲得了長足的發(fā)展，電力在社會生產(chǎn)中所起到的作用也越來越突出，人們對安全供電和穩(wěn)定供電也提出了更高的要求。然而在實(shí)際的運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的很多輸電線路鐵塔在正常情況下能夠保持較高的可靠性，但是一旦遭遇一些特殊情況，如冰雪災(zāi)害等惡劣天氣時(shí)，就會出現(xiàn)不同程度的損害，可靠性與安全性大大降低，甚至?xí)斐刹豢晒懒康膰?yán)重后果。為此，近些年電力單位對加強(qiáng)輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性給予了高度重視。以下本文就來具體談?wù)勥@一問題。

【關(guān)鍵詞】輸電線路；鐵塔；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、我國輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

目前，我國大多數(shù)輸電線路鐵塔都設(shè)置在較為空曠荒蕪的室外，每天都在經(jīng)受著大自然嚴(yán)峻的考驗(yàn)，例如臺風(fēng)、冰雹、暴雨等，這些氣象因素和環(huán)境因素都會影響輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一旦其受到損壞，還會造成一定程度的經(jīng)濟(jì)損失。

目前我國在設(shè)計(jì)輸電線路鐵塔的結(jié)構(gòu)時(shí)，主要要考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境、氣候、地形以及具體的電壓等級，設(shè)計(jì)難度很大。目前我國的輸電線路鐵塔設(shè)計(jì)人員的工作量都比較大，需要到當(dāng)?shù)剡M(jìn)行實(shí)地考察，還要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)出質(zhì)量上乘，結(jié)構(gòu)優(yōu)良的輸電線路鐵塔，對于自身的技能和知識要求也比較高。

二、重點(diǎn)分析我國輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

（一）設(shè)計(jì)氣象條件

在電力鐵塔設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)施工地實(shí)際的氣象條件進(jìn)行施工，通過對施工地溫度、濕度、水文等氣候條件的考察，設(shè)計(jì)符合當(dāng)?shù)貧庀髼l件的電力鐵塔，在進(jìn)行電力鐵塔設(shè)計(jì)時(shí)氣象條件是首要考慮的，氣象對于電力鐵塔建設(shè)的影響是非常大的，我國在進(jìn)行電力鐵塔的設(shè)計(jì)時(shí)一定要遵循之一原則。

（二）防雷特性

研究表明，輸電線路受雷擊的次數(shù)是非常多的，而電力鐵塔作為一個(gè)較高的工程建設(shè)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的一定要考慮到防雷裝置的設(shè)計(jì)，如果電力鐵塔不具有防雷性，那么電力鐵塔就會經(jīng)常受到雷電的侵襲，給我國輸電線路的正常輸電帶來了較大的影響，防雷性是進(jìn)行較高電力鐵塔建設(shè)要遵循的一個(gè)基本原則，在電力鐵塔建設(shè)中添加防雷的裝置是輸電線路建設(shè)中非常關(guān)鍵的一個(gè)細(xì)節(jié)，可以為輸電線路后期的維護(hù)節(jié)省大量的資金和人員。

（三）絕緣配置

絕緣就是對漏電等危險(xiǎn)進(jìn)行防護(hù)，電力鐵塔在設(shè)計(jì)時(shí)一定要有絕緣的配置，通過絕緣配置可以減少電力輸送過程中的許多危險(xiǎn)，是輸電線路可以在雷電過電壓，操作過電壓等情況下可以安全可靠的運(yùn)行，避免傷害到無辜的人，因此絕緣配置在電力鐵塔的設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要的。

（四）鐵塔選型問題

電力鐵塔的類型的選擇是建設(shè)電力鐵塔的關(guān)鍵一步，我國一般在進(jìn)行輸電線路的規(guī)劃是都要盡可能的少占用土地，因此就要多使用占地面積小的電力鐵塔，節(jié)省空間。在進(jìn)行使用年限較長的輸電線路的建設(shè)時(shí)，就要選擇較高的電力鐵塔，提高電纜與地面的距離，對于這種輸電線路的建設(shè)的時(shí)候要選用酒杯型的電力鐵塔，因?yàn)榫票偷碾娏﹁F塔占地面積小，施工的時(shí)間多，可以減少施工過程中停電的時(shí)間，保障居民正常的用電。

三、架空輸電線路鐵塔技術(shù)優(yōu)化措施

（一）塔頭坡度的優(yōu)化。對于頭部塔身而言，為了保證剛度要求和上下主材匹配，在規(guī)劃的過程中坡度務(wù)必要合適。但除了規(guī)劃頭部塔身外，還應(yīng)該考慮頭部連接、頭部橫擔(dān)主材與塔身主材之間的相互協(xié)調(diào)等問題。從目前來看，常用的兩種模式分別是梯形塔身模式和直塔身模式。梯形塔身模式抗扭能力強(qiáng)，能夠較好地對其進(jìn)行協(xié)調(diào)，同時(shí)，變坡處上下段塔身主材規(guī)格接近。而直塔身模式較好布置電氣間隙、加工方便、塔身還能夠與下橫擔(dān)形成相互連接的垂直型式或角鋼。

（二）鐵塔組立過程質(zhì)量控制。在開始組立前，檢查確認(rèn)塔材的塔型是否與基礎(chǔ)相匹配，防止塔材錯(cuò)用，轉(zhuǎn)角塔、終端塔組立前，要檢查基礎(chǔ)的預(yù)偏值是否符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，若存在誤差采取符合規(guī)范要求的相應(yīng)措施進(jìn)行處理，防止因預(yù)偏誤差，導(dǎo)致鐵塔組立后向受力方向傾斜。鐵塔組立應(yīng)編制鐵塔組立作業(yè)指導(dǎo)書，并將指導(dǎo)書中的安全技術(shù)措施向鐵塔組立施工人員進(jìn)行交底，全體施工人員要熟悉鐵塔組立的質(zhì)量控制點(diǎn)要求。塔材運(yùn)送至樁位后，清點(diǎn)塔材及螺栓的數(shù)量，符合要求后先開始地面組裝。在組裝過程中，若發(fā)現(xiàn)塔材彎曲度超過規(guī)范要求時(shí)，要先采取矯正措施，宜采用冷矯正法，矯正后的塔材不得出現(xiàn)裂紋情況。當(dāng)施工現(xiàn)場場地空間不足或受限制時(shí)宜采用立面組裝鐵塔地面組裝的部分，主材與主材之間要將連接螺栓安裝齊全并擰緊。鐵塔塔腿段組裝完畢固定在地腳螺栓上后應(yīng)立即安裝鐵塔接地。

（三）對塔身坡度和塔根開尺寸進(jìn)行優(yōu)化。塔身坡度和塔根開尺寸會對塔身斜材、主材的規(guī)格造成直接影響，也會影響到桿塔的美觀度及重量。合理的塔身坡度可以讓塔材受力均勻，也能夠讓材料規(guī)格的變化與塔材應(yīng)力分布的變化相協(xié)調(diào)。最佳的坡度和根開可以整基鐵塔的重量為目標(biāo)函數(shù)，對基礎(chǔ)作用力和構(gòu)件受力性能進(jìn)行綜合考慮來最終選取。

（四）鐵塔基礎(chǔ)自身特性。目前，通常根據(jù)構(gòu)件的自身的剛度不同將其分類為剛性、半剛性和柔性，這些同時(shí)共同工作的構(gòu)件根據(jù)自身的剛性表現(xiàn)出不同的特性。半剛性和柔性視具體的情況可以稱之為彈性。由于外力作用，構(gòu)件剛度的不同造成其內(nèi)部對外力的應(yīng)變和對土體的表現(xiàn)出反力也有很大程度的差異。構(gòu)件表現(xiàn)出剛性時(shí)，外荷載作用致使基礎(chǔ)立柱有可能繞某作用力點(diǎn)進(jìn)行小幅度的剛性轉(zhuǎn)動(dòng)；表現(xiàn)出彈性情況時(shí)，立柱自身剛度與土的剛度的比決定了基礎(chǔ)的抗傾覆和其破壞的程度。

四、結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)前的輸電線路鐵塔設(shè)計(jì)中，必須要充分考慮到其基建、接地防雷和防冰等多方面的設(shè)計(jì)，這是保證其結(jié)構(gòu)可靠性的關(guān)鍵。另外，在設(shè)計(jì)的過程中，必須要建立一定的計(jì)算模型，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠度計(jì)算，以確定設(shè)計(jì)可靠性與實(shí)際可靠性的差距，并采取對應(yīng)措施，最大程度的保證輸電線路鐵塔的安全可靠運(yùn)行。

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