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摘要：我国经济的快速发展，对于能源的需求也越来越大。发展高压、超高压输电成为我国电力行业的重要方向。对于电力需求较大的东南部地区，地域水系众多，特高压线路必须跨越江河，其中不乏跨越长江等干流水系。与普通超高压输电铁塔相比，大跨越输电铁塔塔身超高、构件尺寸大，铁塔组立施工难度大。对此，本文结合某输电线路工程的大跨越铁塔结构设计进行了研究分析。
本文中，以某跨江输电线路铁塔结构设计为例，对此展开概述。
关键词：大跨越；铁塔结构；设计
引言
目前，架空输电线路一直都在电力供应系统中发挥着越来越重要的作用。从我国经济发展的情况来看，企业正对电力供应方面提出更高的要求。在针对架空输电线路进行设计的过程中，一方面要能够保证整个铁塔的安全和稳定，另外一方面还需要保证铁塔投入过程中产生的经济效益。但是目前我国大跨度架空输电线路在设计的过程中还存在着诸多问题，进而也会导致各种类型事故的发生。因此尤其需要结合目前大跨度架空输电线路建设的实际情况找出目前输电线路设计中的不合理之处，以便能够更好地提高大跨度架空输电线路的安全性和稳定性。本文中，结合具体工程案例，对此概述。
1输电线路铁塔的基本结构
整个输电线路铁塔主要是由塔头、塔身和塔腿三个重要部分组成的。而包括转角塔、换位塔、终端塔和跨越塔和其他类型的塔都会因为功能的不同而在外部呈现不同类型的形状。从整个结构来看，整个输电线路的塔架都是由平面结构组成的。这些不同类型的平面桁架都会更好地组合在一起，最终形成一个更为合理的塔架。在设计输电线路塔架的过程中，尤其需要在塔架的横截面处设置横隔，一般情况下需保证横膈的面积是塔身平均宽度的2.5倍左右。
2输电线路铁塔的结构设计关键环节
2.1塔头铰接点设置
铰接点一直在架空输电线路上占据着非常重要的地位。最近几年，都会通过在三铰拱塔头的中间加入平连杆来更好地提高输电线路铁塔的建设质量。但是从国外调查的过程来看，国外的输电线路的三铰拱塔头的中间却没有因此加入平连杆。以国内外工程经验表明，两种布置方式都可以提供具备稳定性的铁塔结构。
2.2桁架的杆系布置
在铁塔结构布置前，首先需根据工程需要按沿线地区的水文气象、地质情况和工程导线型号等设计条件来选择正确的铁塔型式。近些年来，铁塔又设计出高低腿结构用以更好地适应山区等塔基地形。选定铁塔型式后需根据具体塔型布置出合理的结构，主要可以采用以下几点措施：第一，可以将拉线杆塔和钢筋混凝土杆塔配置在较为平缓的地区；第二，可以将钢管杆塔配置在城市或者郊区；第三，将窄基杆塔设置在走廊拥挤、路径狭窄的地带。另外，为了让杆系布置的过程变得更加合理，一方面要考虑到杆系合理的节点构造，另外一方面也需要考虑到杆塔本身的结构。
2.3荷载取值
荷载取值也是未来研究的重点环节，其对于杆塔结构的稳定与安全具有重要的影响。而就目前来说，目前比较偏重于与静力风荷载有关的几个关键参数的研究。对于动力风荷载的取值，还缺乏较为深入和系统的研究。所以，对风、冰荷载组合以及与断线工况组合的取值，也需要加强研究。
2.4节点构造计算方法
节点构造计算方法的改进也是未来发展过程中应该考虑的问题。这与现实情况有关，由于设计理念、材料等方面的问题，大跨度铁塔结构偏大，而且还比较偏重，这也使得节点构造有很大的不同。因此，未来这方面的研究应该更为具体，由其节点构造与杆件承载力之间的关系还有待探索。
2.5设计计算软件
设计计算软件的应用也是必然的趋势，这是科技时代背景下的新手段，具有一定的先进性，人们能够利用先进的设计计算软件，进行更为精准的计算，尽量避免一些误差的产生。而且就目前而言，我国大多业内采用的设计计算软件是比较陈旧的，一些新的研究成果并没有纳入其中。因此，这就要求有关研究人员能够不断地优化设计计算软件，加快数字化电网的设计与构建，为电网的建设贡献出更大的力量，以提高整体结构设计优化效果，使得设计更为合理、可靠。
3评定输电线路铁塔的主要方法
3.1有效评定拉弯构件强度
在评定过程中，尤其需要按照相关的规范和要求来计算拉弯构件的强度。确保铁塔杆件可以满足有关规程规范中的强度要求。
3.2压弯构件的局部稳定性
很多输电线路的铁架在桁架体系内部分杆件受压后，多半会因为轴向压力和弯矩的共同作用而变得非常不稳定，从而造成杆件失稳。如果在过程中杆件平面外失稳的情况一旦出现，那么势必会在之后对整体输电线路铁塔的稳定性造成很大的影响。
3.3保证计算构件的刚度
尤其需要来限制构件长短比例来更好地计算构件的刚度。在计算的过程中，尤其需要让长细比小于长细比限值，这个要求主要是要求铁塔刚度的。在铁塔受力计算过程中，所有长细比都要更好地符合相关规范的要求。
3工程概况
选取某典型的长江大跨越输电线路铁塔，工程位于长江中下游流域，施工难度大，技术要求高。如采用钢筋混凝土塔，砂石、水泥、钢筋等材料运输量将会非常巨大，在施工方面的难度也会很大。因此本工程跨越塔不采用钢筋混凝土塔，采用铁塔结构。
该工程双回路直线跨越塔的导线采用三角排列或垂直排列的方式，对应的塔型为双回路蝶形塔或伞形塔。
根据以往常规铁塔的设计经验，相较于伞形塔，蝶形塔既能降低铁塔高度，减小铁塔的风振系数βz和高度变化系数μz，又能减少塔头杆件数量和塔身风荷载，理应是蝶形塔优于伞形塔。但经过两者的设计建模计算，得出了耗钢量指标（见表1），结论却刚好反过来。
对表 1 的差异进行分析，其主要是由于大跨越铁塔的断线张力大，导致了导地线横担及中上部塔身斜材多为断线工况控制。蝶形塔的下层横担因为每侧需布置两相导线，使得横担长度达到32.5m，横担长度与横担处塔身宽度比值为32.5/5.8=5.6；而伞形塔的比值仅为2.6。按照规范需考虑左右两侧导线同时断线的情况，就会使得铁塔塔身及横担主材分别受到极大的扭矩和弯矩，导致横担和附近斜材的规格跳跃式地增大。X
本工程在仔细比较了蝶形塔和伞形塔的各项指标后，选用了伞形塔的布置方式，并总结出了造成大跨越塔与常规塔在塔头布置方面设计经验上的差异中值得注意的地方。
4优化输电线路大跨越铁塔结构设计措施
4.1调查沿线的地质和水文条件
在进行架空输电线路大跨越铁塔设计的过程中，尤其需要有效地对最近 30 ～ 50 年的平均最差和最恶劣的气温和气候环境进行验算，并通过分析沿线架空输电线路情况、通信光缆运行经验和自然灾害等资料来更好地获得有关气象条件和气象结果。最终，也需要通过对有关的地质资料进行全面的分析，合理的确定计算气象条件等参数才能够更好地进行输电线路大跨越铁塔结构设计。
4.2强化大跨越铁塔基础计算
由于在建设的过程中会遇到不同类型的输电线路大跨越铁塔。所以在建设输电线路大跨越铁塔的过程中，一定要充分结合当地的地质、地貌和施工条件来全面进行设计。并在设计的过程中需要全面考虑到铁塔的基础强度和稳定性等诸多方面的因素。设计师在设计的过程中，尤其需要全面根据铁塔的基础受力情况来全面进行设计，从而使得架空输电线路能够在更加安全的环境下运行。
4.3有效降低铁塔接地电阻
在进行架空输电线路大跨越铁塔设计的过程中，尤其需要通过有效地降低铁塔的电阻水平来更好地提高抗雷的水平。具体可以采用如下的措施来进行：第一，可以使用接地模块的方式来有效改善电阻率偏低的情况；第二，要尽可能地采用酸碱、碱性物质和木炭等非导电的物质如石墨材料等来有效地降低铁塔内部的电阻；第三，可以通过增设降阻剂的方法来有效地降低铁塔内部的接地电阻。
5结束语
铁塔的结构和基础约占整个架空线路本体造价的 60% 左右，因此一直在架空输电线路的设计过程中占据着非常重要的地位。架空输电线路设计的结构和质量将会关系到整个架空输电线路投入运营之后的经济效益。进一步加强与完善输电线路大跨越铁塔结构的设计十分重要，提高输电线路的稳定性是增强用电安全和输电效率的前提，相信经过电力工程人员的不断努力，能够实现这一基本目标本文在分析了输电线路基本结构、输电线路铁塔结构设计的关键环节基础上，结合某工程案例，对输电线路大跨度铁塔结构设计进行概述。
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论文作者:廖媛媛
论文发表刊物:《中国电业》2019年第07期
论文发表时间:2019/7/31
标签：铁塔论文; 线路论文; 过程中论文; 结构论文; 结构设计论文; 杆塔论文; 荷载论文; 《中国电业》2019年第07期论文;