架空輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

劉梓彤

摘要：在我國現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平不斷提升的背景下，電力系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與運(yùn)行過程中所依賴的基礎(chǔ)條件也發(fā)生了相應(yīng)的改變。作為我國當(dāng)前電力供應(yīng)的基礎(chǔ)保障性設(shè)施，架空輸電線路在電力供應(yīng)系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用是非常重要的。但結(jié)合我國電力行業(yè)實(shí)際情況來看，企業(yè)目前仍然是電力供應(yīng)的主要對(duì)象，因此，在電力供應(yīng)經(jīng)濟(jì)改善方面的需求仍然是非常明確的。在對(duì)架空輸電線路鐵塔的設(shè)計(jì)中，除需保障鐵塔結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定以外，還需綜合考慮設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益。在目前已發(fā)生的各類輸電線路安全事故中，因鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理所致事故的比例是非常高的。因此，為提高架空輸電線路運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，做好對(duì)鐵塔結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化工作有著非常重要的意義與價(jià)值。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路;鐵塔結(jié)構(gòu);基礎(chǔ)設(shè)計(jì);窄基鐵塔

引言

目前，架空輸電線路一直都在電力供應(yīng)系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。從中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情況來看，企業(yè)正對(duì)電力供應(yīng)方面提出更高的要求。在針對(duì)架空輸電線路進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，一方面要能夠保證整個(gè)鐵塔的安全和穩(wěn)定，另外一方面還需要保證鐵塔投入過程中產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。但是目前這國架空輸電線路在設(shè)計(jì)的過程中還存在著諸多問題，進(jìn)而也會(huì)導(dǎo)致各種類型事故的發(fā)生。因此尤其需要結(jié)合目前架空輸電線路建設(shè)的實(shí)際情況找出目前輸電線路設(shè)計(jì)中的不合理之處，以便能夠更好地提高整個(gè)架空輸電線路的安全性和穩(wěn)定性。

一、架空輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

不同類型的鐵塔其架空輸電線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不盡相同，其具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：

1.1窄基鐵塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

依據(jù)橫擔(dān)以及鐵塔支架的通用程度可以采用以下兩種類型的結(jié)構(gòu)布置方案：（1）可以將窄基鐵塔的塔頭區(qū)域設(shè)置為垂直的形式，對(duì)口寬進(jìn)行固定，塔身開始逐漸起坡，其鐵塔的整體高度與底部的寬度參數(shù)設(shè)置一致，不考慮輸電線路回路數(shù)量劃分的影響;鐵塔橫擔(dān)具有良好的通用性，鐵塔中所設(shè)置的橫擔(dān)數(shù)量要根據(jù)架空輸電線路中實(shí)際的回路數(shù)量進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。（2）鐵塔塔身與塔頭均按照要求設(shè)置一定的通用坡度，鐵塔的總高度與鐵塔的上口和底部寬度保持一致;橫擔(dān)設(shè)置成固定形式不進(jìn)行通用設(shè)計(jì)，根據(jù)導(dǎo)線的數(shù)量可以分為單導(dǎo)線回路和雙導(dǎo)線回路兩種不同的形式。

1.2寬基鐵塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)鐵塔中導(dǎo)線回路數(shù)量的不同可以采取不同類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。其中，對(duì)于使用單導(dǎo)線回路的鐵塔，其結(jié)構(gòu)布置具有“上”字型的特點(diǎn);對(duì)于使用雙導(dǎo)線回路的鐵塔，其結(jié)構(gòu)布置上具有鼓型的特點(diǎn)。

二、架空輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

為了確保架空輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化具有一定的針對(duì)性，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，必須要嚴(yán)格遵守以下三條基本原則：（1）在進(jìn)行鐵塔優(yōu)化設(shè)計(jì)的前期，要對(duì)鐵塔施工沿線的水文條件、地質(zhì)條件和氣象條件進(jìn)行系統(tǒng)全面的調(diào)查研究;（2）要根據(jù)鐵塔位置的要求制定科學(xué)合理的桿塔位置排定，也就是在鐵塔線路通過作物林區(qū)域時(shí)不砍伐通道。若距離鐵塔的垂直距離不滿足要求時(shí)，可以對(duì)距離過短的個(gè)別部位進(jìn)行一定的修剪，以距離符合要求為止;（3）要對(duì)架空輸電線路沿線主力桿塔造影進(jìn)行一定的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.1強(qiáng)化架空輸電線路鐵塔基礎(chǔ)

根據(jù)架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)材質(zhì)的不同，可以將桿塔基礎(chǔ)分為：鋼管桿、水泥桿以及直立式鐵塔三種不同的類型。一半分為原狀土基礎(chǔ)和非原狀土基礎(chǔ)。具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況、環(huán)保要求、綜合造價(jià)等因素基于使用全壽命周期綜合考慮設(shè)計(jì)。

在進(jìn)行鐵塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，最重要的就是要確保鐵塔的整體安全，這就需要對(duì)鐵塔基礎(chǔ)的整體受力性能進(jìn)行全面的分析。對(duì)于新設(shè)立的鐵塔基礎(chǔ)，其受力計(jì)算的基本前提是鐵塔基礎(chǔ)位置處地基基礎(chǔ)的承載力符合設(shè)計(jì)的要求。若對(duì)于淤泥質(zhì)土和淤泥的鐵塔地基基礎(chǔ)，要結(jié)合地基的實(shí)際情況，重新進(jìn)行鐵塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作。

要想做好架空輸電線路鐵塔基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，要將鐵塔實(shí)際施工的條件、桿塔形式以及線路沿線的地質(zhì)條件對(duì)鐵塔穩(wěn)定性所造成的影響進(jìn)行充分的分析研究，對(duì)于不符合基礎(chǔ)要求的因素，要采取有效的改進(jìn)措施，進(jìn)而最大程度的減小不利因素所造成的影響，在最大程度上確保架空輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)穩(wěn)定性和位移允許性。

2.2適當(dāng)降低架空輸電線路鐵塔接地電阻

在架空輸電線路鐵塔的高壓輸電線路中，其接地線路的電阻大小與線路的耐雷水平呈反相關(guān)的關(guān)系，所以，為了盡可能的提升高壓輸電線路的耐雷程度，在進(jìn)行架空輸電線路鐵塔的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮各個(gè)基桿塔處土壤電阻率的平均值，進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，進(jìn)而對(duì)桿塔的接地電阻大小進(jìn)行有效的控制。在對(duì)鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的過程中，可以采取的有效處理措施如下所示：

1）當(dāng)鐵塔桿塔所處的位置處，其周邊能夠進(jìn)行有效的水平放設(shè)，那么要充分結(jié)合實(shí)際情況采取水平外延接地的對(duì)策。通過這樣的優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅能夠有效地控制沖擊性接地電阻的大小，而且還能對(duì)工頻接地電阻進(jìn)行有效的降低。

2）要結(jié)合所選用鐵塔結(jié)構(gòu)的基本情況，可以將接地極的埋設(shè)深度進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑黾?，根?jù)就地原則的要求可以適當(dāng)增加垂直接地極的數(shù)量。

3）當(dāng)鐵塔桿塔位置處的地質(zhì)條件比較特殊，導(dǎo)致土壤電阻率水平受到嚴(yán)重的影響，則可以在鐵塔的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中采取有效的處理措施，向土壤中加入適量的木炭以及酸、堿性物質(zhì)等，進(jìn)而有效地改善土壤的電阻率水平。

4）在鐵塔基礎(chǔ)的適宜位置進(jìn)行合理的降阻劑敷設(shè)，進(jìn)而對(duì)桿塔處的接地電阻進(jìn)行有效的控制。

2.4優(yōu)化輸電線路基礎(chǔ)路徑和塔型搭配

架空輸電線路鐵塔的線路走廊寬度主要是由風(fēng)偏、安全距離以及塔頭尺寸這三個(gè)因素的影響。其中，鐵塔的安全距離較為固定，一般不會(huì)發(fā)生較大的變化，因此，為了有效地控制架空輸電線路走廊的寬度就要對(duì)風(fēng)偏和塔頭采取有效地控制措施。依據(jù)鐵塔實(shí)際的施工經(jīng)驗(yàn)，采取固定掛點(diǎn)的直線式桿塔和固定跳線的耐桿塔，就可以對(duì)導(dǎo)線風(fēng)偏和塔頭尺寸進(jìn)行有效的控制。

三、結(jié)束語

鐵塔的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)約占整個(gè)架空線路本體造價(jià)的60%左右，因此一直在架空輸電線路的設(shè)計(jì)過程中占據(jù)著非常重要的地位。架空輸電線路設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量將會(huì)關(guān)系到整個(gè)架空輸電線路投入運(yùn)營之后的經(jīng)濟(jì)效益。在分析了輸電線路基本結(jié)構(gòu)、輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、評(píng)定輸電線路的主要方法和優(yōu)化架空輸電線路的基礎(chǔ)與鐵塔結(jié)構(gòu)的基本措施幾個(gè)環(huán)節(jié)之后，主要結(jié)論如下：在進(jìn)行架空輸電線路設(shè)計(jì)的過程中，尤其需要不斷地完善和優(yōu)化鐵塔與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，將鐵塔結(jié)構(gòu)及與之連接的基礎(chǔ)有效配合，只有這樣才能讓鐵塔架空輸電線路在運(yùn)營的過程中發(fā)揮出更好的功能，從而保證架空輸電線路更加安全和穩(wěn)定的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏開全，劉云，錢振東，等.自立式雙回路鐵塔送電線路導(dǎo)線斷裂后的結(jié)構(gòu)動(dòng)響應(yīng)分析[J].振動(dòng)與沖擊，2015（3）：159-163.

[2]韓軍科，楊風(fēng)利，楊靖波，等.耐候鋼在輸電線路鐵塔中的應(yīng)用[G]//中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)分會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2011：132-138.

[3]門福偉.架空輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2013，（10）：79-80.