输电线路铁塔结构设计的现状和优化措施探究

曹凯翔

【摘 要】近些年，我国的电力事业获得了长足的发展，电力在社会生产中所起到的作用也越来越突出，人们对安全供电和稳定供电也提出了更高的要求。然而在实际的运行中发现，现有的很多输电线路铁塔在正常情况下能够保持较高的可靠性，但是一旦遭遇一些特殊情况，如冰雪灾害等恶劣天气时，就会出现不同程度的损害，可靠性与安全性大大降低，甚至会造成不可估量的严重后果。为此，近些年电力单位对加强输电线路铁塔结构设计的可靠性给予了高度重视。以下本文就来具体谈谈这一问题。

【关键词】输电线路；铁塔；结构设计

一、我国输电线路铁塔结构设计的现状

目前，我国大多数输电线路铁塔都设置在较为空旷荒芜的室外，每天都在经受着大自然严峻的考验，例如台风、冰雹、暴雨等，这些气象因素和环境因素都会影响输电线路铁塔结构的稳定性，一旦其受到损坏，还会造成一定程度的经济损失。

目前我国在设计输电线路铁塔的结构时，主要要考虑当地的环境、气候、地形以及具体的电压等级，设计难度很大。目前我国的输电线路铁塔设计人员的工作量都比较大，需要到当地进行实地考察，还要根据实际情况设计出质量上乘，结构优良的输电线路铁塔，对于自身的技能和知识要求也比较高。

二、重点分析我国输电线路铁塔结构设计原则

（一）设计气象条件

在电力铁塔设计时要根据施工地实际的气象条件进行施工，通过对施工地温度、湿度、水文等气候条件的考察，设计符合当地气象条件的电力铁塔，在进行电力铁塔设计时气象条件是首要考虑的，气象对于电力铁塔建设的影响是非常大的，我国在进行电力铁塔的设计时一定要遵循之一原则。

（二）防雷特性

研究表明，输电线路受雷击的次数是非常多的，而电力铁塔作为一个较高的工程建设，在进行设计的一定要考虑到防雷装置的设计，如果电力铁塔不具有防雷性，那么电力铁塔就会经常受到雷电的侵袭，给我国输电线路的正常输电带来了较大的影响，防雷性是进行较高电力铁塔建设要遵循的一个基本原则，在电力铁塔建设中添加防雷的装置是输电线路建设中非常关键的一个细节，可以为输电线路后期的维护节省大量的资金和人员。

（三）绝缘配置

绝缘就是对漏电等危险进行防护，电力铁塔在设计时一定要有绝缘的配置，通过绝缘配置可以减少电力输送过程中的许多危险，是输电线路可以在雷电过电压，操作过电压等情况下可以安全可靠的运行，避免伤害到无辜的人，因此绝缘配置在电力铁塔的设计中是至关重要的。

（四）铁塔选型问题

电力铁塔的类型的选择是建设电力铁塔的关键一步，我国一般在进行输电线路的规划是都要尽可能的少占用土地，因此就要多使用占地面积小的电力铁塔，节省空间。在进行使用年限较长的输电线路的建设时，就要选择较高的电力铁塔，提高电缆与地面的距离，对于这种输电线路的建设的时候要选用酒杯型的电力铁塔，因为酒杯型的电力铁塔占地面积小，施工的时间多，可以减少施工过程中停电的时间，保障居民正常的用电。

三、架空输电线路铁塔技术优化措施

（一）塔头坡度的优化。对于头部塔身而言，为了保证刚度要求和上下主材匹配，在规划的过程中坡度务必要合适。但除了规划头部塔身外，还应该考虑头部连接、头部横担主材与塔身主材之间的相互协调等问题。从目前来看，常用的两种模式分别是梯形塔身模式和直塔身模式。梯形塔身模式抗扭能力强，能够较好地对其进行协调，同时，变坡处上下段塔身主材规格接近。而直塔身模式较好布置电气间隙、加工方便、塔身还能够与下横担形成相互连接的垂直型式或角钢。

（二）铁塔组立过程质量控制。在开始组立前，检查确认塔材的塔型是否与基础相匹配，防止塔材错用，转角塔、终端塔组立前，要检查基础的预偏值是否符合图纸设计要求，若存在误差采取符合规范要求的相应措施进行处理，防止因预偏误差，导致铁塔组立后向受力方向倾斜。铁塔组立应编制铁塔组立作业指导书，并将指导书中的安全技术措施向铁塔组立施工人员进行交底，全体施工人员要熟悉铁塔组立的质量控制点要求。塔材运送至桩位后，清点塔材及螺栓的数量，符合要求后先开始地面组装。在组装过程中，若发现塔材弯曲度超过规范要求时，要先采取矫正措施，宜采用冷矫正法，矫正后的塔材不得出现裂纹情况。当施工现场场地空间不足或受限制时宜采用立面组装铁塔地面组装的部分，主材与主材之间要将连接螺栓安装齐全并拧紧。铁塔塔腿段组装完毕固定在地脚螺栓上后应立即安装铁塔接地。

（三）对塔身坡度和塔根开尺寸进行优化。塔身坡度和塔根开尺寸会对塔身斜材、主材的规格造成直接影响，也会影响到杆塔的美观度及重量。合理的塔身坡度可以让塔材受力均匀，也能够让材料规格的变化与塔材应力分布的变化相协调。最佳的坡度和根开可以整基铁塔的重量為目标函数，对基础作用力和构件受力性能进行综合考虑来最终选取。

（四）铁塔基础自身特性。目前，通常根据构件的自身的刚度不同将其分类为刚性、半刚性和柔性，这些同时共同工作的构件根据自身的刚性表现出不同的特性。半刚性和柔性视具体的情况可以称之为弹性。由于外力作用，构件刚度的不同造成其内部对外力的应变和对土体的表现出反力也有很大程度的差异。构件表现出刚性时，外荷载作用致使基础立柱有可能绕某作用力点进行小幅度的刚性转动；表现出弹性情况时，立柱自身刚度与土的刚度的比决定了基础的抗倾覆和其破坏的程度。

四、结束语

综上所述，在当前的输电线路铁塔设计中，必须要充分考虑到其基建、接地防雷和防冰等多方面的设计，这是保证其结构可靠性的关键。另外，在设计的过程中，必须要建立一定的计算模型，对其结构进行可靠度计算，以确定设计可靠性与实际可靠性的差距，并采取对应措施，最大程度的保证输电线路铁塔的安全可靠运行。

【参考文献】

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