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摘要：不断扩大的电力事业在人们生活以及社会中发挥的价值越来越关键。并且，随着人们安全意识的不断提升，近年来电力事故不断发生，因此，人们也上升了对安全供电的要求，因此，强化输电线路铁塔结构设计工作具有非常重要的意义。鉴于此，本文就我国输电线路铁塔结构设计展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：输电线路；铁塔结构；安全
近些年，我国的电力事业获得了长足的发展，电力在社会生产中所起到的作用也越来越突出，人们对安全供电和稳定供电也提出了更高的要求。然而在实际的运行中发现，现有的很多输电线路铁塔在正常情况下能够保持较高的可靠性，但是一旦遭遇一些特殊情况，如冰雪灾害等恶劣天气时，就会出现不同程度的损害，可靠性与安全性大大降低，甚至会造成不可估量的严重后果。为此，近些年电力单位对加强输电线路铁塔结构设计的可靠性给予了高度重视。以下本文就来具体谈谈这一问题。
1.我国输电线路铁塔结构设计的现状
我国上百年来都是应用铁塔架空电线来输送电能，而且随着我国经济的增长，人们对电能的需求量也开始增加，相应的，这就促使着电容量也需要增加。但是受我国地域宽广的影响，我国使用的电源地点呈分散型特点，很多电量需要依靠电线来实现传输，因此铁塔就随之应运而生。正是我国这种地域宽广的特色，在铁塔的设计过程中，需要考虑到一条完整的线路，需要经过特别负责的实际状况，才能实现传输，也就是说，设计过程中，一定要考虑到地形、气候、以及电压等级等带来的影响，因此这就给设计人员带来了挑战。其需要对当地的情况进行实地考察，根据考察的实际情况来设计出符合当地特点的输电线路，以此来实现电路的传输。
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2.输电线路铁塔结构设计的主要内容
输电线路铁塔设计的主要内容便是塔杆设计，塔杆的稳定性取决于设计水平是否能够达到运行标准。为了保证塔杆在外力作用下依然能够保证稳定运行，首先要做的就是要做好塔杆的基础。此外塔杆的位置选择、选材、选型还有塔间距离，同样重要。雷电等自然现象对于塔杆的可靠性和稳定性也有一定的影响，所以防雷接地装置的设置也必不可少，这就必须要考验接地网的稳定性，为了降低电阻应该采取埋设接地模块的方法来提高技术的可靠性，这是保证铁塔稳定性的关键性技术之一。现在除冰设计也作为铁塔结构可靠性检测的一项重要内容之一，覆冰的输电线路非常容易导致断线事故的发生，也会给铁塔的承重负荷造成巨大的压力，严重会导致铁塔发生断裂事故，从而引发大面积的停电事故，给社会生活与生产带来巨大损失。当前国内的除冰技术还不够成熟，采用最多的方式便是机械除冰方法，最近几年才采用了有源防冰覆层、涂设等涂料方式，但是也要根据实际情况来采用这种除冰方法，来保证铁塔运行的可靠性。
3.优化输电线路铁塔结构设计的建议
3.1应用合理的材料
在输电线路铁塔结构设计过程中，为了提高塔身的抗风能力，提高铁塔的稳定性，需要应用新型的材料，充分发挥其性能，以此来保证铁塔结构的成功。这些新型的材料，既要有良好的动力学性能，还要有良好的抗弯能力。如角钢，在应用时，要综合角钢的材质、规格，还要考虑角钢的截面特性，以此来保证铁塔结构的稳定性。再比如圆截面钢管，但是钢管的造价比较高，会加大工程施工成本，因此大多是结构尺寸比较大的铁塔会选用它，一般的铁塔还是要选择角钢。
3.2合理地选择铁塔型式
众所周知，输电线路的作用就是安全输送电力，因此在设计输电线路铁塔结构时，一定要遵循安全的原则，将安全输送电力作为其设计的思想，来设计铁塔结构。因此首先要合理地选择铁塔型式。因为铁塔的费用占整个工程的40%左右，不同的铁塔型式在造价、占地、施工、以及运行安全方面都有不相同。如果是针对多条的老线路，采用高度较高的铁塔，以此来提高导线对地的距离，减少安全隐患。如果是线路加高的工程，可以安装Y型铁塔，不仅施工短，而且占地还小。
3.3合理地布置钢材
在输电线路铁塔结构设计过程中，要合理地布置钢材。首先，塔身需要的主材料的接头一定要比较少，要在保证长度的前提下，合理地设计分段，保证各个分段的受力情况。其次，主材和斜材要明确的分工，斜材跟主材不同，其承受能力取决于斜材跟地面之间的夹角，因此分割斜材长度时，切忌要采用跟主材一样的分割方式。同时还要明确主材和斜材的承载力，要让其相互配合，而且为了降低偏心的现象，每个杠杆的准线还要相交在同一点上。
3.4简化计算模型
目前我国的输电线路子铁塔一般都是以角钢钢板螺栓铁塔为主，其构造多呈构架型，也就是说，铁塔结构是由很多个构件以螺栓或焊接的方式连接到一起的。若对其实际结构模型进行可靠度分析，则需要对每个构件的可靠度进行分析，这将是一个极其复杂的计算过程。为了简化计算过程，我们可以将铁塔结构模型简化为整体，即仅仅考虑能够对结构产生破坏的构件进行分析。也就是可能会产生失效且对结构可靠性影响较大的构件，是分析可靠度的关键。一般在对输电线路铁塔结构动荷载工况进行分析时，多数只考虑其正常运行、断线以及安装时的失效情况，其中重点考虑正常运行时的失效情况。对于500kV输电线路铁塔来讲，其塔头部分一般不会出现失效情况，可忽略不计。为此，其结构可靠度的计算可重点考虑塔身结构中的主材与部分斜材。
3.5计算500kV输电铁塔实际可靠度
500kV输电铁塔失效模式个数的确定按可靠度理论，杆塔结构体系的可靠度取决于结构各构件的可靠度，通过对各构件的可靠度分析可研究铁塔的可靠度。根据工程实际，500kV输电铁塔结构在实际使用时对相邻的几个节点之间的主材采用统一的规格，可以认为失效模式是一样的。由于构件在实际使用中的限制，统材后主材构件的长度一般在10-12m。500kV输电铁塔的高度一般在30-60m，主材分段数在4-8之间，由前面的简化模型可知，塔头部分已经被简化，因此正常运行情况下的荷载控制的主材段数为3-5。每一主材段认为是同一失效模式，所以500kV输电铁塔结构体系是具有3-5个主要失效模式数的串连结构体系。
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：
[1]陈明亮.架空输电线路铁塔结构设计优化探析[J].工业设计，2017(08):167-168.
[2]徐国钧.我国输电铁塔型材应用现状及优化措施[J].基建管理优化，2011，23(03):7-9.
[3]季善浩.输电铁塔的结构分析与管理研究[D].华北电力大学（北京），2011.
[4]李峰，袁骏，侯建国，安旭文.我国输电线路铁塔结构设计可靠度研究[J].电力建设，2012，31(11):18-23.
[5]徐国钧.我国输电铁塔型材应用现状及优化措施[J].工程建设与设计，2013(10):22-24.
论文作者:李波,张小刚
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/18
标签：铁塔论文; 线路论文; 结构论文; 结构设计论文; 我国论文; 构件论文; 可靠论文; 《防护工程》2019年第5期论文;