刘龙江
（国网江西省电力有限公司经济技术研究院 江西南昌 330043）
摘要：杆塔结构是输电线路的关键部位，对结构开展优化设计具有重要意义，在未来工作中，结合杆塔的实际受力及相关地形、地质条件，对基础型式进行合理选择，选择最佳结构优化设计方案，以此达到施工工期及环保等要求。合理选择铁塔的杆塔布置形式、铁塔断面、主材断面型式、主材坡度、腹杆布置等，以确保铁塔的安全可靠。同时应尽可能地对铁塔进行优化，以降低工程造价，保证线路的长期安全运行。鉴于此，本文主要分析输电线路杆塔结构优化设计。
关键词：输电线路；杆塔结构；优化设计
1架空输电线路设计现状及问题
1.1塔钢结构缺乏必要的合理性
架空输电线路中主要采用的杆塔类型是拉线塔。拉线塔作为国内最具有经济效益、结构合理的工程技术形式，被应用到电网建设的许多领域。而在山区电网建设中，由于地形的复杂性，主要采用了自力式的铁塔代替。这里主要对于拉线塔的相关特点进行详细的分析。拉线塔的具体形式有绝缘支持式杆塔、拉线——拉索杆塔和拉V塔。对于绝缘支持式杆塔投入成本相对较大，在制造过程中难度也相对较高。因此，在现阶段输电线路杆塔结构设计中，这种杆塔的使用率较低。而对于拉线——拉索杆塔，其最大的优点是缩小线路传输的距离，提高电力运输的效率。其不足之处主要表现在杆塔的占地面积较宽，在相对狭窄的区域难以很好的投入使用。对于拉V塔，这种技术形式主要广泛的运用在高压线路之中，由于其机械强度相对较高，电力故障会对其造成严重的影响。
1.2杆塔的强度设计不合理
杆塔最为高压导线的重要支撑，杆塔强度是保证架空高压输电线路安全的基础。杆塔的强度通常会受到制造材料、桿塔结构的影响。我国在杆塔建设中为了保证施工质量，通常采用环形截面混凝技术，提高混凝土的整体强度。而在实际施工和设计过程中，需要对杆塔承受力进行科学的分析，充分保证钢筋混凝土的稳定性，以此提高杆塔稳定性以及使用寿命。
1.3杆塔自身质量水平较低
当前，我国经济水平快速发展，工业生产产量不断提高。但我们在一味追求数量的过程中没有注重质量，造成过多的低质量的工业产品积压。这一状况在钢铁领域表现的十分明显，我们拥有大量的建筑钢铁，但在对于东南亚国家的援助项目中却不能满足对于钢铁质量的要求，导致我们高额购买他国的高质量钢铁。这一现象也表现在杆塔的生产中，目前对于输电线路杆塔的生产说，无论是设计水平还是制造水平都较为低下，不能适应当前电力网络建设的需要。国内的杆塔主要包括两类来源，民营手工生产企业和大型国营生活企业。民营手工生产企业由民营、个体或乡镇企业构成，这些企业在生产能力和加工能力上都不能达到较好的水平，有些精细的加工环节甚至依靠手工操作来进行。而国营生产企业生产的杆塔，一般是由电力部门指定使用的，国营生产企业的生产实力较民营手工生产企强一些。但也是处于80年代的技术水平而已，缺乏创新和必要的技术革新。
2输电线路杆塔结构优化设计
2.1动态规划杆塔设计
在杆塔优化设计中，力求杆塔的重量轻、型式美、运输方便、加工简单。动态规划设计是指在进行杆塔设计中，综合采取多种方法相互结合，以达到优化的目的。在对杆塔进行制作之前，相关设计人员需要根据杆塔安装的现场实际情况、力学原理和相关的计算法则，缩小杆塔的迎风面积。结合架空输电线路设计的相关要求和知识，合理选用制造杆塔的材料。尽量减小杆塔的设计尺寸，减小杆塔的占地面积，同时需要保证杆塔的稳固性和实用性。
2.2优化输电线路杆塔主材布置及杆塔节点
对输电线路杆塔的主材布置以及杆塔节点进行优化。主材有关系到输电线路杆塔的承载力、构件长度和截面积等。输电线路杆塔构建的规格越大、长度就越长，这就需要在其所承受的内力保持不变的情况下，调整输电线路杆塔塔身的斜材。
杆塔结构的构造力求受力明确，各受力构件的形心线应汇交于一点，以减小偏心受力。主材、斜材尽可能使用多排螺栓连接，做到斜材直接与主材连接。材在节点处要做到双面传力，否则就需要采取加强措施。
2.3输电线路杆塔头结构的优化选择
最常见的塔头形式包括两种：干字形和羊字形塔头。羊字形杆塔结构合理，塔头质量较轻，在使用中的支撑能力相对容易。因此，对于地形地势较为平缓的施工区域，工作人员多选择羊字形的塔头。这种塔头可以满足施工和后期使用的需要，且运输方便，经济效益高。而干字形塔头的质量则相对要重一些，结构强度较羊字形塔头大，承重能力也较羊字型塔头强。目前仅有两种塔头结构，不能满足我国电网假设的需求。输电线路设计人员应该与制造单位紧密合作，设计出新型的更为科学合理的塔头。
2.4输电线路杆塔塔身的尺寸优化
在和输电线路杆塔塔身尺寸分析中，其中较好的水平档距一般在400m左右的状态，而且，其中的垂直档距为560m，在直线杆塔塔底以及横担长度不变的状况下，需要及时寻求最佳的输电线路塔，提高结构设计的优化整合机制，相关的专业人员也需要积极配合工作的整合项目，满足输电杆塔的规范性，保证宽度设计的合理性及整合性。具体工作中，需要施工人员及时认识到宽度表整合的必要性，按照宽度表表1的内容进行设计。
表1
在表1分析中可以发现，在计算出质量的最小直线杆塔头的下口宽度，在输电线塔头高度为28m的状态下，需要计算出转角塔的最优尺寸，相关的工作人员也需要对塔顶中间的变坡、下口处进行跟开处理，保证长度的不变。通过专业的计算可以发现，最佳的塔是尺寸为：上口宽为2200mm，中口宽为2800mm，下口宽度为4200mm。
2.5输电线路杆塔传力路线的优化方案
在电线杆塔输电效率提升的过程中，工作人员需要进一步优化杆塔的传输线路，在该种过程中需要做到以下几点内容：第一，工作人员需要在塔身以上的位置安装K字形材料，极大的减轻输电路杆的塔本身重量，有效避免杆塔下半部分的形变发生。第二，对于工作人员而言，在安装K字形斜材中，需要将其放置在110kV的横担处，并在最大限度上减轻杆塔质量，提高电能运输的有效性及安全性，通过对线路优化分析，提高输电线系统整合的整体优势，充分满足输电线路杆塔结构优化的核心需求。
2.6合理运用计算机技术
对杆塔构造进行设计，可以合理运用计算机放样绘图等方法，同时结合手动校正的方法，实现杆塔基础构造的合理设计。在针对杆塔基础进行优化设计过程中，应当以杆塔构造环节的最佳方案作为依据，建立和完善力学模型，并且针对杆塔基础强度进行深入分析，对优化方案进行完善，确保杆塔基础的结构稳定牢固。最后环节利用计算机，综合考虑相关设计方案、强度分析以及优化方案等，对施工图进行确定，制定施工环节明细表。这种方法可以确保杆塔基础之间保持独立，可以促进各部分的联系性的加强，保证架空输电线路杆塔基础设计施工更加自动、高效。
结束语
总而言之，杆塔结构设计作为架空高压输电线路建设的重中之重，应充分认识到目前建设过程中存在的问题，积极的提出的优化设计的方案，加强杆塔结构优化设计的创新能力。
参考文献：
[1]张春阳，邓薇.输电线路杆塔结构优化设计解析[J].中国新技术新产品，2017（21）：94-95.
[2]廖高慧.输电线路杆塔结构优化设计的探讨[J].通讯世界，2017（13）：221-222.
论文作者:刘龙江
论文发表刊物:《河南电力》2018年16期
论文发表时间:2019/1/23
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