架空输电线路铁塔结构与基础设计

架空输电线路铁塔结构与基础设计

发表时间：2019-09-18T16:59:35.737Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：侯少龙

[导读] 摘要：在我国现代经济社会发展水平不断提升的背景下，电力系统在设计与运行过程中所依赖的基础条件也发生了相应的改变。

（国网乌鲁木齐供电公司新疆维吾尔自治区乌鲁木齐新市区 830000）

摘要：在我国现代经济社会发展水平不断提升的背景下，电力系统在设计与运行过程中所依赖的基础条件也发生了相应的改变。作为我国当前电力供应的基础保障性设施，架空输电线路在电力供应系统中所发挥的作用是非常重要的。但结合我国电力行业实际情况来看，企业目前仍然是电力供应的主要对象，因此，在电力供应经济改善方面的需求仍然是非常明确的。在对架空输电线路铁塔的设计中，除需保障铁塔结构的安全、稳定以外，还需综合考虑设计的经济效益。在目前已发生的各类输电线路安全事故中，因铁塔结构设计不合理所致事故的比例是非常高的。因此，为提高架空输电线路运行安全性和稳定性，做好对铁塔结构与基础的设计、优化工作有着非常重要的意义与价值。

关键词：架空输电线路；铁塔设计；优化

一、架空输电线路铁塔塔型设计

在对架空输电线路铁塔进行内力分析时，可以将铁塔杆系节点看作成铰接点，进而进行有效的内力分析。由于架空输电线路铁塔的工作环境一般较为复杂，为了确保铁塔能够顺利的进行有效的工作，要对铁塔的塔型进行技术经济分析，优选最适宜的塔型。架空输电线路铁塔塔型的选择要充分考虑输电线的导线型号、铁塔的工作环境以及线路的敷设路径等因素，根据铁塔所承受的机械外负荷条件进行塔型的计算和设计工作，进而确保铁塔结构的刚度、强度、稳定性等满足实际工作的要求。

根据铁塔底部宽度的不同，可以将架空输电线路的铁塔分为：窄基铁塔和宽基铁塔两种类型。其中，窄基铁塔的底部宽度与塔体的高度之比介于1/14~1/12之间，而宽基铁塔的底部宽度相对较大，其比值介于1/6~1/4之间。窄基铁塔的底部宽度相对较小，在同样的塔高条件下，其主材所承受的各种作用力相对较大，为了确保塔体的安全性，对主材的要求相对较高，该种类型的铁塔设计主要用于档距较小的铁塔之中，其挡距要小于100m；而宽基铁塔其底部宽度较大，能够将铁塔的作用力进行有效的分解，其主材所受到的作用力相对较小，该种类型的铁塔设计主要用于档距较大的铁塔之中，其档距不小于100m。

二、架空输电线路铁塔结构设计

不同类型的铁塔其架空输电线路的结构设计不尽相同，其具体的结构设计如下：

2.1窄基铁塔的结构设计

依据横担以及铁塔支架的通用程度可以采用以下两种类型的结构布置方案：(1)可以将窄基铁塔的塔头区域设置为垂直的形式，对口宽进行固定，塔身开始逐渐起坡，其铁塔的整体高度与底部的宽度参数设置一致，不考虑输电线路回路数量划分的影响；铁塔横担具有良好的通用性，铁塔中所设置的横担数量要根据架空输电线路中实际的回路数量进行有针对性的设计。(2)铁塔塔身与塔头均按照要求设置一定的通用坡度，铁塔的总高度与铁塔的上口和底部宽度保持一致；横担设置成固定形式不进行通用设计，根据导线的数量可以分为单导线回路和

双导线回路两种不同的形式。

2.2宽基铁塔的结构设计

根据铁塔中导线回路数量的不同可以采取不同类型的结构设计方案。其中，对于使用单导线回路的铁塔，其结构布置具有“上”字型的特点；对于使用双导线回路的铁塔，其结构布置上具有鼓型的特点。

三、架空输电线路铁塔基础设计的技术优化措施

3.1加强铁塔的基础

在输电线路铁塔结构设计中，杆塔基础分类三类合计三十三种：①水泥杆基础：分为非原状土无拉线盘基础和非原状土有拉线盘基础两种；②钢管杆基础：分为非原状土台阶式基础、非原状土直柱式柔性基础和非原状土素混凝土基础三种；分为原状土掏挖式基础、原状土套筒式基础、原状土卡盘式基础和原状土复合沉井基础四种；及原状土灌注桩长桩单桩基础、原状土灌注桩长桩多桩承台基础、原状土灌注桩短桩抗倾覆基础、原状土灌注桩短桩位移基础、原状土灌注桩美国算法基础、原状土灌注桩钢管短桩位移基础和原状土灌注桩钢管短桩抗倾覆基础十一种；小计十四种；③直立式铁塔系列基础：非原状土刚性台阶式基础、非原状土直柱式柔性基础、非原状土斜柱式柔性基础、非原状土素混凝土（回填土）基础、非原状土联合式基础和非原状土窄基塔独立式刚性台阶式基础六种；及原状土素混凝土（原状土）基础、原状土灌注桩长桩-单桩带连梁基础、原状土灌注桩长桩-多桩带承台基础、原状土灌注桩短桩抗倾覆基础、原状土灌注桩短桩位移基础、原状土掏挖式基础、原状土岩石基础、原状土复合沉井基础、原状土窄基塔独立式长桩单桩灌注桩基础和原状土窄基塔独立式长桩多桩带承台基础十种；小计十六种。

对于运输或浇制混凝土有困难的地区，可采用预制装配式基础或金属基础；对电杆及拉线宜采用预制装配式基础。设计方案中还要正确分析铁塔基础受力，应首先保证安全，针对轴心受压基础、轴心受拉基础，分别选取不同的K值。对于新基础计算的前提条件是地基承载力满足设计要求，若地质属淤泥或淤泥质土，则必须进行重新设计。总之，基础型式应综合沿线地质、施工条件和杆塔型式并综合考虑基础稳定、承载力、不均匀沉降、基础位移、采空区、基础上拔土重度、上拔角、倾覆、冻土和洪泛区等诸多因数。

3.2降低杆塔的接地电阻

高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比，根据各基杆塔的土壤电阻率的情况，尽可能地降低杆塔的接地电阻，这是提高耐雷水平的基础，也是最经济、有效的手段。即：①杆塔所在地若有水平放设的条件，可水平外延接地，这样不但可降低工频接地电阻，还可有效地降低冲击接地电阻。②增加埋设深度接地极，就近增加垂直接地极的运用。③合理敷设降阻剂。④增加盐、酸、碱、盐及木炭等物质。如地下较深处的土壤电阻率较低，可用竖井式或深埋式接地极。

3.3优选路径和塔型的最佳搭配

城市紧凑型多回路钢管杆走廊、或钢管塔走廊，它在技术上能满足输电线路的实际要求，且钢管杆造型美观，安装快捷，占地面积省，还与城市地势较为平坦，走廊宽度小，线路施工方便等特点相适应，故得以迅速发展。输电线路的走廊宽度由塔头尺寸、风偏、安全距离三部分组成。减少线路走廊宽度的关键在于控制塔头尺寸和风偏。采用固定挂点的直线杆塔以及固定跳线的耐杆塔，是减少塔头尺寸