电力线路铁塔结构设计的现状和优化措施

电力线路铁塔结构设计的现状和优化
措施
摘要：现如今，随着国家电网工程的建设规模逐步扩大，输电线路已在电网
中占有着越来越重要的地位，它也是中国工农业发展过程中的重心。

输电线路施
工环境有其特殊性，所以要想确保工程施工进度与质量就必须做好相关优化设计
工作。

文章主要对输电线路塔架结构设计现状及优化措施进行了分析，以期能够
提供参考与借鉴。

关键词：路线；铁塔结构；优化设计
在当前配电网结构设计当中，开展高压与超高压线路架设工作已成为了主要
的表现形式，需要在供配电网络设计与建设时，既要适应城市电力负荷的需要，
又要适应运行环境的多变性与特殊性，同时还要保证整体工程施工质量与进度。

一、输电线路铁塔的构造原理
1.1输电线路铁塔的构造原理
输电的线路打吡属于电力铁塔的一种，而根据当前电力系统应用中较为普遍
的铁塔形式又可以分成了酒杯形，大数据存储器，干字形，鼓形和猫头形等五种，而按照其结构形式又分为了直线塔，旋转塔，换位塔和终端塔。

不管什么塔结构
的形式，它所采用的结构形式通常都是空间桁架结构，所用材料通常包括Q235，
Q345和Q四百二十三种等，其中的小横杆插头之间通常采用单根或多根等厚度的
边角型钢，小横杆插座之间通常采用螺栓或以剪力形式联结。

从上面的解释中我
们知道塔内结构的方式通常采用角铁，连接型钢或螺栓联接，而柱脚则通常采用
多个钢柱连接成一个构件，或螺栓联接。

尽管铁塔结构形式不同，造价及所用施
工技术也会有差异，但它一般占输电线路建设工程总造价的30%~40%。

1.2输电线路铁塔的结构设计
我国电网建设过程中，高压线路架设力度逐渐增大，人们在建设中也更加注
重铁塔设计与建设，建设过程，以铰接为主，连接各重要部件。

当电压等级以及
气相温度和塔头电隙圆均已初步判断时，对塔杆稳定性有影响的参数也将随之而定，所以在工程设计中就必须确定结构的横杆插头长度达到了比较合理的程度，
同时在稳定性方面以及结构安全上，也一定要满足有关技术指标的规定，这样就
能够更合理的对塔杆本身进行质量控制了。

在单回线上，由于导线的水平布置方
式和三角形布置方式基本相同，又因为杆塔二端垂直荷载的互相平衡，所以塔体
曲线变形现象也不显着。

而且在导线不均匀覆冰或者脱冰状况时不易出现导线间
闪络现象，比较适合用在覆冰厚度很大的中厚冰区线路上。

在导线平面布置时，
通常架设双位置线以防直击雷稳定性较好，所以平面的布置方式也适合于多雷区。

并且这样设计的杆塔更易于带电设备检查，且操作与维护的困难较小。

二、目前国内输电线路中铁塔结构设计情况
我国电网建设过程中，高压线路架设力度逐渐增大，人们在建设中也更加注
重铁塔设计与建设，建设过程，以铰接为主，连接各重要部件。

当电压等级以及
气相温度和塔头电隙圆大小均已初步判断时，对塔杆稳定性有影响的各种因素也
便随之而定，在选型中首先必须确保结构杆件搭设长度达到了比较适宜的程度，
同时在硬度上及其安全性等方面，也必须能够满足相应标准的要求，这样才能够
更有效的对塔杆本身进行质量管理。

输电线的铁幢也就是现在我们常说的电力铁幢，按照不同功能划分一般可以分为耐张塔，直线塔，转角塔和换位塔等、终端
楼和跨越威海市塔山中学等，这些类型楼杆在结构上的特征上都有许多共同之处，但通常在结构上均采用大空间的桁架梁构造，而杆件的搭设上也一般是由单行条
例铁及其它对角上海钢铁公司生产的材料组成。

材质也基本使用一种材质，塔件
由三大部分构成，即角钢、连接钢板和螺栓连接。

生产过程中杆脚一般选用数块
钢板进行焊接，因此普遍采用热镀锌来预防金属出现腐蚀现象，这也给施工架设
等带来了极大方便。

近年来，国内电力设计部门对塔杆进行了各种型式的设计，
双回路直线塔是其重要型式之一，该型式中塔杆设计最轻，还必须与满应力电算
程序有机地结合起来，还必须用多种方法进一步优化集合布置，这一新塔杆形式
还具有十分理想的经济效益，相关研究还显示，电力传输路径越直，塔杆本身越轻。

三、强化输电线路铁塔结构的具体优化设计措施
3.1头部尺寸的优化
在输电线路施工中，最基础的环节便是对输电线路铁塔结构的选择与优化，并且设计度的高低也直接决定着导线结构是否安全，并且经济合理。

针对铁塔塔头的设计优化问题，其主要设计原则是在保证最大电气间隙的情况下，还应尽量减小线路走廊长度与铁塔受力比，如针对使用酒杯形的铁塔来说，其通常都会采用V型串来对线路走廊宽度进行减小，而针对双回路同塔来说，其则通常采用三相V形串来对线路走廊进行减小，与使用猫头塔的铁塔相比选择了提升中相导线和使用较"窄脸的猫"头塔形式，来减小线路走廊宽度。

3.2优化塔身隔面的设置
铁塔塔身横隔的合理设计与调节，其目的是为了合理的减轻铁塔墙体自重和降低架设难度。

这是由于塔的横隔面为了平衡上部因受压而产生动力，并均匀的作用于整个塔身里，所以，对于它的横隔面，可以按照下列规则进行设定：将横隔面设定在铁塔塔身的变坡横向截面上，以及直接承受扭力截面上，另外还有在塔顶和塔腿顶端截面上。

且横隔面布置时需相同塔深坡度下两横隔面布置间距不宜大于5倍平均宽度，但亦以不大于4主材分段为宜。

3.3对塔身坡度进行了设计和优化
塔身边坡度也是打吡总体工程质量的主要影响因子，它直接影响着整个工程主材和斜材的尺寸和规格，所以要求必须合理的调整打吡根开，从而提高了全楼工程质量的主要社会经济指标。

在实际打吡的工程设计中，一般塔体的根开比约为4~7，且一般不大于十，而对于使用单控制回路直塔的塔，它的坡度一般仅爱于百分之七~百分之十四，单转角塔一般为百分之九~百分之十六。

而双回路直塔塔身坡度一般为百分之九~百分之十四。

但随着主材强度随根开增大而减小，其材质规格和塔体斜材强度也将呈明显减少趋势。

而一旦根开比增加，则将令建筑斜材和辅助材料的几何体积增大，并将令建筑物结构布置变得更加复杂化，并因此直接引起建筑物楼层高相应增大。

但同时当根开增大时，对其地面作用力也会相应减小，因此将使地基费用降低。

因此在确定最终设计之后需要综合考虑层高
及全线建筑的总重，以及地基费用，最后决定不同塔身坡度比和根开比例的设计
方式，并选用了不同方法。

3.4主材布置的优化
根据上述方案以及要求明确了塔头长度，塔标高和塔身坡度等主要技术参数
之后，有必要对铁幢的主材节距布局和塔体斜材布局进行联系和相互影响的分析
设计，但在计算过程中要根据实际工程设计经验确保主材承载力的平衡，从如下
几个方面减少了主要用材规格。

主材计算长度调整。

结构承受内力与结构尺寸变
化均影响了结构尺寸选择，而经分析则表明结构尺寸随内力的变动而正比于尺寸，这样需要在通断主材的调整上应从上、下节距之间进行，并挤压受力大的上节距
以降低主材尺寸。

而另一个方法就是对塔身的交叉与斜材比例加以调整，以此确
保没有出现或极少发现的塔身交叉材一次性被压被控，并以此确保斜材尺寸的降低。

结语：
设计师要综合考虑环境的影响、现场的考察、合理的图纸设计、增强实用性、降低腐蚀、结冰的危害；增加设计能力、减小塔材偏心率、优化节点设置及荷载
传递、合理布置塔身坡度；利用先进技术研究防腐材料降低腐蚀主要集中在塔顶
及塔身。

使之能实现大跨度塔架在不同区域的平稳和安全运营，为中国电力运输
提供了全方位的保障。

参考文献：
[1]詹细妹.电力线路铁塔结构设计难点分析[J].华东科技（综合），
2019(10)：0170.。