高壓輸電線路鋼管桿結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

朱 巖

（石家莊電業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

由于城市建設(shè)高速發(fā)展，用電負(fù)荷迅速增加，供電網(wǎng)絡(luò)已不能滿足用電負(fù)荷發(fā)展的需要，勢(shì)必要新建高壓輸電線路，對(duì)原有的城網(wǎng)線路進(jìn)行增容改造。傳統(tǒng)的鐵塔，占地面積大，造型又與現(xiàn)代城市環(huán)境不協(xié)調(diào)。采用高壓電纜造價(jià)昂貴，采用鋼筋混泥土電桿，它的縱向、環(huán)向裂紋問題，一直未能很好的解決。

1 高壓輸電線路鋼管結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析

1.1 穩(wěn)定性較高

在高壓輸電線工程當(dāng)中應(yīng)用鋼管結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，可以提升高壓輸電線路整體運(yùn)行的穩(wěn)定性，本身鋼管結(jié)構(gòu)的尺寸規(guī)格是比較小的，高壓輸電線路建設(shè)的地點(diǎn)都是比較空曠的地帶，經(jīng)常會(huì)有高強(qiáng)度大風(fēng)，高壓電線路結(jié)構(gòu)就需要承受風(fēng)荷載，而鋼管結(jié)構(gòu)橫截面積比較小，在空間當(dāng)中承受的風(fēng)荷載也相應(yīng)的比較小，這樣可以降低高壓輸電線路承受的壓力值，也就提高了高壓輸電線路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1.2 占地小，具有美觀性

我國城市化建設(shè)進(jìn)程較快，大部分的城市土地資源都被用于發(fā)展建設(shè)，很少有大面積的空閑土地資源，而傳統(tǒng)的高壓電線路結(jié)構(gòu)是采取鐵塔形式建設(shè)的，需要占用的土地面積較大，而采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)建設(shè)的話，被占用土地也無法在建設(shè)其它的內(nèi)容，不能重復(fù)利用，這樣對(duì)于現(xiàn)階段土地資源緊缺的狀況來說并不適用。而利用鋼管結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)可以有效的解決這一問題。

1.3 施工便捷度較高

高壓輸電線路的鋼管結(jié)構(gòu)是需要進(jìn)行組裝，鋼管結(jié)構(gòu)施工材料運(yùn)輸非常方便，鋼管結(jié)構(gòu)組裝操作也非常簡單，施工程序較少，施工的便捷度較高。并且高壓輸電線建設(shè)是在外界環(huán)境當(dāng)中，會(huì)受強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)雨的侵襲，為提高鋼管結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度需要采用高強(qiáng)度的鋼材，這樣一來造價(jià)會(huì)更高。

2 高壓架空輸電線路鋼管桿結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 桿塔類型的區(qū)分

合理區(qū)分線路中的直線桿和耐張桿，盡量避免直線桿承受導(dǎo)地線的拉力。合理規(guī)劃桿塔使用轉(zhuǎn)角度數(shù)，避免實(shí)際使用角度遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)角度，可以有效降低桿塔承受的荷載。對(duì)于終端桿應(yīng)區(qū)分有無進(jìn)線檔的設(shè)計(jì)情況，對(duì)于分支、T接、π線路的桿塔，需要根據(jù)實(shí)際使用情況考慮荷載組合，避免所有桿塔都按最不利的因素考慮。

2.2 桿頭高度及呼稱高

在滿足電氣間隙要求的前提下，盡量減小線路走廊寬度，對(duì)桿頭高度及橫擔(dān)長度進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)考慮對(duì)城區(qū)10kV線路、路燈和路邊樹木的交叉跨越高度的要求，以桿塔重量最輕為優(yōu)化目標(biāo)兼顧根徑尺寸，單、雙回路桿塔的呼稱高的極差按3m考慮，多回路桿塔按照2m考慮，可以減少桿塔高度，進(jìn)而降低桿塔重量。

2.3 桿塔結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)化

對(duì)于一般桿塔，可采用正多邊形單桿設(shè)計(jì)。對(duì)于導(dǎo)地線張力過大，線路回路數(shù)較多，轉(zhuǎn)角較大，張力過渡的桿塔，可采用雙桿設(shè)計(jì)。合理布置雙桿與導(dǎo)地線在水平面上的投影交叉角度，在承受過大張力的方向上增大計(jì)算寬度；控制合適的撓度，優(yōu)化錐度，桿身合理分段，減少各段壁厚；在橫擔(dān)與桿身的連接處局部補(bǔ)強(qiáng)，將大大降低桿塔重量。

3 鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響因素的優(yōu)化控制

3.1 氣候環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行鋼管設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)建設(shè)區(qū)域的氣候環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，掌握氣候變化的基本過濾，然后根據(jù)高壓電線路電壓范圍對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)之間的跨越度進(jìn)行控制，以延長高壓電線路鋼管結(jié)構(gòu)使用壽命，降低鋼管結(jié)構(gòu)的損耗，避免鋼管結(jié)構(gòu)受惡劣天氣影響而出現(xiàn)較大的損耗，影響高壓線路的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)也是為了降低后期使用的維修成本，促進(jìn)其經(jīng)濟(jì)效益提升。

3.2 區(qū)分桿塔的類型

在高壓線路鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，有耐張桿和直線桿兩種，在設(shè)計(jì)時(shí)要將兩種類型進(jìn)行分隔，一方面降低高壓導(dǎo)地線對(duì)直線桿的拉力，如果拉力過大很容易造成直線桿故障或損壞。同時(shí)要對(duì)塔桿使用角度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，在建設(shè)的過程中要按照設(shè)計(jì)角度進(jìn)行施工，保證角度的合理性，角度值對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)整體的荷載能力影響較大，要保證各個(gè)鋼管結(jié)構(gòu)之間保持相對(duì)穩(wěn)定、平衡的狀態(tài)，提高荷載能力。

3.3 桿頭與呼稱高

在鋼管桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)將電氣的間隙要求考慮其中，然后再在這一條件下控制線路走廊的寬度及優(yōu)化桿頭與橫擔(dān)的長度，同時(shí)還應(yīng)將城區(qū)10kV線路與樹木、路燈的交叉跨越高度考慮其中。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，桿頭與呼稱高度的優(yōu)化目標(biāo)應(yīng)選為桿塔重量最輕，同時(shí)適當(dāng)考慮到根徑的尺寸。

3.4 鋼管結(jié)構(gòu)桿塔結(jié)構(gòu)形式

對(duì)于高壓電線路的鋼管結(jié)構(gòu)，桿塔的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：一種是單桿結(jié)構(gòu)，另一種是雙桿結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)高壓電線工程整體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而進(jìn)行優(yōu)選，普通的正多邊形結(jié)構(gòu)采用單桿結(jié)構(gòu)形式即可，而如果是轉(zhuǎn)角、回路等結(jié)構(gòu)參數(shù)值較大的情況下，選擇應(yīng)用雙桿結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)妥，通過合理的設(shè)計(jì)，降低桿塔的重量，保證荷載能力充足。

4 結(jié)語

電能對(duì)人類社會(huì)有著重要意義，人類已對(duì)電能產(chǎn)生依賴性。高壓輸電方式降低了輸電損耗，壓縮了成本，提高了供電穩(wěn)定性和可靠性。而鋼管桿的應(yīng)用，不僅進(jìn)一步提高了供電質(zhì)量，同時(shí)優(yōu)化了桿塔美觀性與安全性。但鋼管桿建設(shè)成本高，所以在具體應(yīng)用中，應(yīng)進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。