摘要：杆塔结构是输电线路的关键部位，其作用是为了确保电网系统的安全、稳定、可靠运行，但是就目前而言，我国输电线路杆塔结构在设计方面还存在一些问题，包括自然因素、人为因素等，均有可能会对我国输电线路产生一定的影响，继而产生经济损失。基于此，本文对输电线路杆塔结构设计现状进行总结，对输电线路杆塔结构优化设计对策进行研究，对以后输电线路杆塔结构设计展望进行探讨。
关键词：架空输电线路；输电线路；杆塔设计
1输电线路杆塔结构设计现状
就目前来看，对我国输电线路的架线设计以及资金投入情况进行分析，可以大致估算出杆塔投资成本占到主体投入的35%左右，尤其对输电线路的经济效益影响非常大。伴随我国开始组建高压网络体系，各种各样的新型输电技术开始投入应用，输电线路杆塔的建设数量也开始增多，杆塔结构得以优化，建设类型向高负荷化、大型化方向发展。和我国先进制造业的发展水平进行对比分析，现阶段杆塔设计的水平还非常低，达不到社会发展最新要求。我国输电线路杆塔大多是专门指定企业进行生产制造，一种是国营电力设备企业，或者是由设备定点生产企业制造，此外还有手工生产企业。二者对比而言，前者具有雄厚的经济实力，而且无论是加工技术还是能力都比较强；后者大多是一些个体单位、城镇企业以及民营企业等，生产加工技术水平非常低，没有任何技术门槛。整体而言，现阶段杆塔设计水平非常低，必须深化技术改革，促进设备质量水平的提升。
2架空输电线路杆塔设计目前面临的主要问题
2.1架空输电线路杆塔的选择
在选择架空输电线路杆塔的结构型式时，应充分考虑其经济效益。就目前而言，被世界范围内公认经济效益最明显的，非拉线塔莫属。不过，在山区或者城市周边地区，受运输条件、打拉线施工条件的影响，拉线塔的施工难度较高，因此，建议选用自立式铁塔。对我国而言，在选择架空输电线路杆塔塔型时，应以拉线塔为主，自立式铁塔为辅。拉线塔结构轻便，且型式也有多种。一是广泛应用于超高压线路中的拉V塔，二是适宜应用于特高压线路工程的相间无构架的拉线一拉索杆塔，其优点是能够有效缩小相间距离，紧凑线路。缺点是杆塔的占地面积较宽，在加拿大、美国等国家最先投人使用。三是绝缘支持式杆塔，其制造难度较高，成本的投人也较大，但其通过利用支撑导线替换悬吊导线，从而使得杆塔高度得到科学的减小，能够在造价上获得适量的补偿，这种杆塔目前还处于研制阶段，应用较少。而常规自立式铁塔也分两类，一是单回线路自立式铁塔，主要有三角形排列和水平排列两种；二是双回共架铁塔，由于它们的机械强度很高，因此故障发生率很低。
2.2杆塔强度问题
一般来说，杆塔强度往往会受到其结构形式、受力形式以及杆塔制造材料等
因素的影响。为确保正常、稳定、持续性的供电，输电线路必须保持长期的安全、稳定运行，而在运行时，作为起支撑避雷线和导线作用的杆塔，也要求具备较高的承受荷载能力，并且能够将其变形控制在允许范围内，也就是指合格的杆塔，其刚度和强度都必须满足相关规定要求。与其他构件相比，环形截面构件在建设输电线路杆塔时更能节约用料，且在每个方向都具有同等的承载力，能够保证优良的施工质量。与一次投料法相比，水泥裹砂法（SEC法）所浇筑成功的混凝土能有效提高强度30%。鉴于上述两种因素的影响，环形截面混凝土构件是目前国内输电线路中应用数量最多的构件，其也有预应力构件及普通构件之分。在浇注预应力构件前，注意必须先进行钢筋的张拉处理，等混凝土完全凝固再把张力撤出，而混凝土在此时为阻止钢筋的回缩，比如会受一个预应压力，这个预应力在构件受拉或承载过程中，能在一定程度上抵消受拉或承载时的应力，保证杆塔不产生裂缝，延长其使用寿命和稳定性。
3架空输电线路杆塔结构的优化设计
3.1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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2优化节点构造
对节点构造进行优化，节点构造是架空输电线路杆塔结构优化设计的主要环节之一，若不能合理构造节点就有可能会造成架空输电线路杆塔破坏。通过优化节点构造设计，应该尽量使计算模式与实际塔型相互统一，并在满足构造要求的前提下将节点尽量简化，这样既能够降低塔重，又可以防止出现次应力。节点构造设计主要遵循下列原则：为了减小杆件断面损失，应该要尽量避免出现两面连接杆件对孔布置的情况；要尽量防止出现节点板受弯、杆件偏心连接的情况；要尽量节点板面积，要紧凑式地连接节点；为了降低杆塔重量，应该要减少包角钢连接数量；应该多用多排螺栓来布置斜材、主材；全方位长短腿设计适用于山区架空输电线路杆塔，不仅能够较好地保护自然环境，而且还能够降低施工难度、缩短工期、减少土石方工程量。
3.3输电线路杆塔塔身尺寸的选择
根据我国最新的对输电线路杆塔塔身尺寸数据的研究表明，直线塔的情况下，塔头上部的宽度为1100mm，下部的宽度为2800mm，30mm的铁塔跟开7700mm的铁塔重量是最轻的，所以直线塔的最佳尺寸是塔顶上口是1100mm，塔头下口的宽度为2800mm，30mm的铁塔跟开7700mm；转角塔的最佳尺寸数据是在假设转角塔的上口宽有所变化，中间的便坡以及下口处和铁塔的跟开都不变、横担的长度也需要保持不变的情况下，同过相应的计算得出塔顶上口的宽度为2200mm，中间宽为2800mm，塔头下口的宽度为4200mm，铁塔跟开为9000mm。
3.4塔身坡度和塔根开尺寸的优化
塔身坡度与塔腿根开尺寸等因素，对于塔身斜材、主材的规格进行选取等会产生一定的影响，同时会对杆塔的美观度与总重量产生直接影响。对塔身坡度进行科学合理的选择，能够让塔材受力尽可能地均匀，可以让材料规格的调整和塔材应力分布的改变相互协调。
3.5输电线路杆塔塔身断面型式
输电线路杆塔的直线塔塔身主要有两种断面形式，一种是矩形塔称为扁塔，还有一种为正方形塔称为方塔。方塔的灵活程度和抗纵向负载能力都比扁塔好，而且方塔的断面塔头在顺线路的方向上的刚度也比较强，虽然重量比扁塔重，但是综合起来考虑，正方形的输电线路杆塔塔身的断面型式是比较优化的结构。社会各方必须做好输电线路杆塔结构的优化工作，更好地发挥杆塔的功效，这也是当前电力企业及相关施工企业发展过程中面临的重大挑战之一。在优化过程中，工作人员必须做好优化方法选择、塔头类型选择、塔身尺寸优化、传力路线优化等方面的工作。
4输电线路杆塔结构的发展方向
在电力企业运行及发展的过程中，我国输电线路的杆塔结构设计仍然存在着一定的限制因素，所以在设计中也需要逐步深入，满足项目设计的整体需求。因此，在未来电力系统发展中需要有效优化输电线路杆塔结构优化设计的整体结构，并在设计方案优化中，需要做到以下几点内容：第一，在设计理论方法优化及完善中，需要引进先进的经验，通过对经验的总结，设计结合我国的杆塔结构设计方案，满足杆塔、塔基以及路线设计的一体化发展。第二，在荷载取值分析中，需要相关设计人员合理分析重动力分荷载取值的相关内容，将地形区域的复杂因素作为重点，选择创新性的项目整合资源，强化输电线路杆塔结构的优势性，从而为输电线路杆塔结构的优化提供支持，明确杆塔结构发展的基本方案。
5结语
电网安全无小事。输电线路杆塔作为整个电网线路的支点，其重要性不言而喻。随着国民经济的发展，自然环境的不断变化，给我国电力系统输电设备安全问题带来了前所未有的冲击，在实际工程中各种各样新问题也不断显现，在未来的工作中，如何因时制宜、因地制宜的解决存在的问题，不断提高线路杆塔结构的科学性、稳定性、可靠性，在最大程度上保障电力安全，同时兼顾经济性和视觉美观将是我们研究的重点。
参考文献：
[1]输电线路杆塔结构优化设计探析[J].吴东其.机电信息.2015（03）
[2]探讨输电线路杆塔结构设计[J].林学晖，陆夏恩.黑龙江科技信息.2015（12）
[3]浅析架空输电线路杆塔结构设计[J].陈明亮.民营科技.2010（11）
[4]高压输电线路杆塔设计应注意的问题[J].张仕权.价值工程.2011（12）
作者简介：
谭科，1986，男，汉族，籍贯：湖南益阳；学历：本科。
论文作者:谭科,李丽丽,张世汉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
标签：杆塔论文; 线路论文; 结构论文; 铁塔论文; 节点论文; 构件论文; 我国论文; 《电力设备》2018年第8期论文;