架空輸電線路桿塔結構優化設計探究

摘要：隨著科技水平的不斷發展，我國的電力事業發展水平有著明顯的提高。在電力工程發展過程中，架空輸電線路桿塔的結構非常重要，完善架空輸電線路桿塔結構能夠減少成本投入，還能保證工程質量，讓線路安全運行的同時，又能很好的保護環境。目前，在輸電線路桿塔結構設計中，需要施工人員認識到電路設計的穩定性及安全性，通過對架空電線路結構的優化，提高電能運輸的安全性，為電力企業的運行及發展奠定穩定基礎。

關鍵詞：輸電線路;桿塔結構;優化設計

1輸電線路桿塔建設發展的現狀分析

國內輸電線路桿塔生產制造單位主要分為以下兩種類型。第一，手工生產企業。這一類企業主要是由民營、個體或鄉鎮企業所構成，在生產能力和加工能力方面比較低下，有些放樣、加工環節甚至是依靠手工操作來完成，在這種情況下，不能很好的保障桿塔的質量和強度。第二，大型國營生產企業。這些企業一般由電力部門指定的生產廠家，其生產實力要較手工生產企強一些，但是也僅僅是達到80年代的生產技術水平。因此，目前還是應從國外引進先進的生產技術和生產設備，這樣可快速提高我國的桿塔生產制造水平。在桿塔的設計方面，生產單位與設計單位還處于獨立的工作狀態，沒有形成一個相互聯系的整體。在這樣的模式下，設計單位在完成了力學計算和結構選材之后，自身的工作任務就已基本完成了，卻沒有很好的在計算方法與計算機放樣軟件之間建立緊密的聯系。而桿塔的生產加工環節則由生產企業來完成。這種設計與生產相分離的方式，無論是對桿塔的設計質量還是生產水平都很不利，還使工作效率大幅降低。

2架空輸電線路桿塔設計問題分析

2.1桿塔結構型式的選擇

在選擇架空輸電線路桿塔結構時，應該在這其中考慮到所獲得的經濟利益是否合理，是否和成本投入成正比。通常，人們都會使用拉線塔，因為這種桿塔被業內人士認為是架空輸電線路桿塔結構中最能夠獲得經濟收益的結構。但是，這種輸電線路桿塔并不適用于山區，大多都是使用自立式鐵塔進行替代。目前，我國多以拉線塔為主要的桿塔結構型式，以自立式鐵塔為輔。拉線塔具有多種形式：第一是絕緣支持式桿塔，但其成本投入較大、制造難度較高，應用較少;第二是拉線-拉索桿塔，其最大的優點在于能夠緊湊線路、有效縮小相間距離，特別適合用于特高壓線路工程，最早用于美國、加拿大等國家，但其缺點就在于桿塔的占地面積較寬;第三是拉V塔，廣泛應用于超高壓線路中。而常規自立式鐵塔也分為雙回供架鐵塔、單回線路自立式鐵塔兩大類，但是由于機械強度很高，故很容易出現故障。

2.2桿塔強度問題

桿塔的強度會受到很多因素影響，主要有桿塔制作材料和受力形式等方面，為了能夠讓輸電線路在運行時更加穩定、持續輸電，就需要保證輸電線路桿塔的強度符合要求。就經濟性、強度條件而言，輸電線路桿塔多采用環形截面混凝土構件，不僅能夠保證施工質量，而且并不需要大量的材料，具有較高的強度，但在施工過程中，必須要對鋼筋進行張拉處理，這樣才能夠保證輸電線路桿塔的使用效果。

3輸電線路桿塔結構優化設計研究

3.1動態規劃桿塔設計

在桿塔優化設計中，力求桿塔的重量輕、型式美、運輸方便、加工簡單。動態規劃設計是指在進行桿塔設計中，綜合采取多種方法相互結合，以達到優化的目的。在對桿塔進行制作之前，相關設計人員需要根據桿塔安裝的現場實際情況、力學原理和相關的計算法則，縮小桿塔的迎風面積。結合架空輸電線路設計的相關要求和知識，合理選用制造桿塔的材料。盡量減小桿塔的設計尺寸，減小桿塔的占地面積，同時需要保證桿塔的穩固性和實用性。

3.2優化輸電線路桿塔主材布置及桿塔節點

對輸電線路桿塔的主材布置以及桿塔節點進行優化。主材有關系到輸電線路桿塔的承載力、構件長度和截面積等。輸電線路桿塔構建的規格越大、長度就越長，這就需要在其所承受的內力保持不變的情況下，調整輸電線路桿塔塔身的斜材。桿塔結構的構造力求受力明確，各受力構件的形心線應匯交于一點，以減小偏心受力。主材、斜材盡可能使用多排螺栓連接，做到斜材直接與主材連接。材在節點處要做到雙面傳力，否則就需要采取加強措施。

3.3輸電線路桿塔頭結構的優化選擇

塔頭結構選擇及設計是輸電線路桿塔中較為重要的組成形式，在羊字形桿塔結構整合中，其塔頭的質量較輕，而且在工作中的支撐能力相對容易。因此，在結構優化分析中，工作人員需要選擇羊字形的塔頭，而且在輸電線路桿塔剛度較強的背景下，工作人員需要及時選擇轉角塔，這種桿塔的承受力較大，而且適用性相對較強。

3.4輸電線路桿塔身結構的優化選擇

主要應用的輸電線路桿塔的塔身主要有兩種，矩形塔和正方形塔。方塔相對于矩形塔而言，重量和占地面積都相對大一些，給運輸和施工帶來一定的不便，但方塔在抗橫向、縱向承載力等方面都優于矩形塔。輸電線路桿塔塔身尺寸分析中，水平檔距一般在400m左右，同時垂直檔距為560m。在固定的直線桿塔塔底以及橫擔長度下，尋求最佳的輸電線路塔形。相關專業技術人員積極配合工作的整合項目，滿足輸電桿塔的規范性，實現創新性和實用性。

4未來桿塔結構設計的發展分析

4.1荷載取值

我國目前對于桿塔風荷載的取值和計算，主要為靜力風荷載，而對于動力風荷載，還沒有形成系統的理論。對于覆冰荷載的研究，則因為地域跨度大、地形條件復雜和氣象資料收集不夠充分等原因，僅僅是根據運行經驗和數據推論來進行經驗性的取值。因此，對于桿塔風荷載的研究和取值，尚需更進一步的研究和論證。

4.2節點構造的計算方法

我國目前的輸電線路桿塔與國外的相比，除了性能、材料、設計理念等與國外有很大差異之外，在重量和體積方面也都較為偏重和偏大，同時，在節點構造上也存在著不小的差異。目前，在影響桿件承載能力的幾項因素當中，對新性能節點、新材料還有節點構造等幾方都還需要做出更加細致的研究，使其進一步的完善。

4.3設計軟件的應用

目前，我國所使用的線路桿塔結構設計軟件還存在一些缺陷，致使許多先進的研究成果和優秀的經驗無法得到有效運用。未來輸電線路桿塔的設計、運行和維護等工作，將朝著“數字電網化”的方向發展。在這方面，我國的電力系統還具有很大的發展空間。

5結語

總之，桿塔作為輸電線路的重要的組成部分，它的設計和安裝對整個輸電線路都有著十分重要的影響，一點小的失誤都有可能造成比較嚴重的問題，那不僅會對我國各項的經濟發展會造成影響，也會對電力事業的發展有一定的阻礙，甚至會對人們的生命安全造成一定的威脅。因此，在架空高壓電輸電線路工程項目優化中，需要架空輸電線路的桿塔結構，架空輸電線路結構設計的整體質量，保證電網線路設計的經濟性、可靠性及安全性，為電網的安全結構優化整合提供支持。同時，在輸電線路桿塔結構優化設計中，也要滿足因地制宜的項目設計結構，保證桿塔結構質量的可靠性、穩定性及科學性，滿足電力系統運行的安全性及穩定性，提高輸電系統運行質量。

參考文獻

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王久陽（1994.02.16—），性別： 男 ;籍貫： 遼寧省錦州市凌河區杏花里;民族 漢;學歷： 大學本科;職稱： 助理工程師;職務： 班員;研究方向：電氣工程;單位 ：國網遼寧省電力有限公司葫蘆島供電公司;郵編： 125000。