輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設計的現(xiàn)狀和優(yōu)化措施探究

曹凱翔

【摘 要】近些年，我國的電力事業(yè)獲得了長足的發(fā)展，電力在社會生產(chǎn)中所起到的作用也越來越突出，人們對安全供電和穩(wěn)定供電也提出了更高的要求。然而在實際的運行中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的很多輸電線路鐵塔在正常情況下能夠保持較高的可靠性，但是一旦遭遇一些特殊情況，如冰雪災害等惡劣天氣時，就會出現(xiàn)不同程度的損害，可靠性與安全性大大降低，甚至會造成不可估量的嚴重后果。為此，近些年電力單位對加強輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設計的可靠性給予了高度重視。以下本文就來具體談談這一問題。

【關鍵詞】輸電線路；鐵塔；結(jié)構(gòu)設計

一、我國輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設計的現(xiàn)狀

目前，我國大多數(shù)輸電線路鐵塔都設置在較為空曠荒蕪的室外，每天都在經(jīng)受著大自然嚴峻的考驗，例如臺風、冰雹、暴雨等，這些氣象因素和環(huán)境因素都會影響輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一旦其受到損壞，還會造成一定程度的經(jīng)濟損失。

目前我國在設計輸電線路鐵塔的結(jié)構(gòu)時，主要要考慮當?shù)氐沫h(huán)境、氣候、地形以及具體的電壓等級，設計難度很大。目前我國的輸電線路鐵塔設計人員的工作量都比較大，需要到當?shù)剡M行實地考察，還要根據(jù)實際情況設計出質(zhì)量上乘，結(jié)構(gòu)優(yōu)良的輸電線路鐵塔，對于自身的技能和知識要求也比較高。

二、重點分析我國輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設計原則

（一）設計氣象條件

在電力鐵塔設計時要根據(jù)施工地實際的氣象條件進行施工，通過對施工地溫度、濕度、水文等氣候條件的考察，設計符合當?shù)貧庀髼l件的電力鐵塔，在進行電力鐵塔設計時氣象條件是首要考慮的，氣象對于電力鐵塔建設的影響是非常大的，我國在進行電力鐵塔的設計時一定要遵循之一原則。

（二）防雷特性

研究表明，輸電線路受雷擊的次數(shù)是非常多的，而電力鐵塔作為一個較高的工程建設，在進行設計的一定要考慮到防雷裝置的設計，如果電力鐵塔不具有防雷性，那么電力鐵塔就會經(jīng)常受到雷電的侵襲，給我國輸電線路的正常輸電帶來了較大的影響，防雷性是進行較高電力鐵塔建設要遵循的一個基本原則，在電力鐵塔建設中添加防雷的裝置是輸電線路建設中非常關鍵的一個細節(jié)，可以為輸電線路后期的維護節(jié)省大量的資金和人員。

（三）絕緣配置

絕緣就是對漏電等危險進行防護，電力鐵塔在設計時一定要有絕緣的配置，通過絕緣配置可以減少電力輸送過程中的許多危險，是輸電線路可以在雷電過電壓，操作過電壓等情況下可以安全可靠的運行，避免傷害到無辜的人，因此絕緣配置在電力鐵塔的設計中是至關重要的。

（四）鐵塔選型問題

電力鐵塔的類型的選擇是建設電力鐵塔的關鍵一步，我國一般在進行輸電線路的規(guī)劃是都要盡可能的少占用土地，因此就要多使用占地面積小的電力鐵塔，節(jié)省空間。在進行使用年限較長的輸電線路的建設時，就要選擇較高的電力鐵塔，提高電纜與地面的距離，對于這種輸電線路的建設的時候要選用酒杯型的電力鐵塔，因為酒杯型的電力鐵塔占地面積小，施工的時間多，可以減少施工過程中停電的時間，保障居民正常的用電。

三、架空輸電線路鐵塔技術優(yōu)化措施

（一）塔頭坡度的優(yōu)化。對于頭部塔身而言，為了保證剛度要求和上下主材匹配，在規(guī)劃的過程中坡度務必要合適。但除了規(guī)劃頭部塔身外，還應該考慮頭部連接、頭部橫擔主材與塔身主材之間的相互協(xié)調(diào)等問題。從目前來看，常用的兩種模式分別是梯形塔身模式和直塔身模式。梯形塔身模式抗扭能力強，能夠較好地對其進行協(xié)調(diào)，同時，變坡處上下段塔身主材規(guī)格接近。而直塔身模式較好布置電氣間隙、加工方便、塔身還能夠與下橫擔形成相互連接的垂直型式或角鋼。

（二）鐵塔組立過程質(zhì)量控制。在開始組立前，檢查確認塔材的塔型是否與基礎相匹配，防止塔材錯用，轉(zhuǎn)角塔、終端塔組立前，要檢查基礎的預偏值是否符合圖紙設計要求，若存在誤差采取符合規(guī)范要求的相應措施進行處理，防止因預偏誤差，導致鐵塔組立后向受力方向傾斜。鐵塔組立應編制鐵塔組立作業(yè)指導書，并將指導書中的安全技術措施向鐵塔組立施工人員進行交底，全體施工人員要熟悉鐵塔組立的質(zhì)量控制點要求。塔材運送至樁位后，清點塔材及螺栓的數(shù)量，符合要求后先開始地面組裝。在組裝過程中，若發(fā)現(xiàn)塔材彎曲度超過規(guī)范要求時，要先采取矯正措施，宜采用冷矯正法，矯正后的塔材不得出現(xiàn)裂紋情況。當施工現(xiàn)場場地空間不足或受限制時宜采用立面組裝鐵塔地面組裝的部分，主材與主材之間要將連接螺栓安裝齊全并擰緊。鐵塔塔腿段組裝完畢固定在地腳螺栓上后應立即安裝鐵塔接地。

（三）對塔身坡度和塔根開尺寸進行優(yōu)化。塔身坡度和塔根開尺寸會對塔身斜材、主材的規(guī)格造成直接影響，也會影響到桿塔的美觀度及重量。合理的塔身坡度可以讓塔材受力均勻，也能夠讓材料規(guī)格的變化與塔材應力分布的變化相協(xié)調(diào)。最佳的坡度和根開可以整基鐵塔的重量為目標函數(shù)，對基礎作用力和構(gòu)件受力性能進行綜合考慮來最終選取。

（四）鐵塔基礎自身特性。目前，通常根據(jù)構(gòu)件的自身的剛度不同將其分類為剛性、半剛性和柔性，這些同時共同工作的構(gòu)件根據(jù)自身的剛性表現(xiàn)出不同的特性。半剛性和柔性視具體的情況可以稱之為彈性。由于外力作用，構(gòu)件剛度的不同造成其內(nèi)部對外力的應變和對土體的表現(xiàn)出反力也有很大程度的差異。構(gòu)件表現(xiàn)出剛性時，外荷載作用致使基礎立柱有可能繞某作用力點進行小幅度的剛性轉(zhuǎn)動；表現(xiàn)出彈性情況時，立柱自身剛度與土的剛度的比決定了基礎的抗傾覆和其破壞的程度。

四、結(jié)束語

綜上所述，在當前的輸電線路鐵塔設計中，必須要充分考慮到其基建、接地防雷和防冰等多方面的設計，這是保證其結(jié)構(gòu)可靠性的關鍵。另外，在設計的過程中，必須要建立一定的計算模型，對其結(jié)構(gòu)進行可靠度計算，以確定設計可靠性與實際可靠性的差距，并采取對應措施，最大程度的保證輸電線路鐵塔的安全可靠運行。

【參考文獻】

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