架空输电线路杆塔结构设计分析

架空输电线路杆塔结构设计分析

发表时间：2018-11-15T15:53:12.677Z 来源：《建筑细部》2018年第9期作者：胡杰

[导读] 因为海拔高度会影响杆塔电气间隙，决定着杆塔结构耗钢量，所以在进行输电线路杆的结构设计时，要针对不同的地势环境制定不同的设计方案，这也是杆塔结构设计的技术要点。

胡杰

国网江西省电力有限公司经济技术研究院江西省南昌市 330052

摘要：输电线路中的杆塔主要起到支撑架空输电线路与地线作用，通过它可以使输电线路与地面之间保持一定的距离，以免受到恶劣天气影响或人为外力破坏而出现供电故障，确保了输电线路的正常运行。因为海拔高度会影响杆塔电气间隙，决定着杆塔结构耗钢量，所以在进行输电线路杆的结构设计时，要针对不同的地势环境制定不同的设计方案，这也是杆塔结构设计的技术要点。

关键词：架空；输电线路；杆塔结构；结构设计

1输电线路杆塔建设发展的现状

当前，架空输电线路杆塔无论是它的设计水平还是制造水平都较为低下，不能很好地适应当前社会发展的需要。国内架空输电线路杆塔生产制造单位主要分为以下两种类型：①手工生产企业。这一类企业主要是由民营、个体或乡镇企业所构成，他们无论是在生产能力方面还是加工能力方面都比较低下，有些放样、加工环节甚至是依靠手工操作来完成。在这种情况下，不能很好的保障杆塔的质量和强度；

②大型的国营生产企业。这些企业一般都是由电力部门指定的生产厂家，他们的生产实力要较手工生产企强一些。即使这样，也仅仅是达到80年代的生产技术水平而已。因此，就现阶段而言，我们还是应从国外引进先进的生产技术和生产设备，这样可以快速提高我国的杆塔生产制造水平。在杆塔的设计方面，生产单位与设计单位还处于独立的工作状态，没有形成一个相互联系的整体。在这样的模式下，设计单位在完成了力学计算和结构选材之后，自身的工作任务就已经基本完成了，却没有很好的在计算方法与计算机放样软件之间建立紧密的联系。而杆塔的生产加工环节则由生产企业来完成。这种设计与生产相分离的方式，无论是对杆塔的设计质量还是生产水平都很不利，还使工作效率大幅降低。

2架空输电线路杆塔结构设计

2.1动态规划杆塔设计

在杆塔优化设计中，力求杆塔的重量轻、型式美、运输方便、加工简单。动态规划设计是指在进行杆塔设计中，综合采取多种方法相互结合，以达到优化的目的。在对杆塔进行制作之前，相关设计人员需要根据杆塔安装的现场实际情况、力学原理和相关的计算法则，缩小杆塔的迎风面积。结合架空输电线路设计的相关要求和知识，合理选用制造杆塔的材料。尽量减小杆塔的设计尺寸，减小杆塔的占地面积，同时需要保证杆塔的稳固性和实用性。

2.2路径设计及优化

线路路径的选择，关系着路线的安全性以及经济性，其中安全性又包含者施工安全和输送电安全。一般而言在选择时，需要综合各方因素进行综合考虑，通过模拟设计，排除掉所有不利因素。其中，线中兼顾塔位，施工的合理性，施工材料的运输条件，以及线路投资，经济性等等是进行综合评价的主要决定因素。一般需要把握以下原则。其一，路径选择时应当尽可能选取，长度较短，地形较好，地质以及水文条件符合一般设计标准的路径。其二，在选择时也应当注重对于自然资源的保护，一些植被茂密，气候及地理的区域，很容易使输送电过程中发生一定危险性。也很容易使植被资源等遭受破坏。其三，在路径选择时应对于周边沿线民众意愿进行调研，尽量减少房屋拆迁，建筑物损毁，及大量占有农田情况。

2.3杆体及定位优化

不同的杆塔在成本、占地、施工、材料耗费以及安全性方面都有所区别。常规统计之下杆塔可以占到工程成本的1/3左右，因此在设计师必须选择合理的杆塔形式。通常情况下选择通用型塔型，特殊地形和地质情况下，需要根据选线的情况，长度距离，施工条件等等进行综合考虑。在符合使用标准时，一般以经济性作为评判的主要标准。在绿化带边缘进行布置，需要尽量选用多回的直线钢制杆塔，以尽量减少城市用地。在一些转角较大的区域可以选用挖孔桩基础加以角钢塔。而在线路布置比较密集的情况下，需要选用一些较为紧凑的塔型，地面障碍物较高时，也需要适当的增加杆塔高度及基础质量。对于杆塔的定位，需要设计人员根据具体地形进行设计。一般而言，需要遵循以下几点原则。第一，避免将其立于水量较多，土质较为松软，交通较为便利的区域。第二，间距配置时，应当尽量避免因其大小悬殊过大导致平衡杆塔间平衡性下降。第三，如出现导线交叉情况应当尽量的降低间距。第四，立杆完成之后应当进行实际检测和验证，检查杆塔线路，绝缘子等是否符合使用条件。如出现问题，应重新测算数据，进行重新定位。

2.4塔头形式的选择

最常见的塔头形式包括两种：干字形和羊字形塔头。羊字形杆塔结构合理，塔头质量较轻，在使用中的支撑能力相对容易。因此，对于地形地势较为平缓的施工区域，工作人员多选择羊字形的塔头。这种塔头可以满足施工和后期使用的需要，且运输方便，经济效益高。而干字形塔头的质量则相对要重一些，结构强度较羊字形塔头大，承重能力也较羊字型塔头强。目前仅有两种塔头结构，不能满足我国电网假设的需求。输电线路设计人员应该与制造单位紧密合作，设计出新型的更为科学合理的塔头。

2.5塔身形式的选择

输电线路杆塔的塔身的断面形式主要有以下两种：①矩形塔，也称扁塔；②正方形塔，也称方塔。其中，正方形塔的重量比矩形塔要大，占地面积也相对大一些，但是正方形塔在使用性和抗横向、纵向承载力等方面都要优于矩形塔。同时，正方形塔的断面塔头在顺线路方向上的结构刚度要强于矩形塔。所以，综合起来考虑，正方形塔身型式是相对实用和合理的选择。

3架空输电线路杆塔结构的发展方向

在电力企业运行及发展的过程中，我国架空输电线路的杆塔结构设计仍然存在着一定的限制因素，所以在设计中也需要逐步深入，满足项目设计的整体需求。因此，在未来电力系统发展中需要有效优化输电线路杆塔结构优化设计的整体结构，并在设计方案优化中，需要做到以下几点内容：第一，在设计理论方法优化及完善中，需要引进先进的经验，通过对经验的总结，设计结合我国的杆塔结构设计方