输电线路杆塔结构优化设计的探讨

输电线路杆塔结构优化设计的探讨

李康 陈宁

国网安徽省电力有限公司肥东县供电公司 安徽省 231600

摘要：架空输电线路杆塔在整个电网线路中都占据着非常重要的地位，其结构设计的合理与否，对电网线路是否能够正常、稳定、安全的运行具有重要的意义。随着科学技术的不断发展，社会正在逐步推广和发展特高压电网建设新技术，这也给架空输电线路杆的设计带来了新的研究方向。本研究从杆塔结构设计中面临的主要问题出发，结合工作实际，对这些问题进行了探讨和研究，并简要介绍了线路杆塔结构研究的主要方向。
　　关键词：输电线路;杆塔型;结构设计

由于架空塔杆具有支撑作用，能够使高压电线远离地面，基于此，架空高壓输电在电能的运输这方面具有极大的优势，通过这种方式就能够减少对高压线的破坏，避免了由于恶劣天气对高压输电造成的影响，从而进一步避免出现高压输电故障。
　　1架空输电线路设计现状及问题
　　1.1在钢架结构方面，设计存有缺陷
　　拉线塔是在架空输电线路中常用的塔杆类型，其作为目前为止我国最有效，最具有优势的塔杆类型，在各个领域内都有应用。然而在个别目标区域内，比如山区内，由于道路崎岖，一般都采用铁塔来代替拉线塔。下文主要针对拉线塔的特点进行叙述和分析，拉线塔主要具有三种结构，分别是绝缘支持式杆塔、拉线拉索杆塔以及拉V塔，其中，相比于其他两种拉线塔结构，在绝缘支持式杆塔中投入最多，其中的制作难度也是非常大的，基于此，在如今的架高输电线路设计中，减少了对绝缘支持式杆塔的使用。拉线拉索杆塔最大的优势在于缩短输电线路的距离，从而进一步提升了架空输电线路的输电效率，但是，在这种杆塔结构的使用过程中，仍然发现存在一些问题，比如该杆塔结构占地单位及大，这也局限了该杆塔结构的应用范围。拉V塔这种杆塔结构虽然在架空输电线路设计中广泛应用，但是由于这种杆塔结构的具有较强的机械性，因此如果出现电力故障，就会带来巨大的负面影响。
　　1.2杆塔强度设计不合理
　　高压输电的主要结构就是杆塔，因此，杆塔的强度在高压输电工程中有着重要的作用，是保证架空高压输电线路安全的基础，也是前提。杆塔强度主要受两方面的影响，一是杆塔的制作材料，而是杆塔的结构。目前为止，为了能够保证杆塔的强度，在工程中通常使用环切混凝土技术来使杆塔的强度达到要求。然而在实际的施工过程中，除了要采用环切混凝土技术来增加杆塔的强度，还在通过与实际施工情况相结合，进行科学的分析，以此来保证混凝土杆塔结构的质量，延长杆塔的使用寿命。
　　1.3杆塔质量水平低
　　随着社会经济的不断进步，我国工业得到了飞跃式的进步，然而，在实际的生产过程中，许多厂商一味的追求产量而忽视了产品的质量，因此，就积压了许多质量较差的工业产品，尤其是在钢铁工业中。这种现象尤为普遍，虽然我国具有庞大的钢铁产品，但也仅仅是在数额上惊人，其质量却难以得到保证，这就致使我们国家的工程为了达到理想中的效果，保证工程的质量，去购买其他国家的钢铁产品。在输电线路杆塔生产这方面，也存在同样的问题，目前的生产和设计水平已经不能满足我国日益增长的需求。

1.4杆塔结构形式的选择问题
　　在对杆塔结构进行研究时，一方面是研究杆塔的结构与承载力的关系，如杆件强度的运算方法，杆端节点结构的设计运算方法等;另一方面是研究杆塔的模型，即结构形式的选择问题，如塔头类型、坡度、根开、铁塔节间等的布局和优化方法。经济效益和有效的质量一直都是选择架空输电线路杆塔的结构型式时所必须首先考虑的问题。根据目前的科学技术水平来看，拉线塔是被世界公认的经济效益最明显的杆塔结构形式。拉线塔具有多种形式，其结构较轻，应用比较广泛，其中比较著名的有拉线拉索杆塔，这是一种相间无构架的拉线塔，在特高压工程中是一种理想的杆塔结构。但是，拉线塔的缺点也十分明显，其受环境因素影响十分严重。比如在城市附近或高山地区，由于地形较为复杂，给打拉线和运输施工带来的非常大的困难，因此在我国，特高压线路多采用拉线塔，局部地区采用自立式铁塔。常见的自立式铁塔有单回线路、双回供架铁塔等，由于其有较强的机械强度，所以很少有故障的发生故障，在一些较为复杂的地形中应用广泛，但其制作难度相对较大，且投入的成本也很多。
　　2输电线路杆塔结构优化设计
　　2.1规划动态的杆塔设计
　　杆塔的优化设计主旨在于将杆塔优化的更加轻便，外观更加美丽，操作简便且易运输。在杆塔设计中实施动态设计指的是在实际的施工过程中，通过与多种技术相结合，来达到理想中的效果。为了能够实现杆塔优化，就要工程施工之前，对目标施工区域进行详细的调查，以掌握该区域的情况和特点，后通过与力学原理等相关的知识来对工程进行设计，选择合适的制作杆塔的材质。在保证杆塔的稳定性的前提下，最大程度的缩小杆塔的尺寸，以减少占地面积。
　　2.2优化输电线路杆塔主材布置以及杆塔节点

　　输电线路中杆塔的承载力与输电线路中杆塔主材有着密切的关系，另外，输电线路杆塔所构建的规格越大，其设计的长度也就越长，基于此，就要在保证输电线路杆塔承受力不变的前提下，对输电线路杆塔的倾斜程度进行适当的调整。
　　通常对杆塔结构的构造为了减少偏移中心受力的现象，就提出以下几点具体要求：一是要求受力明确，二是要求各个受力部分的形心线有共同的交汇点。为了满足上述要求，在实际的施工过程中就要尽量利用多排螺栓对构材进行连接，并且在各杆塔的节点处要采用双面受力的连接方式。
　　2.3输电线路杆塔头结构的优化选择
　　目前在输电线路的实际施工过程中，主要使用的杆塔头结构为干字型各羊字型这两种结构，与干字型杆塔头相比，羊字型杆塔头的结构相对来说比较合理，且质量较轻，在应用过程中操作简便。基于此，在平缓的地区施工过程中，通常就使用羊字型的杆塔头结构来建造，这种杆塔头不仅能够满足工程的叙述，还能够提升工程的经济利用效率。然而干字型杆塔头结构与羊字型杆塔头结构相比，重量更大，结构强度也更高，受力能力也比较强。随着我国输电工程嗯不断发展，目前这两种杆塔头结构已经远远不能满足工程的具体需求，因此就要针对杆塔头结构进行不断的优化和创新，组建专业优秀的科研团队，力求探索出更加科学高效杆塔头结构，以服务于我国输电工程的建设。
　　2.4输电线路杆塔身结构的优化选择
　　目前为止，应用在我国输电线路工程中摸杆塔身结构主要有两种，分别为长方形塔身和正方形塔身，其中，正方形塔身在具体的施工过程中，占有更大的面积，并且与长方形塔身相比，重量也更大，这就给正方形塔身的运输和安装带来了极大的不便，但是，不可否认正方形塔身在稳定性以及承重能力方面都比长方形塔身要更强一些。通常在输电线路的塔身设计中，塔身水平档距的尺寸要保持在400米左右，垂直档距的尺寸在560米左右。要在这些数据的前提下，满足这些要求，来寻求更加科学合理的塔身结构。

3结语
　　综上所述，随着我国工业的不断进步与发展，目前架空输电线路设计中杆塔结构已经不能满足我国输电工程日益增长的需求，并且在具体应用过程中，还是存在很多需要解决的问题。架空输电线路杆塔作支撑着整个电网线路，具有重要的意义和研究价值。随着市场经济的快速发展，各种新的电网问题也不断发生，对于线路设计者来说，必须严格要求自己，推广应用先进的科学技术，从而保证杆塔结构设计的可行性、经济性、合理性。

参考文献：
　　[1]何海林.探讨110kV输电线路杆塔基础设计的技术要点[J].建材与装饰，2016，（27）：226-227.
　　[2]王红梓.输电线路杆塔接地系统优化对策分析[J].山东工业技术，2015，（24）：185.