摘要：随着电力事业的不断发展和扩大，其在人们生活中以及社会中的作用也越来越大。而且随着人们安全意识的提高，随着近几年电力事故的不断发生，人们对于安全供电有了更高的要求，因此就意味着必须要保证输电系统的稳定性，而其稳定性直接受铁塔结构设计的影响，因此本文的研究也就有着指导性的建议。
关键词：输电线路；铁塔结构；安全
一、国内输电线路铁塔结构设计的现状
我国电网建设的过程中逐渐加大了对高压线路的架设，在施工中人们越来越重视铁塔的设计和施工，在施工的过程中，主要是通过铰接的方式将各个重要的构件连接在一起。在电压等级和气相条件和塔头电隙圆都已经初步确定以后，影响塔杆性能的各项因素也就确定了下来，在设置的过程中一定要确保结构杆件的长度在相对比较合理的水平，同时在强度方面和稳定性方面也要能够符合相关的标准和要求，以更好的控制塔杆自身的重量。
输电线路铁塔通常又被人们称作电力铁塔，按照不同的用途对其进行分类可以将其分为耐张塔、直线塔、转角塔、换位塔、终端塔和跨越塔，这些类型的塔杆在结构和特点上具备一定的共性，从结构上说，它们都属于空间桁架结构，杆件通常都是通过单根等边角钢构成的。材料基本上也都是采用一种材料，塔件主要是由3个部分组成，一部分是角钢，一部分是连接钢板，最后一部分是螺栓。在生产的过程中杆脚通常都是选择几块钢板焊接在一起，所以一般都要通过热镀锌的方式防止金属发生腐蚀的现象，同时在施工架设等方面都存在着很大的便利。
最近几年，我国电力设计部门设计出了很多种形式的塔杆，双回路直线塔就是其中的一种重要形式，在这种方式的塔杆设计中是以重量最轻为主要的目标，同时还要和满应力电算程序进行有机的结合，同时还要采用各种方法对其集合布置进行进一步的优化，这种新型的塔杆形式也有着非常好的经济效益，相关的研究也表明电力传输的路径越直接，塔杆自身的重量也就越轻。所以在这一过程中应该选择合适的配置方式，这样才能更好的保证内部的位移和应力的分布更为的合理，在设计的过程中一定要将各个材料的力学特征充分的利用起来，这样才能更好的展现出结构在重量上的优势，这些因素也应该是塔杆设计过程中应该着重考虑的因素。
二、加强输电线路铁塔结构设计优化的具体措施
2.1拉线V型塔优化设计
拉线V型塔在结构上布置较为合理，立柱受压、拉线受拉，分别采用格式组合压杆构件和高强度钢铰线，能够充分发挥构件和材料的力学特性。其整体刚度大，稳定性高，抗风能力强，耗钢量较低。但其立柱属细长杆件，需考虑二阶效应；占地面积大，有碍农田机耕作业，赔偿费用较高。是我省220～500KV线路在平丘非密集农田地区常用的基本塔型。
拉线V型塔塔头由地线支架和导线横担组成，占整塔重量的40%，其中导线横担为36%，地线支架仅4%。所以塔头优化一般以导线横担为主。影响横担杆件内力和应力的主要因素是横担本身的杆件结构布置形式，如导线拉线挂点与立柱顶端之间的距离选择；中横担立面高度、主材节间选择、主斜材结构布置型式等：可将这些因素作为设计变量，逐步进行递推优化。
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2.2 ZB1-MV酒杯型塔优化设计
目前，国内500KV超高压输电线路单回路自立式直线铁塔一般选用酒杯型和猫头型铁塔较多，三相导线均采用悬垂串挂线。在相同设计条件下，猫头型铁塔比酒杯型铁塔的塔头尺寸和线路走廊宽度较小，线路走廊赔偿费用低，可减少线路电晕损失和电能损失；但因整体高度较高，耐雷性能差，铁塔基础作用力大，单基耗钢量高；酒杯型铁塔导线呈水平排列，与猫头型铁塔相比，可减小铁塔整体高度，铁塔整体刚度大、挠度变形小，单基耗钢量低；但线间水平距离宽。
自立式铁塔的优化，过去一般着重于塔身结构。但标准呼称高下的自立式铁塔，塔头重量占整塔重量的40～50%。塔头结构优化不可忽视。众所周知，悬垂绝缘子串摇摆角是控制酒杯型塔头尺寸的主要因素。中相采用V型悬垂绝缘子串可限制其左右摇摆而减小塔头尺寸。边相悬垂绝缘子串摇摆角仅在上曲臂外侧受控，如也采用V型串，虽可减小线间距离，线路走廊窄，但需增加三串绝缘子，边导线横担比采用悬垂串的横担还长，对塔本身而言，综合效果并不显著；而中相采用V型串，两边相仍为悬垂串，俗称M型布置，只增加一串绝缘子，与全部采用悬垂串的同类型塔相比，线间水平距离可减少4m，塔头正面宽度尺寸随之减小。加之将V型串挂点设置在横担与上曲臂内侧面连接处，中横担主要起连梁作用。为此，将其立面设计成对称三角形拱形结构，跨矢比在1/4～1/5之间，与普通钢屋架相同，刚度较大；起拱后，虽将增加拱脚推力，但由于V型串挂点与拱脚共点，两串拉力产生的水平力始终指向横担中心，可抵消部分拱脚推力。这样，一可扩大中导线间隙圆范围，二可使中横担立面斜材成为理论零杆，能进一步降低塔材耗量，经济效益比较明显。
2.3铁塔与基础同时优化设计
以铁塔耗钢量最小为目标，所求得塔身最佳坡度。对铁塔来讲是经济的。但进一步扩大优化设计的范围。再与基础设计相结合。就不一定是最佳方案。以我国目前在孟加拉所参加承包的132KV线路工程为例：该工程位于吉大港城郊。地基土大部分属海相沉积的灰黑色淤泥质粉质粘土、软塑。极限侧摩阻力很小，承载力极低。基础以弹性连梁灌注桩为主。因其钢材、水泥、骨料需全部进口，费用较高。所以，如何降低基础工程造价成为主要矛盾。对铁塔而言，在铁塔容许坡度范围内（即坡度应控制在主材开合角容许范围，否则，斜、主材难以共面），从铁塔最佳坡度开始，塔腿坡度愈大，塔材量增加；但基础作用力减小，基础耗量降低。反之，塔材虽少，但基础作用力增大，基础耗量增加。显然，对铁塔和基础来讲，也存在一个塔材和基础耗量合理配置的优化问题。
三、结语
综上所述，随着我国电力行业的发展，输电铁塔在整个输电系统中发挥着非常重要的支撑作用。但是由于我国地域特点，输电铁塔结构的设计具有非常大的挑战性，因此在设计过程中，必须要应用合适的材料,合理地选择铁塔型式,优化铁塔设计,合理地布置钢材，这样才能保证整个输电系统的安全。未来输电线路铁塔结构的设计还需要不断的完善，以此来提高对抗外界给其带来的破坏，保证输电线路的稳定性。
参考文献
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[4]张健.输电线路铁塔结构设计的重点研究[J].工程技术:全文版,2017(2):175.
论文作者:阿地力•艾亚斯,张彦哲
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/18
标签：铁塔论文; 线路论文; 导线论文; 结构论文; 基础论文; 过程中论文; 绝缘子论文; 《电力设备》2019年第7期论文;