高壓輸電線路鋼管桿結構的優化設計分析

朱 巖

（石家莊電業設計研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

由于城市建設高速發展，用電負荷迅速增加，供電網絡已不能滿足用電負荷發展的需要，勢必要新建高壓輸電線路，對原有的城網線路進行增容改造。傳統的鐵塔，占地面積大，造型又與現代城市環境不協調。采用高壓電纜造價昂貴，采用鋼筋混泥土電桿，它的縱向、環向裂紋問題，一直未能很好的解決。

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。

1.2 占地小，具有美觀性

我國城市化建設進程較快，大部分的城市土地資源都被用于發展建設，很少有大面積的空閑土地資源，而傳統的高壓電線路結構是采取鐵塔形式建設的，需要占用的土地面積較大，而采用傳統結構建設的話，被占用土地也無法在建設其它的內容，不能重復利用，這樣對于現階段土地資源緊缺的狀況來說并不適用。而利用鋼管結構進行設計建設可以有效的解決這一問題。

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。

2 高壓架空輸電線路鋼管桿結構優化設計

2.1 桿塔類型的區分

合理區分線路中的直線桿和耐張桿，盡量避免直線桿承受導地線的拉力。合理規劃桿塔使用轉角度數，避免實際使用角度遠小于設計角度，可以有效降低桿塔承受的荷載。對于終端桿應區分有無進線檔的設計情況，對于分支、T接、π線路的桿塔，需要根據實際使用情況考慮荷載組合，避免所有桿塔都按最不利的因素考慮。

2.2 桿頭高度及呼稱高

在滿足電氣間隙要求的前提下，盡量減小線路走廊寬度，對桿頭高度及橫擔長度進行優化，同時考慮對城區10kV線路、路燈和路邊樹木的交叉跨越高度的要求，以桿塔重量最輕為優化目標兼顧根徑尺寸，單、雙回路桿塔的呼稱高的極差按3m考慮，多回路桿塔按照2m考慮，可以減少桿塔高度，進而降低桿塔重量。

2.3 桿塔結構型式的優化

對于一般桿塔，可采用正多邊形單桿設計。對于導地線張力過大，線路回路數較多，轉角較大，張力過渡的桿塔，可采用雙桿設計。合理布置雙桿與導地線在水平面上的投影交叉角度，在承受過大張力的方向上增大計算寬度；控制合適的撓度，優化錐度，桿身合理分段，減少各段壁厚；在橫擔與桿身的連接處局部補強，將大大降低桿塔重量。

3 鋼管結構設計影響因素的優化控制

3.1 氣候環境的優化設計

在進行鋼管設計時，要對建設區域的氣候環境特點進行調查，掌握氣候變化的基本過濾，然后根據高壓電線路電壓范圍對鋼管結構之間的跨越度進行控制，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

在鋼管桿結構設計中，首先應將電氣的間隙要求考慮其中，然后再在這一條件下控制線路走廊的寬度及優化桿頭與橫擔的長度，同時還應將城區10kV線路與樹木、路燈的交叉跨越高度考慮其中。在實際設計中，桿頭與呼稱高度的優化目標應選為桿塔重量最輕，同時適當考慮到根徑的尺寸。

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。

4 結語

電能對人類社會有著重要意義，人類已對電能產生依賴性。高壓輸電方式降低了輸電損耗，壓縮了成本，提高了供電穩定性和可靠性。而鋼管桿的應用，不僅進一步提高了供電質量，同時優化了桿塔美觀性與安全性。但鋼管桿建設成本高，所以在具體應用中，應進行合理的結構設計與優化。