輸電線路鐵塔結構設計研究

張哲毅

【摘 ?要】輸電線路鐵塔是傳輸電力能源的重要基礎設施，它質量的高與低對公共安全和電力能源傳輸的穩定程度有著十分重要的影響。本文首先簡要的介紹了輸電線路鐵塔以及我國當前輸電線路鐵塔結構設計的現狀，其次詳細分析了在設計輸電線路鐵塔結構時應該遵循的一些原則，最后對輸電線路鐵塔結構進行了優化設計研究，以期使輸電線路鐵塔處于安全且高效能的狀態。

【關鍵詞】輸電線路鐵塔;結構設計;技術指標

1引言

中國的現代化經濟建設步入了一個如火如荼的進程，其中我國的電力系統正處于不斷進步和實現滿足與合作的階段，旨在更快的適應國民經濟高速進步的需要。然而，現如今大載荷機構的大量出現導致用電的的需求急劇上升，如此一來使得電網的架設變得迫在眉睫。輸電線路塔是輸變電系統工程的重要組成部分，其設計結構的穩定程度會與輸電線路的經濟性，可靠性以及輸電過程的連續性直接相關。一般情況下塔樓都會架設在在相對開放的環境中，因此它們需要經受各種自然測試。如暴雨，臺風，冰雹等自然現象都會對塔的穩定性造成一定的破壞，同時會產生一定的經濟損失。針對這種現狀，想要將其進行改善，就必須提高塔架的結構設計以及材料的質量，同時結合各種外部因素對其執行各方面的的研究以及改變，旨在使輸電線路的塔架變得更加安全，可靠以及經濟。

2輸電線路鐵塔簡要介紹

傳輸電力線塔也稱為電力塔。塔從字面理解，它一定是一種三維結構，是用來支撐高壓或超高壓的架空輸電線路導線和防雷線路的建筑物。塔是可以根據電壓水平，線路中的電路數量，電線和避雷針的布置，材料和結構形式來進行名字的確定。在結構設計中，塔的外形尺寸以及跨度都需要具有一些的準則。在導體與地面，住房，綠化帶，鐵路，公路，河流和其他架空線之間，電線與電線，電線和防雷線之間，應保持必要的最佳安全范圍的距離。

普通得電力塔的主要結構都是由以下部分進行組成，如塔頂，塔體和塔腿組成，這是根據鐵塔在三維空間的視覺上來進行區分的，如果有拉電纜鐵塔以及拉線部分。

根據不同的分類方法，電力塔可分為多種不同的形式，如果以形狀作為劃分主體來講，可分為酒杯塔，上塔，貓頭塔，電纜塔，喇叭塔，門塔等。根據以用途作為劃分的主體來講，可分為拉伸塔，線性塔，角塔，換位塔，終端塔和跨越塔等。這些不同命名方式的塔均具有相同的結構特征，其中它們都是架空結構。均是由邊長相等的角鋼或不同邊長的角鋼制成的接頭，并且相互之間需要通過粗螺栓來完成連接工作，其主要是利用螺栓的剪力來完成支撐工作。一般而言，三角鋼，連接鋼板和螺栓便可以形成整個塔的結構，在塔的底部，需要與地面酸性腐蝕環境接觸的部分，需要使用耐腐蝕的熱鋅的結構件。在施工過程中，對于高度較低的鐵塔，可將攀爬作用的釘子釘在在鐵塔的主體之上，如此一來就可以方便施工人員進行上下攀爬作業，使施工變得方便快捷。

3我國當前輸電線路鐵塔結構設計的現狀

在中國的輸電歷史上，其使用架空的方式進行輸電線路傳輸電能到目前為止已經有了一百多年的歷史，百年來國內電能的傳輸和分配就是多采用這種架空的方式來完成的，到目前這種方式已經成為最基本的輸電方式。然而，隨著國民經濟的快速發展，國內各行業對電能需求也在不斷的增加，其電站的電容量也在不斷的增加，此時由于電源的位置不集中，就造成了電路的傳輸距離在不斷的進行延長，如此一來，電力塔便應運而生，發展到最后，到目前為止此方式成為輸電線路的第一選擇。然而，在實際的設計工作中，一個完整的輸電線路的架設工程是非常繁雜的，其塔式會因各種因素而變化，如線路電壓等級，架設位置的氣候因素，沿線地形特征，施工以及運行條件等，導致搭的形式會從數十到幾十種不等，這個情況對于設計塔的結構工作者來講是極其困難的，不僅其工作量變得很大，而且設計塔的結構也不盡相同。這樣的現狀之下，對于如何節約塔架結構設計的時間以及提高設計質量，使工作效率變快才是一直以來設計師們面臨的一個問題。

4輸電線路鐵塔結構設計中遵循的原則

在輸電線路塔中主要會對供電和輸電系統兩方面起到關鍵性的作用，其會分配到每個電力系統的干線和支線上，會作為系統相互連接的橋梁，發揮一個很重要的作用。為了確保輸電系統的安全性和穩定性，此時輸電線路塔的設置就是作為安全保障的基礎。因此，可以看出輸電鐵塔在電力傳輸系統中的重要作用，作為最為關鍵的一步，其電力塔的結構設計需要采用比較嚴格的標準來完成，如此一來對于結構設計工作人員來講就會是一個非常嚴肅的考驗。其中關于設計的電力塔如何才能更加適合當地的氣候環境以及地形條件等等各種要求一直是困擾設計師的問題。在設計過程中，結構設計工作人員需要遵循一定的設計原則，以確保所設計的產品有很強的說服力、可操作性以及合理性。

（1）在設計傳輸線結構的過程中，必須要完成設置絕緣配置的工作，這是確保傳輸線安全性和可靠性的必要措施。

（2）在設計過程中，有必要將該地區的氣象條件作為設計的影響因子，并利用不同的輸電線路水平來測量氣象條件的回歸期，以確定氣象條件的值。

（3）防雷也是設計中必不可少的一個考慮和規劃的重要原則。根據輸電線路雷擊公式，能夠得出結論：雷電傳輸線隨著地線的高度的上升導致受到沖擊次數也會呈現出增加的趨勢。

（4）接地線的安全系數設計，其選擇直接影響導線的操作安全性，并與負載程度有關，以確保輸電線路的絕對安全。

（5）在設計中，除了上述4點主要因素的影響，其進行施工的材料的選擇，安裝程序的確定以及具體的施工方法也會對電力塔的安全狀況造成影響。在確保輸電塔的安全性和可靠性的前提下，應嚴格遵守輸電線路鐵塔的的設計要求，來完成建筑材料的選擇以及建筑方法的選擇。

5輸電線路鐵塔結構優化設計分析

對輸電線路塔架結構的優化設計分析是整個高壓輸電線路工程建設的關鍵性的一步，其中涉及的操作步驟會比較多。下面進行步驟的的簡單敘述。

（1）利用核算某些指標來獲得合理的檔位，在選擇跨度時必須是合理的。根據桿距和塔距之間的跨度計算，并結合經濟和排名等指標，結合現場定位的經驗，準確的確定出塔的水平和垂直跨度。

（2）在架設電力塔過程中角鋼是必不可少的一部分，因此有必要對角鋼的截面特性進行計算以及選擇，以確保其穩定性。

（3）在設計中，對于布材的選擇也是相當重要的。一般來講，組成塔體的主要材料長度通常較長，接縫較少，每個部分的力量是不一樣的，故最好采用分段進行，做到塔身的充分利用。傾斜材料與水平面之間的夾角是充分發揮傾斜材料承載能力的關鍵。主材料和斜材料相互配合，材料簡單，承載能力清晰，桿的對準線在一點交叉，減少了偏心。

（4）塔體坡度的設計優化，這個因素直接影響塔體主傾斜材料的尺寸和基礎力的大小。一個合適的角度將會對塔的應力分布造成影響。

6結語

綜上所述，合理的施工方案的出臺離不開一些主要參數的優化以及現場情況的分析。最佳的設計方案的最終目標是盡最大可能的降低土方的挖掘量，減少施工時間，降低施工難度，最終實現保護環境，節約投資的目標。

參考文獻：

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（作者單位：成都城電電力工程設計有限公司）