探讨架空输电线路铁塔在塔型结构和基础设计的操作

探讨架空输电线路铁塔在塔型结构和基础设计的操作

发表时间：2017-09-19T10:03:43.903Z 来源：《电力设备》2017年第13期作者：袁浩[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。

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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。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，还需综合考虑铁塔的基础设计。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有着非常重要的意义与价值。

关键词：架空输电线路；电力供应系统；铁塔结构；铁塔的基础设计

1架空输电线路塔型结构和基础设计

1.1架空输电线路铁塔结构设计。对于宽基铁塔而言，根据导线回数的不同可以采取不同的结构布置方案。比如对于采用单导线回路的铁塔而言，结构布置上具有“上”字型特点；而对于采用双导线回路的铁塔而言，结构布置上则具有鼓型特点。对于窄基铁塔而言，根据横担以及支架的通用情况可以采取以下两种不同的结构布置方案：(1)将塔头区域布置为垂直段，口宽固定，塔身开始起坡，铁塔整体高度与底部宽度参数一致，不考虑回路数划分影响；横担具有通用性特点，可根据架空输电线路实际回路数选择相应的横担数量。(2)铁塔塔身与塔头均设置通用坡度，铁塔总高度与上口宽度和底部宽度完全一致；横担固定不通用，可划分为单导线回路和双导线回路两种形式。

1.2架空输电线杆塔基础设计问题。目前我国架空输电线杆塔基础型式的研究、设计、施工等方面主要存在以下几方面的问题：(1)架空输电线杆塔地基现行的设计方法有待改进。目前施工中仍根据相关规定的总安全系数法来验证其安全性。这种方法相对过于保守，以至于难以解决一些特殊地基面临的施工问题。同时，架空输电线杆塔基础比较具有特殊性，在设计过程中，首先必须满足相应的电力输送要求指标，同时，要能够经受住各种差异性的自然地质条件的考验。现有的设计技术规定还有待标准化和规范化。(2)架空输电线杆塔地基处理及施工方法水平较低。架空输电线杆塔所在地地质环境对于杆塔基础有着重要的影响，直接决定了杆塔结构的使用质量。(3)架空输电线杆塔地基后期处理难度比较大。福建相对其他地区来说，电线路较为密集，台风等多种自然强风发生较为频繁。较之内陆地区，福建地区的杆塔系统所经受的风力载荷是内陆地区强度的几十倍，为此，这对于杆塔结构基础要求就比较高，必须能够在满足电力输送要求上，设计出能够经受高强度自然风考验的杆塔结构，同时在杆塔结构的密度上也应作出相应的改变，保证架空输电线路的安全有效运行。 2架空输电线路铁塔在塔型结构和基础设计的优化

2.1采用新型复合型杆塔结构材料。一些地区电线路较为密集，台风等多种自然强风发生较为频繁，较之内陆地区，杆塔系统所经受的风力载荷是内陆地区强度的几十倍，为此，这对于杆塔结构基础的设计及施工要求就比较高，必须能够在满足电力输送要求上，设计出能够经受高强度自然风考验的杆塔结构，同时在杆塔结构的密度上也应作出相应的改变，保证架空输电线路的安全有效运行。因此，在实践中采用复合材料，这种材料较之普通的杆塔材料具有重量轻，机械强度高，加工工艺简单，抵抗腐蚀能力强，绝缘性能好等优势，随着我国复合材料工艺理论的不断完善发展，在性能上复合材料已经能够完全达标输电线杆塔结构的要求。

2.2强化架空输电线路铁塔基础。输电线路杆塔基础常见类型包括钢管杆、水泥杆和直立式铁塔系列基础三类。其中，钢管杆基础可见非原状混凝土、非原状土台阶式和非原状土直柱式柔性这三类；水泥杆基础则可见非原状土无拉线盘和非原状土有拉线盘这两类；直立式铁塔系列基础在基础类型方面划分更细，共有16种类型。在杆塔基础的选型中，如果混凝土浇筑难度较大，则可以优先选择金属式基础或预制装配式基础。如果涉及到电杆及拉线，则建议选择预制装配式基础。在基础设计过程中，以安全为前提，对架空输电线路铁塔基础受力性能进行分析。新基础计算的基本前提是铁塔基础所处区域地基基础承载力符合设计要求。但是，如果地基基础为淤泥质土或淤泥，则应当重新设计。在对架空输电线路铁塔基础进行优化设计的过程中，必须充分评价工程实践中的施工条件、杆塔形式以及沿线地质条件对铁塔结构稳定性的影响，在最大程度上确保架空输电线路铁塔结构的基础稳定性和位移允许性。

2.3适当降低架空输电线路铁塔接地电阻。高压输电线路接地电阻的大小与线路耐雷水平呈反相关，因此，为有效提高高压输电线路整体耐雷水平，应在基础设计环节中结合各基杆塔土壤电阻率取值情况，有效控制杆塔接地电阻的大小。在基础设计的优化中，可采取的措施包括以下几种：(1)若架空输电线路铁塔杆塔所处区域周边允许水平放设，则应当采取水平外延接地的处理措施。这样，一方面能够使冲击性接地电阻得到控制，另一方面能够有效降低工频接地电阻。(2)可结合架空输电线路铁塔结构的基本情况，适当增加埋设深度接地极，遵循就地原则增加垂直接地极。(3)若杆塔所处区域地下地质条件特殊，影响土壤电阻率水平，则可在基础设计中适当增加木炭及酸、碱性物质，以改善土壤电阻率水平。(4)可合理敷设降阻剂，以起到合理控制杆塔接地电阻大小的效果。

2.4优化输电线路基础路径和塔型搭配。城市紧凑型多回路钢管杆走廊或钢管塔走廊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，占地面积小，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，因此得以迅速发展。对于架空输电线路而言，线路走廊宽度主要会受到风偏、安全距离和塔头尺寸三方面参数的影响。其中，安全距离的波动范围小，因此，控制架空输电线路走廊宽度的关键在于合理控制风偏和塔头参数。结合实践经验来看，为有效限制导线风偏，对塔头尺寸进行控制，可采取固定挂点的直线式杆塔和固定跳线的耐杆塔。同时，考虑到城市地区架空输电线路有大截面和多回路发展的趋势，因此在基础设计环节中，可适当增大绝缘子部件、避雷线、接地和金具的安全系数。

3结束语

架空输电线路铁塔结构与基础设施在输电线路设计体系中占据着非常重要的地位，其直接关系到整个架空输电线路投入运行后的整体效益。结合本文对架空输电线路铁塔结构和基础设计及架空输电线路铁塔在塔型结构和基础设计的优化要点的总结、分析，在具体设计中，应当以现代化科学理念为依据，在完善结构设计策略的同时不断改进并优化基础设计要点，以保障铁塔在架空输电线路运行中发挥相应功能，保障架空输电线路的安全、稳定运行。

参考文献

[1]关于输电线路铁塔设计的几个问题分析[J].张磊.科技传播.2013(20).

[2]输电线路杆塔基础选型及优化设计探究[J].吴善春.广东科技.2016(06).

[3]探讨110kV输电线路杆塔基础设计的技术要点[J].何海林.建材与装饰.2016(27).