面向采空区的输电线路杆塔设计优化方法

宰红斌， 刘云峰， 卫栋， 朱丹， 上官明霞， 单荣荣

(1. 国网山西省电力公司晋城供电公司，山西 晋城 048000；2. 国网山西省电力公司，山西 太原 030021；3. 国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 211106)

0 引言

电力输电线路作为电力输送的重要通道，其可靠性、稳定性对电网的安全稳定运行至关重要。然而，采空区地质塌陷造成的杆塔倾斜与基础不均匀沉降问题严重威胁着输电线路的可靠性，杆塔倾斜与沉降产生的非荷载应力极有可能导致杆塔构件破坏、断裂、变形等事故，甚至导致输电线路被迫停运等[1—2]。因此，采空区输电线路杆塔稳定性研究已成为全国电力行业关注的热点安全问题[3]。

目前已有部分专家学者在输电杆塔设计优化方面展开研究，虽然取得了不少进展，但在输电线路杆塔结构的优化设计中，一些重要附加因素仍未在实际应用中予以考虑[4—5]。文献[6]讨论了采空区输电线路杆塔的优化问题，该结构承受多个荷载工况和条件约束，但实验条件较为理想，杆塔四面均为对称，得出的最佳杆塔结构难以适用于采空区。文献[7]研究了输电线路杆塔在多工况和规范约束下的形状优化问题，由于该方法是基于连续变量设计的，因此无法保证最终杆塔结构能够满足采空区沉降和倾斜等特殊外部环境要求。文献[8]对大型输电线路铁塔进行了尺寸、形状和拓扑优化，优化后的结构在横风的作用下不会发生较大形变。

以上研究大多基于局部优化措施以改进拓扑结构，最终设计可能改进有限，从结构角度来看对采空区的使用场景还是较难适应[9]。……