（广东省电力线路器材厂有限公司 广东广州 510450）
摘要：自改革开放以来，我国的社会经济保持着高速发展，经济体量不断壮大，已经成为世界第二大经济体，而随着人们的生活水平持续提高，对物质精神生活也有了更高的要求和追求。尤其是对我国电力的高质量发展提出了更高的要求，建立了越来越多的电网，进而最大程度的满足人们的电力资源需求。而现在要想确保全国各地区电网可以正常、稳定、安全的运行，就必须确保高压架空输电线路的稳定运行，这是保障电源能够充足提供的前提。输电铁塔是输电线路的重要部件之一，本文从输电铁塔的设计选型原则、塔头尺寸、塔身坡度、节间划分、路径优化等方面对铁塔的优化设计进行了分析。
关键词：输电铁塔；设计；优化
一、引言
随着我国经济的健康、持续、快速发展，电力工业也进入了快车道，电能传输的容量越来越大，电压等级也越来越高。输电铁塔作为输电线路工程的重要组成部分，对工程的经济性、施工及后期安全运行均具有较大的影响。因此对输电线路铁塔进行优化设计是必要的。
二、输电铁塔结构设计及选型原则
输电线路主要作用是电力安全传输保驾护航，因此，设计输电线路铁塔结构也应遵循此原则，将设计核心思想定义为保障电力安全传输。输电线路铁塔按其形状可分为鼓型、猫头型、酒杯型、干字型和上字型等类型。按其使用功能可分为：直线塔、转角塔、分歧塔、换位塔、终端塔等塔型。其中，直线塔是指导线拖离地面的塔，又可以下分为自主塔和拉线塔；转角塔是指赋予导线张力的塔，以上几种塔的结构特点都属于空间桁架结构。其使用材料也基本相同，一般整个铁塔塔由三部分构成：角钢、连接钢板、螺栓。输电线路铁塔的杆件的组成部分通常为等边角钢或是组合角钢，杆件之间的连接是靠螺栓的受剪力连接的，而其他个别部件如塔角，就是由多块钢板焊接在一起组成的。输电线路铁塔在施工和工程造价上是有不同要求的，而造成这样情况原因就是铁塔型式不同，铁塔工程建造费用占整个工程的四分之一左右。针对年限较长老线路，在输电线路铁塔设计中要选择较高铁塔，提高导线对于地面距离。针对线路加高线路工程，在设计方案中就要体现出采用占地面积小且便于安装酒杯型铁塔，缩短工期，减少施工过程中停电对居民的影响。
三、铁塔结构优化设计的具体措施
1 、塔头及塔身坡度优化设计
铁塔通常由塔头、塔身及塔腿三部分组成，导线及避雷线均布设在塔头部位。头部的型式较多，其尺寸大小主要由电气间距和避雷线双边保护角决定。通常对同种布材类型的塔身，在口宽固定条件下，塔身坡度的差异会对斜材及主材规格大小产生重要影响。当坡度较低时，斜材计算长度也会较低，受力相对较小，由此斜材重量相对较轻，但相应的主材受力会较大，其规格及重量亦会增大。所以在实际设计中应根据具体条件验算选定一个恰当坡度，以合理控制主材及斜材受力，提高铁塔结构的经济。
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2 、塔身节间与隔面布置
铁塔主材以及塔身斜材布置是相互关联、相互影响的，在杆塔设计过程中，需要按照受力最佳以及结构最优的原则进行布置计算，根据设计经验，可以对以下两方面进行调整，从而确保设计均匀，减小杆件规格，控制主材构件长度。在很多地区的220kV以上线路杆塔位于山区，因此在建设的过程中，需要考虑到运输和组装方面的问题，为避免主材构件相互碰撞产生的变形，需要确保主材单根构件长度不超过9m，而且通常采用Q420高强钢，重量不超过500kg，以保证主材运输安全；根据计算与施工经验，杆塔斜材抵抗外荷载的能力与斜材与水平面夹角等有关，而且塔身斜材与水平面夹角取35°～45°较为合适，塔腿斜材夹角不得小于18°，对夹角进行有效控制，能够保证斜材具有较高的荷载能力。坡断面处、直接受扭力断面处和塔顶及塔腿顶部断面 处设置横隔面，考虑到重冰区线路杆塔的特点，需要按照不大于平均宽度的3倍、不大于3个主材节间分段设置隔面，确保塔身具有较强的刚度。
3、腿部布置优化
因山体坡度与塔基基面的高差造成大量的土石方开挖，特别是在山区线路，这不仅造成山体和塔位附近植被的破坏，而且开挖后大量的土石方顺山坡下落，形成较大面积的坡面，这些滚石所到之处使原有的自然植被受到不同程度的破坏。同时也破坏了自然景观，不符合环保的要求。由于被破坏很容易造成山体水土流失，严重时还可能产生滑坡，这将给基础边坡和塔位的稳定产生不利影响。对铁塔采用在全方位长短腿铁塔设计，则可以很好的解决山地大量开方的问题。在设计中单基铁塔形成一个完整的全方位长短腿铁塔，四个塔腿可由不等高的塔腿任意组合，这样接腿高度完全能根据塔位所处地形进行选配，只需针对每个腿的基础开挖施工用小平台即可，大大减少降低基础的土石方量的开挖，在理论上不存在基础施工基面开挖量，即不需要开挖基面。在山区地形的具体情况进行全方位长短腿配置，同时再配合基础的立柱加高作相应微调，这种做法既科学又经济，是目前山区线路的成功做法和发展的方向。
4 、优化配置路径及塔型
紧凑型多回路钢管杆走廊可充分满足输电线路电力输送标准，且钢管外型精美，安装方便，占地较少，能适应于城市平坦地形、线路方便施工、走廊宽度窄等条件，所以应加强此类走廊方式的应用。输电线路主要包括风偏、塔头尺寸、安全距离三部分，而调控风偏及塔头尺寸是降低线路走廊宽度的主要方式。相关实证研究发现，选用固定挂点直线杆塔或固定跳线杆塔，可有效约束导线风偏及塔头尺寸。
四、结语
在现阶段架空高压电输电线路工程项目优化中，需要架空输电线路的杆塔结构，架空输电线路结构设计的整体质量，保证电网线路设计的经济性、可靠性及安全性，为电网的安全结构优化整合提供支持。同时，在输电线路杆塔结构优化设计中，也需要满足因地制宜的项目设计结构，保证杆塔结构质量的可靠性、稳定性及科学性，满足电力系统运行的安全性及稳定性，提高输电系统运行的整体质量。相信在电力系统全体人员的一致努力下，输电线路杆塔结构将会以更加优化的设计来适应社会的发展需要，为我国的电力系统实现更快、更好的发展提供强有力的保障。
参考文献：
[1]兰长俊.架空输电线路铁塔结构与基础设计要点研究[J].低碳世界，2014
[2]任杰.输电线路铁塔的选型设计与结构优化研究[D].华北电力大学，2014
论文作者:钟伟鹏
论文发表刊物:《河南电力》2019年3期
论文发表时间:2019/10/10
标签：铁塔论文; 线路论文; 杆塔论文; 结构论文; 坡度论文; 主材论文; 导线论文; 《河南电力》2019年3期论文;