输电线路杆塔结构优化设计的探讨

杨德明

摘 要：近年来，我国电力网络系统随着社会经济的发展也不断完善。但是在电力传输设备的建设过程中也存在一定的问题。架空高压输电作为电力运输网络的主干，其建设的质量和安全性就十分重，杆塔结构的建设又是架空高压输电建设中的重中之重。目前我国输电线路杆塔结构建设存在一定的问题，本文就结合杆塔结构建设的现状，对于输电线路杆塔结构优化设计的方法进行探讨。

关键词：输电线路；杆塔结构；优化设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.159

0 引言

架空高压输电对于电能的运输具有高效性的优势，这一优势主要来源于杆塔的支撑作用使得高压导线远离地面。这就有效的避免了人为的对于高压导线的破坏，避免了恶劣天气对于电能输送的影响，规避了许多供电故障。因此在电网建设过程中，对于杆塔的建设也十分重要。需要保证杆塔的稳定性和安全性，同时做到经济高效，先进适用。然而我国目前电力网络的建设存在一些问题，为了实现工程最优化和最大的效益化，需要对杆塔结构进行一定的优化设计。

1 架空输电线路设计现状及问题

1.1 塔钢结构缺乏必要的合理性

架空输电线路中主要采用的杆塔类型是拉线塔。拉线塔作为国内最具有经济效益、结构合理的工程技术形式，被应用到电网建设的许多领域。而在山区电网建设中，由于地形的复杂性，主要采用了自力式的铁塔代替。这里主要对于拉线塔的相关特点进行详细的分析。拉线塔的具体形式有绝缘支持式杆塔、拉线——拉索杆塔和拉 V 塔。对于绝缘支持式杆塔投入成本相对较大，在制造过程中难度也相对较高。因此，在现阶段输电线路杆塔结构设计中，这种杆塔的使用率较低。而对于拉线——拉索杆塔，其最大的优点是缩小线路传输的距离，提高电力运输的效率。其不足之处主要表现在杆塔的占地面积较宽，在相对狭窄的区域难以很好的投入使用。对于拉 V 塔，这种技术形式主要广泛的运用在高压线路之中，由于其机械强度相对较高，电力故障会对其造成严重的影响。

1.2 杆塔的强度设计不合理

杆塔最为高压导线的重要支撑，杆塔强度是保证架空高压输电线路安全的基础。杆塔的强度通常会受到制造材料、桿塔结构的影响。我国在杆塔建设中为了保证施工质量，通常采用环形截面混凝技术，提高混凝土的整体强度。而在实际施工和设计过程中，需要对杆塔承受力进行科学的分析，充分保证钢筋混凝土的稳定性，以此提高杆塔稳定性以及使用寿命。

1.3 杆塔自身质量水平较低

当前，我国经济水平快速发展，工业生产产量不断提高。但我们在一味追求数量的过程中没有注重质量，造成过多的低质量的工业产品积压。这一状况在钢铁领域表现的十分明显，我们拥有大量的建筑钢铁，但在对于东南亚国家的援助项目中却不能满足对于钢铁质量的要求，导致我们高额购买他国的高质量钢铁。这一现象也表现在杆塔的生产中，目前对于输电线路杆塔的生产说，无论是设计水平还是制造水平都较为低下，不能适应当前电力网络建设的需要。国内的杆塔主要包括两类来源，民营手工生产企业和大型国营生活企业。 民营手工生产企业由民营、个体或乡镇企业构成，这些企业在生产能力和加工能力上都不能达到较好的水平，有些精细的加工环节甚至依靠手工操作来进行。而国营生产企业生产的杆塔，一般是由电力部门指定使用的，国营生产企业的生产实力较民营手工生产企强一些。 但也是处于80年代的技术水平而已，缺乏创新和必要的技术革新。

2 输电线路杆塔结构优化设计

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 优化输电线路杆塔主材布置及杆塔节点

对输电线路杆塔的主材布置以及杆塔节点进行优化。主材有关系到输电线路杆塔的承载力、构件长度和截面积等。输电线路杆塔构建的规格越大、长度就越长，这就需要在其所承受的内力保持不变的情况下，调整输电线路杆塔塔身的斜材。

杆塔结构的构造力求受力明确， 各受力构件的形心线应汇交于一点，以减小偏心受力。主材、斜材尽可能使用多排螺栓连接，做到斜材直接与主材连接。 材在节点处要做到双面传力，否则就需要采取加强措施。

2.3 输电线路杆塔头结构的优化选择

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。

2.4 输电线路杆塔身结构的优化选择

主要应用的输电线路杆塔的塔身主要有两种，矩形塔和正方形塔。方塔相对于矩形塔而言，重量和占地面积都相对大一些，给运输和施工带来一定的不便，但方塔在抗横向、纵向承载力等方面都优于矩形塔。输电线路杆塔塔身尺寸分析中，水平档距一般在400m 左右，同时垂直档距为560m。 在固定的直线杆塔塔底以及横担长度下，寻求最佳的输电线路塔形。相关专业技术人员积极配合工作的整合项目，满足输电杆塔的规范性，实现创新性和实用性。

3 结语

总而言之，杆塔结构设计作为架空高压输电线路建设的重中之重，应充分认识到目前建设过程中存在的问题，积极的提出的优化设计的方案，加强杆塔结构优化设计的创新能力。在设计优化的过程中，要注重工程设计人员、杆塔制造方和施工方的配合。根据建设地的实际需要，按照动态设计的原则，从塔身，塔头，主材料布置和节点设置方面对输电线路杆塔进行优化设计。这将提高我国电网建设的质量，建设安全、可靠、高效的电力网路系统。

参考文献：

[1]张春阳，邓薇.输电线路杆塔结构优化设计解析[J].中国新技术新产品，2017（21）：94-95.

[2]廖高慧.输电线路杆塔结构优化设计的探讨[J].通讯世界，2017（13）：221-222.