輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計

肖雨桐

沈陽電力勘測設(shè)計院有限責(zé)任公司 遼寧沈陽 110003

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，對電力輸送提出了更高的要求，其中輸電線路鐵塔發(fā)揮著重要作用，所以工作人員應(yīng)加強對其的研究，根據(jù)施工場地的具體情況，對輸電線大跨越鐵塔進行合理設(shè)計，保證鐵塔的建設(shè)要在保證安全穩(wěn)定的前提下,盡量節(jié)約建設(shè)費用并降低對生態(tài)環(huán)境的破壞，從而為電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行提供保障[1]。

1 輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程

我國在鋼材方面較為緊缺，因此在大跨越塔建造的起步階段，采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有著穩(wěn)定性較強、安全性較高的特點。和其他的材料相比，這種材料也需要投入更多的成本。從我國情況來看，這種材料一般在1990年之前應(yīng)用較多，尤其是長江中下游平原。隨著時代的不斷發(fā)展，大跨越塔的要求也在逐漸提高，塔的高度也從原本的116．5m增加到了257m，電壓從最初的220kV增加到了目前的500kV。通過鋼筋混凝土材料建造的跨越塔，不僅有著較高的質(zhì)量，而且能夠長時間使用。但是這種材料的建設(shè)周期較長、占地面積大，而且對環(huán)境有一定的污染。在當(dāng)前時代下，基本上已經(jīng)不使用鋼筋混凝土的鐵塔，尤其是在部分山區(qū)，材料的運輸也是一個難點，就算運輸完成了，也會對環(huán)境造成較大的傷害。隨著社會的不斷發(fā)展，組合角鋼跨越塔逐漸開始出現(xiàn)在輸電線路中。這種跨越塔和傳統(tǒng)的鋼筋混凝土塔相比有著更強的強度，在該領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。同時，這種材料的跨越塔對環(huán)境的抵抗力非常強，對于地震等自然災(zāi)害有一定的可抗性。在1980年之后，開始出現(xiàn)了鋼管塔。和組合角鋼結(jié)構(gòu)相比，穩(wěn)定性和抗壓性更強。雖然鋼管塔的結(jié)構(gòu)比較簡單，但其高強度的特點也符合大跨越塔的要求。此時出現(xiàn)了好幾條輸電線路在同一跨越塔上，使其重量大大增加。即便如此，鋼管塔的強度也能滿足線路增加后的負荷。因此，在我國，有很多重要的線路以及多線路采用的都是鋼管塔，一些重要的塔如通信塔等采用的也是這種材料。鐵塔的結(jié)構(gòu)有著簡便、易組裝、成本低的特點，在目前我國的大跨越塔上應(yīng)用較為廣泛。和鋼管塔相比，鐵塔的強度有一定不足；從成本方面看，比鋼筋混凝土要高。但是，從綜合角度看，是目前最適用大規(guī)模輸電線路的跨越塔。鐵塔在安裝方面比較簡單，即使在山區(qū)可以分開運輸，上山后再進行安裝，可行性較高。而且在建造周期方面也比較短，因此目前應(yīng)用較為廣泛[2]。

2 輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 防腐設(shè)計

由于輸電線路大跨鐵塔長期暴露在室外，所以設(shè)計人員應(yīng)積極考慮防腐材料的應(yīng)用，保證所使用的防腐材料具有保證材料具有附著力強、防覆冰、耐熱、耐鹽霧性等特點，確保輸電鐵塔在濕度、鹽度較高的環(huán)境中減緩金屬物銹蝕、內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受破壞，減少維修檢修次數(shù)和維修頻率。以某地的380m輸電高塔為例，該塔兩段單側(cè)重量為23．15t的塔頭橫擔(dān)組合件被緩緩吊至度標(biāo)高302m，國網(wǎng)寧波供電公司與中科院材料所聯(lián)手創(chuàng)建的電網(wǎng)新材料應(yīng)用聯(lián)合實驗室著手將研制的新型石墨烯重防腐涂料應(yīng)用到這座輸電鐵塔之上，根據(jù)該鐵塔鍍鋅表面光滑度及當(dāng)?shù)厥┕きh(huán)境，電網(wǎng)新材料應(yīng)用聯(lián)合實驗室還對涂料底漆配方原料及干燥性能做了調(diào)整，得到中國工程院院士薛群基、國際腐蝕聯(lián)盟執(zhí)委李曉剛等多位專家的肯定[3]。

2.2 大坡度塔身

大坡度塔身的這種設(shè)計方式，能夠減少大跨越鐵塔建造所消耗的材料，但同時也會導(dǎo)致鐵塔出現(xiàn)不同程度的傾斜。這種設(shè)計方式在實際中運用較為廣泛，效果也比較好，但是塔身的彎曲也可能為鐵塔帶來一系列安全問題。所以在設(shè)計時，要對斜材進行相應(yīng)的完善，在一些關(guān)鍵的環(huán)節(jié)添加支撐或者用雙排螺栓對主材進行固定。此外，在鋼管塔上使用大坡度塔身，雖然需要投入大量的成本，但由于其符合物理學(xué)原理，因此也有一定的可行性[4]。

2.3 合理設(shè)計曲臂傳遞縱向載荷

在進行輸電線路大跨鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)加強對曲臂傳遞縱向載荷的重視，曲臂鐵塔具有保證鐵塔具有美觀、實用等方面特點，可以分擔(dān)鐵塔縱向支撐部分所承受的壓力，進而保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在此過程中，設(shè)計人員需要注意嚴(yán)格控制不能安裝桿件的部分，運用杠桿保證縱向載荷的正確轉(zhuǎn)移，如果發(fā)現(xiàn)問題，需要及時調(diào)整。另外，在進行塔身斜材設(shè)計過程中，工作人員應(yīng)盡量運用主材與斜材直接連接的方式，減少節(jié)點板設(shè)置，延長鐵塔的使用周期。對桿件的長度進行復(fù)核，從而減少包鐵連接的數(shù)量，實現(xiàn)降低材料消耗的目的。

3 結(jié)語

依托實際工程對大跨越鐵塔設(shè)計進行研究，從鐵塔結(jié)構(gòu)、自振周期、風(fēng)振系數(shù)方面進行分析，并提出相關(guān)計算方法，得出一些設(shè)計經(jīng)驗。首先，考慮大跨越設(shè)計鐵塔的結(jié)構(gòu)型式，這是計算風(fēng)振系數(shù)的基礎(chǔ)；其次，合理選擇鐵塔桿件結(jié)構(gòu)方案，采用正確的方法，計算出確切的振動周期，以求獲得正確的鐵塔風(fēng)振系數(shù)，確保鐵塔的可靠性。