高壓輸電線路鋼管桿結構的優化設計研究

摘要：隨著城市化進程的加快，城市的用電負荷也逐漸呈現上升趨勢，伴隨而來電網的建設規模也有所增加。但是，由于現今城市的土地資源日益短缺，城市高壓架空輸電線路走廊受到了土地面積上的限制，這就要求采用新的桿塔形式用以滿足架空輸電的需求。當前，高壓輸電線路建設經過優化與改良，廣泛應用鋼管結構進行設計，鋼管結構具有美觀性、穩定、輕巧便捷等特點，但是在進行設計和建設時，還有很多的影響因素需要進行綜合的管理與控制?；诖?，本文就對高壓輸電線路鋼管桿結構的優化設計有關內容展開分析。

關鍵詞：高壓輸電線路鋼管桿結構優化設計

1高壓輸電線路鋼管結構的特點分析

1.1穩定性較高

在高壓輸電線工程當中應用鋼管結構進行建設，可以提升高壓輸電線路整體運行的穩定性，本身鋼管結構的尺寸規格是比較小的，高壓輸電線路建設的地點都是比較空曠的地帶，經常會有高強度大風，高壓電線路結構就需要承受風荷載，而鋼管結構橫截面積比較小，在空間當中承受的風荷載也相應的比較小，這樣可以降低高壓輸電線路承受的壓力值，也就提高了高壓輸電線路結構的穩定性。同時，鋼管結構的強度較高，但也具有很高的柔性，當遇到強風時，不會出現鋼管斷裂的現象，進一步增強了高壓輸電線路結構的穩定性。

1.2占地小，具有美觀性

近年來，我國城市快速發展建設，使得多數土地資源被應用于建筑工程用地，減少了閑置空地土地資源。傳統輸電線路中采用的鐵塔形式結構，占地面積大，被占用土地難以重復利用，與之相比，鋼管桿結構可減少占用土地面積。

1.3施工便捷度較高

高壓輸電線路的鋼管結構是需要進行組裝，鋼管結構施工材料運輸非常方便，鋼管結構組裝操作也非常簡單，施工程序較少，施工的便捷度較高。并且高壓輸電線建設是在外界環境當中，會受強風、強雨的侵襲，為提高鋼管結構的強度需要采用高強度的鋼材，這樣一來造價會更高。鋼管結構不適用于多回路的高壓線路，也只是在城市或城郊地區的高壓電線路中進行應用。

1.4美化市容

城市快速發展建設和經濟飛速發展，使得人們提升了對市容市貌重視程度。鋼管桿結構屬于一種線條明快、結構勻稱的高壓輸電架構，本身配有有機翼型橫擔，使得風格動感十足，適當涂抹相應顏色，還可起到美化協調城市作用。

2鋼管結構參數設計的優化分析

2.1鋼管材料優化設計

在采用鋼管桿結構進行高壓輸電線路搭建時，選擇適合的鋼管材料，可提升線路結構整體的質量，提升高壓輸電線路穩定性。因此，選擇鋼管桿結構的鋼管材料是，應確保其強度可滿足高壓電線路建設要求，由于外界自然因素會對鋼管結構產生較大的影響，鋼管結構需要有足夠的強度才能保證結構的穩定性，對鋼管材料強度的計算要根據鋼管桿撓度進行，可以通過鋼管桿預彎或預偏實驗，計算鋼管材料的撓度，當撓度在標準范圍之內時，鋼管材料的強度其實就是很大的了，鋼管材料強度荷載就足以承受外界因素帶來的影響。保證鋼管材料的強度參數，是為了保證鋼管結構不會出現彎曲或變形的情況，提高高壓電線路穩定性和可靠性。

2.2鋼管主干坡度優化設計

對高壓輸電線路的鋼管桿結構進行主干坡度和梢徑設計，主要目的是為了在保證鋼管桿結構穩定性同時，減少對材料使用量，并提升鋼管桿結構美觀性。鋼管桿結構承受的荷載力與鋼管主干坡度間存在直接關系，并且荷載力還與鋼管梢徑密切相關，所以對于鋼管主干坡度的優化可以通過控制梢徑來實現，鋼管的梢徑越小鋼管主干坡度越大，鋼管主干坡度越大需要消耗的鋼管材料就越多。所以鋼管的梢徑不能過小，要適當加大，將鋼管坡度降低，以達到節約材料的效果，同時可以優化鋼管外形。在進行主干坡度設計時要進行多種方式調節，通過觀察比較，選擇效果最佳的坡度設計方案。

2.3桿身分段長度

高壓輸電線路鋼管桿結構設計中，為保證鋼管桿結構分段整體性能和外觀協調性，通常需要分成均等長度。而每段具體長度需要結合輸電線路建設需求和實際情況進行確定，要求其長度短于運輸車輛裝箱長度。若設計中確定使用的鋼管型號屬于鋼管壁較厚類型，需要適當減少分段長度，以滿足鋼管結構整體均衡性的需求，通常情況下鋼管總長度都是相同的，將鋼管分成均等長度的桿段可以大幅度提高鋼管利用的有效率，在提高鋼管結構性能的同時也可以節省材料，降低造價。

3鋼管結構設計影響因素的優化控制分析

3.1氣候環境的優化設計

高壓輸電線路施工建筑區域的氣候環境，對鋼管桿結構施工建設效率和后期運行質量具有較大影響。因此，在進行鋼管桿結構設計中，應關注氣候環境因素，提前做好對施工區域氣候環境特點調查工作，掌握氣候變化，并根據高壓線路電壓范圍，控制不同鋼管桿結構間的跨越度，以延長高壓電線路鋼管結構使用壽命，降低鋼管結構的損耗，避免鋼管結構受惡劣天氣影響而出現較大的損耗，影響高壓線路的穩定運行。同時也是為了降低后期使用的維修成本，促進其經濟效益提升。

3.2區分桿塔的類型

在高壓線路鋼管結構設計時，有耐張桿和直線桿兩種，在設計時要將兩種類型進行分隔，一方面降低高壓導地線對直線桿的拉力，如果拉力過大很容易造成直線桿故障或損壞。同時要對塔桿使用角度進行嚴格的控制，在建設的過程中要按照設計角度進行施工，保證角度的合理性，角度值對鋼管結構整體的荷載能力影響較大，要保證各個鋼管結構之間保持相對穩定、平衡的狀態，提高荷載能力。

3.3桿頭與呼稱高

桿頭高度與呼稱高確定鋼管桿結構設計中，通常在滿足電氣間隙要求前提下，需要減少線路走廊寬度。為此，需要對桿頭高度和橫擔長度進行優化設計，并考慮城區10kV線路、樹木、路燈交叉跨越高度，以桿塔重量最輕為選取目標，同時考慮根徑尺寸，將單、雙回路桿塔呼稱高極差控制在3m以內，而多回路桿塔極差則控制在2m內。

3.4鋼管結構桿塔結構形式

對于高壓電線路的鋼管結構，桿塔的結構形式主要有兩種：一種是單桿結構，另一種是雙桿結構，在設計時要根據高壓電線工程整體的結構特點而進行優選，普通的正多邊形結構采用單桿結構形式即可，而如果是轉角、回路等結構參數值較大的情況下，選擇應用雙桿結構比較穩妥，通過合理的設計，降低桿塔的重量，保證荷載能力充足。在進行桿塔結構優化時，要注意設計時精準計算水平導地線與雙桿投影交叉角度的大小，對張力、回路等因素進行科學的計算與控制。

4結語

對于高壓輸電線路鋼管結構的優化設計，涉及的優化內容比較紛雜，鋼管材料的選材優化、鋼管的各項性能參數的優化以及影響因素的優化設計，這些內容都對鋼管結構整體建設的效果有影響?？傊瑧訌妼︿摴軛U結構優化設計研究，保證該結構施工建設質量。由于鋼管桿結構優化設計中會涉及多方面因素，為提升結構安全與穩定性，應做好對各項影響因素分析與管控工作。

參考文獻

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作者簡介：王明麗（1976.4）;女;本科;線路室主任;研究方向：高壓輸電線路設計;單位：漯河匯力電力勘察設計有限公司