淺析我國輸電線路鐵塔結構設計

劉倩倩

摘 要：在我國的輸電系統中，經常會采用架空輸電的線路，這種線路技術要求比較高，因此必須要建設相應的基礎設施才能完成。所謂的基礎設施，也就是本文中要談及到的輸電線路鐵塔，其在輸送電力過程中發揮著非常重要的作用。鐵塔結構的質量直接影響著電力輸送的安全性，而且還影響著電力輸送是否暢通，因此其設計必須要嚴格按相關規定來進行設計，這樣才能保障安全性。因此本文就對輸電線路結構設計來進行分析，以此來為相關部門提供參考。

關鍵詞：輸電線路 鐵塔結構 安全

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0067-02

隨著電力事業的不斷發展和擴大，其在人們生活中以及社會中的作用也越來越大。而且隨著人們安全意識的提高，隨著近幾年電力事故的不斷發生，人們對于安全供電有了更高的要求，因此就意味著必須要保證輸電系統的穩定性，而其穩定性直接受鐵塔結構設計的影響，因此本文的研究也就有著指導性的建議。

1 我國輸電線路鐵塔結構設計的現狀

我國上百年來都是應用鐵塔架空電線來輸送電能，而且隨著我國經濟的增長，人們對電能的需求量也開始增加，相應的，這就促使著電容量也需要增加。但是受我國地域寬廣的影響，我國使用的電源地點呈分散型特點，很多電量需要依靠電線來實現傳輸，因此鐵塔就隨之應運而生。正是我國這種地域寬廣的特色，在鐵塔的設計過程中，需要考慮到一條完整的線路，需要經過特別負責的實際狀況，才能實現傳輸，也就是說，設計過程中，一定要考慮到地形、氣候、以及電壓等級等帶來的影響，因此這就給設計人員帶來了挑戰。其需要對當地的情況進行實地考察，根據考察的實際情況來設計出符合當地特點的輸電線路，以此來實現電路的傳輸。

2 優化輸電線路鐵塔結構設計的建議

2.1 應用合理的材料

在輸電線路鐵塔結構設計過程中，為了提高塔身的抗風能力，提高鐵塔的穩定性，需要應用新型的材料，充分發揮其性能，以此來保證鐵塔結構的成功。這些新型的材料，既要有良好的動力學性能，還要有良好的抗彎能力。如角鋼，在應用時，要綜合角鋼的材質、規格，還要考慮角鋼的截面特性，以此來保證鐵塔結構的穩定性。再比如圓截面鋼管，但是鋼管的造價比較高，會加大工程施工成本，因此大多是結構尺寸比較大的鐵塔會選用它，一般的鐵塔還是要選擇角鋼。

2.2 合理地選擇鐵塔型式

眾所周知，輸電線路的作用就是安全輸送電力，因此在設計輸電線路鐵塔結構時，一定要遵循安全的原則，將安全輸送電力作為其設計的思想，來設計鐵塔結構。因此首先要合理地選擇鐵塔型式。因為鐵塔的費用占整個工程的40%左右，不同的鐵塔型式在造價、占地、施工、以及運行安全方面都有不相同。如果是針對多條的老線路，采用高度較高的鐵塔，以此來提高導線對地的距離，減少安全隱患。如果是線路加高的工程，可以安裝Y型鐵塔，不僅施工短，而且占地還小。

2.3 合理地布置鋼材

在輸電線路鐵塔結構設計過程中，要合理地布置鋼材。首先，塔身需要的主材料的接頭一定要比較少，要在保證長度的前提下，合理地設計分段，保證各個分段的受力情況。其次，主材和斜材要明確的分工，斜材跟主材不同，其承受能力取決于斜材跟地面之間的夾角，因此分割斜材長度時，切忌要采用跟主材一樣的分割方式。同時還要明確主材和斜材的承載力，要讓其相互配合，而且為了降低偏心的現象，每個杠桿的準線還要相交在同一點上。

2.4 優化鐵塔結構設計

2.4.1 酒杯型鐵塔

我國的500kV的超高壓輸電線路的鐵塔，絕大多數為貓頭型和酒杯型。在相同的設計下，貓頭型的鐵塔不管是在塔頭的尺寸，還是在線路的走廊方面都比較小，這樣線路走廊賠償的費用就會比較低，可以有效地減少一些電能的損失。但是其有兩個缺點，一個就是高度比較高，抗雷效果不是很好，另一個就是其鐵塔基礎作用力大，單基的耗鋼量會比較高。而酒杯型的鐵塔，其導線呈水平排列，這樣鐵塔的高度就能降下來，跟貓頭型的鐵塔相比，雖然其整體剛度比較大，但是單基耗鋼量比較低，而且線跟線之間的水平距離比較寬。眾所周知，像酒杯型這種自力式的鐵塔，其塔頭的重量比較重，占了整個鐵塔重量的50%左右，一般情況下會采用懸掛垂直絕緣子串搖擺角的方式來控制其塔頭。有時也會采用在邊導線橫擔比懸掛垂直串的方式，但是效果不是很好，而M型的布置是最好的，就是中間采用V型串，塔兩邊依然采用懸垂串，增加一串絕緣子，就整個里面設計成三角拱形，跨矢比在0.2左右，增加了鋼的剛度。如果遇到起拱的現象，因為起拱就可以產生拱腳推力，而V型串的掛點跟拱腳為共點，因此兩串拉力會產生向橫擔中心的水平力，以此來抵消拱腳的推力。

2.4.2 拉線V型鐵塔

拉線V型鐵塔采用了豎向受壓、橫向受拉的設計方式，設計得非常合理，不但節省了鋼材料，降低了成本，還有效地提高了鐵塔的穩定性。其結合了壓桿和鋼絞線，而且鋼絞線為高強度的鋼絞線，結合在一起就能把二者的特性有效地發揮出來，既提高了鐵塔的剛度，又提高了鐵塔的穩定性，同時還提高了抗風能力。但是這種鐵塔占地面積比較大，經常會占用一些農業用地，所以經常遭到農民們的投訴，需要賠償農民的損失。

拉線V型塔的塔頭因為用了導線橫擔，所以塔頭比較重，因此在優化過程中，要從導線橫擔開始優化。橫擔的作用就是安裝絕緣子和金具，以此來支撐避雷線、導線等，保證安全，因此在優化過程中，首先要選擇主要材料的結點，材料的結構布置形式等。導線橫擔下平面斜材常見的布置形式為交叉斜材式，且交叉斜材布置到導線橫擔根部時，大多連接到導線橫擔的主材上。在縱向荷載作用下，其連接部位的主材或節點板容易變形，為了滿足塔身傳力的要求，只需將橫擔下平面交叉斜材塔身布置到導線橫擔根部時，與塔身橫隔面側面橫材的中點相連接，使導線縱向荷載通過塔身橫隔材直接傳遞到塔身上去，就可以有效地解決主材和節點板彎曲變形的問題。

3 結語

綜上所述，隨著我國電力行業的發展，輸電鐵塔在整個輸電系統中發揮著非常重要的支撐作用。但是由于我國地域特點，輸電鐵塔結構的設計具有非常大的挑戰性，因此在設計過程中，必須要應用合適的材料，合理地選擇鐵塔型式，優化鐵塔設計，合理地布置鋼材，這樣才能保證整個輸電系統的安全。未來輸電線路鐵塔結構的設計還需要不斷的完善，以此來提高對抗外界給其帶來的破壞，保證輸電線路的穩定性。

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