摘要：在供配电网络系统中，输电线路是不可或缺的一部分。其主要作用是用于电能的输送，所以其铁塔结构的设计质量将直接对其性能的发挥带来影响。这就需要我们切实加强对其的分析，并切实掌握其设计的方法，注重设计方法的优化和完善，实现输电线路铁塔的结构设计的最优化。本文对此进行了分析。
关键词：输电线路铁塔；结构设计方法；优化措施
1国内输电线路铁塔结构设计的现状
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。
2输电线路铁塔结构设计原理及要求
2.1了解工程施工周围的地质、水文和气象环境。为保证架空输电线路铁塔结构设计的准确性和施工的安全性，有必要根据施工规程和距本线距离要求详尽了解当地气象状况，综合近些年当期最大风速、历年平均气温、极端气温和历年平均雷暴日数等进行工程验算，并参考附近现有架空输电线路和通信光缆日常运行状况和自然灾害危害状况等资料，分析整理出对输电线路铁塔设计有用的气象结果表。从而掌握第一手线路地质资料，建议工程设计单位可以同施工地区地质勘探部门，对线路沿线水样、土质进行现场钻孔，确定当地地质水文特性。
2.2遵循杆塔位排定优选原则。在《110一750k、架空输电线路设计规范》中对架空输电线路各种杆塔的设计有着明确的要求，这也是杆塔位排定根本依据。其中要求进行输电线路在经过经济作物区和果园时，可根据架设的高度对个别垂直距离内的障碍物在经物主同意的情况下进行适当的削顶、剪枝或是砍伐，但不得以此为理由过度砍伐。
2.3优化铁塔设计，主力杆塔选型杆塔类型。主要是根据当地水文气象地质情况和工程导线型号进行选择，一般施工设计人员多采用已经在当地使用多年且效果良好的杆塔类型。同时出于对工程安全可靠、后期维护方便、经济合理以及环保等方面综合考量。笔者建议以下施工区域选择相应的杆塔型，山区杆塔可按照当地地形特点结合配合不等高基础，选用全方位长短腿结构的杆塔；而是施工运输方便的平地、丘陵等地钢筋混凝土杆则比较适宜；针对走廊狭窄清理费用较高的走廊，最好采用导线三角形排列或是垂直排列的杆塔，并结合L型、V型、Y型绝缘子串，从经济性和安全性角度考虑，选择最佳的施工线路走廊宽度。
3铁塔结构设计优化
3.1输电铁塔结构优化方法
使桁架的每根杆件都处于满应力状态，就成为“满应力”准则设计了。就优化的策略而言，满应力设计可以这样来理解对一个结构方案在各种工况下进行结构整体分析，得到它的内力分布，然后把结构拆开成为若干部分构件或子结构，根据各部的受力状态进行分部优化，修改各部分的设计变量，将各部分重新拼合得新的结构方案，这样就是一次循环或迭代。接着继续进行下一次的循环或迭代，直至收敛，也就是直至一前后相继的两次结构方案的变化足够微小，在预定的误差范围以内为止。最后应作一次结构分析，检验这个收敛的方案是否可行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2酒杯型和猫头型塔优化设计
此类铁塔结构主要在超高压的输电线路的单回路中，属于自立式的直线铁塔。其三相导线中均是悬垂串挂线。猫头型与酒杯型塔输电线路铁塔比较，其塔头尺寸与线路走廊的宽度均要小，而线路走廊引发的赔偿费用较低，能有效的将线路电能和电晕的损失降到最低。但是其自身的高度较高，且耐雷性能不足，加上铁塔基础的作用力较大，以及单基的耗钢量较大。而就酒杯型塔输电线路铁塔的结构来看，由于其导线水平的排列，同前者相比，能有效的将铁塔自身的高度降低，而且其整体刚度较大，以及挠度变形较小，单基的耗钢量较小，不足就在于线间水平距离较宽。在对这些铁塔结构进行优化时，传统的做法主要是对塔身结构进行优化。而现代很多此类自力式的铁塔处于标注呼高之下，塔头所占的重量差不多为塔身重量的1/2，所以在注重塔身结构优化的同时还应注重塔头结构的优化。
3.3铁塔塔身横断面样式分析
一般来说，高压输电线路所用的直线型铁塔的塔身横断面样式，有长方形（即矩形）和正方形。直线型铁塔的水平荷载大于其顺线路方向的纵向荷载，故此情况下的铁塔塔身横断面为长方形的样式是正确的。但其抗纵向荷载能力较差，而方塔抗纵向荷载能力强。因一般500kV电压等级的线路为主网电源点输出线路，其安全性、稳定性、重要性要求较高，故一般采用正方形横断面的铁塔塔身。
3.4铁塔塔身坡度优化
对有相同斜材形式的铁塔身部而言，能够对其主材和斜材产生直接作用的是塔身坡度的变化。坡度是由塔身高度、塔身瓶口宽度和塔脚根开这三个独立的变量确定的，即为（塔脚根开-塔身瓶口宽度）/塔身高度。当塔头形式和呼高确定后，塔身就是一定值，这时塔身坡度就由塔身瓶口宽度和塔脚根开来确定。塔脚根开与塔身瓶口宽度的差值越大，塔身坡度越大；塔脚根开与瓶口宽度的差值越小，相应的塔身坡度越小。在塔身变坡处宽度一定的情况下，塔身坡度的优化实际上就是铁塔根开的优化，铁塔根开的大小会控制塔身主材，进而影响整基塔的重量，同时还会对基础作用力的大小产生较大的影响。
3.5综合造价的优化设计
这种设计方式主要以输电线路综合造价最低为基本的目标，在设计的过程中不止考虑到铁塔用钢的经济性，也考虑占地青赔、基础造价，运维成本等来综合设计铁塔以提高整个输电线路的经济性，在山区等地质较好且不用考虑青赔的情况下，此时铁塔做掏挖基础会比较节省，如果基础作用力太大掏挖基础会难以胜任，可将坡度适当放大或将柱脚铰接来减少基础作用力，以期综合造价最省。而在建筑物密集的地区，大跟开铁塔，青赔费用会很高，此时设计窄基塔的优势就会比较明显。
4结语
综上所述，输电线路铁塔的结构设计方法的掌握是确保设计质量的关键。所以我们必须切实掌握其设计要点，并结合实际需要，切实加强对其的优化和完善，才能更好地采取优化措施，促进设计质量的提升与优化。
参考文献
[1]杨常青.输电线路铁塔结构设计的现状和优化措施[J].中国新技术新产品，2014(20)：37.
[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.
作者简介
李雅（1988.2.7），性别：女；籍贯：浙江杭州；民族：汉；学历：研究生、硕士；职称：工程师；职务：运营监测；研究方向：电气工程。
孙锐（1984.9.14），性别：男；籍贯：浙江杭州；民族：汉；学历：研究生、硕士；职称：工程师；职务：建设部输电线路管理专职；研究方向：输电。
王秒松（1979.4.19），性别：男；籍贯：浙江杭州；民族：汉；学历：本科、学士；职称：工程师；职务：业主项目经理；研究方向：输电。
郑瑾（1975.5.20），性别：女；籍贯：浙江杭州；民族：汉；学历：中专；职称：助理工程师；职务：客服计量室资产班班长；研究方向：输电。
徐程超（1992.9.3），性别：男；籍贯：浙江杭州；民族：汉；学历：本科；职称：助理工程师；职务：专业监理工程师；研究方向：输电。
论文作者:李雅,孙锐,王秒松,郑瑾,徐程超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/2
标签：铁塔论文; 线路论文; 杆塔论文; 结构论文; 坡度论文; 结构设计论文; 宽度论文; 《电力设备》2018年第7期论文;