架空输电线路杆塔结构优化设计探究

摘要：随着科技水平的不断发展，我国的电力事业发展水平有着明显的提高。在电力工程发展过程中，架空输电线路杆塔的结构非常重要，完善架空输电线路杆塔结构能够减少成本投入，还能保证工程质量，让线路安全运行的同时，又能很好的保护环境。目前，在输电线路杆塔结构设计中，需要施工人员认识到电路设计的稳定性及安全性，通过对架空电线路结构的优化，提高电能运输的安全性，為电力企业的运行及发展奠定稳定基础。

关键词：输电线路;杆塔结构;优化设计

1输电线路杆塔建设发展的现状分析

国内输电线路杆塔生产制造单位主要分为以下两种类型。第一，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，在生产能力和加工能力方面比较低下，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。第二，大型国营生产企业。这些企业一般由电力部门指定的生产厂家，其生产实力要较手工生产企强一些，但是也仅仅是达到80年代的生产技术水平。因此，目前还是应从国外引进先进的生产技术和生产设备，这样可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架空输电线路杆塔设计问题分析

2.1杆塔结构型式的选择

在选择架空输电线路杆塔结构时，应该在这其中考虑到所获得的经济利益是否合理，是否和成本投入成正比。通常，人们都会使用拉线塔，因为这种杆塔被业内人士认为是架空输电线路杆塔结构中最能够获得经济收益的结构。但是，这种输电线路杆塔并不适用于山区，大多都是使用自立式铁塔进行替代。目前，我国多以拉线塔为主要的杆塔结构型式，以自立式铁塔为辅。拉线塔具有多种形式：第一是绝缘支持式杆塔，但其成本投入较大、制造难度较高，应用较少;第二是拉线-拉索杆塔，其最大的优点在于能够紧凑线路、有效缩小相间距离，特别适合用于特高压线路工程，最早用于美国、加拿大等国家，但其缺点就在于杆塔的占地面积较宽;第三是拉V塔，广泛应用于超高压线路中。而常规自立式铁塔也分为双回供架铁塔、单回线路自立式铁塔两大类，但是由于机械强度很高，故很容易出现故障。

2.2杆塔强度问题

杆塔的强度会受到很多因素影响，主要有杆塔制作材料和受力形式等方面，为了能够让输电线路在运行时更加稳定、持续输电，就需要保证输电线路杆塔的强度符合要求。就经济性、强度条件而言，输电线路杆塔多采用环形截面混凝土构件，不仅能够保证施工质量，而且并不需要大量的材料，具有较高的强度，但在施工过程中，必须要对钢筋进行张拉处理，这样才能够保证输电线路杆塔的使用效果。

3输电线路杆塔结构优化设计研究

3.1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。

3.2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。

3.3输电线路杆塔头结构的优化选择

塔头结构选择及设计是输电线路杆塔中较为重要的组成形式，在羊字形杆塔结构整合中，其塔头的质量较轻，而且在工作中的支撑能力相对容易。因此，在结构优化分析中，工作人员需要选择羊字形的塔头，而且在输电线路杆塔刚度较强的背景下，工作人员需要及时选择转角塔，这种杆塔的承受力较大，而且适用性相对较强。

3.4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。

4未来杆塔结构设计的发展分析

4.1荷载取值

我国目前对于杆塔风荷载的取值和计算，主要为静力风荷载，而对于动力风荷载，还没有形成系统的理论。对于覆冰荷载的研究，则因为地域跨度大、地形条件复杂和气象资料收集不够充分等原因，仅仅是根据运行经验和数据推论来进行经验性的取值。因此，对于杆塔风荷载的研究和取值，尚需更进一步的研究和论证。

4.2节点构造的计算方法

我国目前的输电线路杆塔与国外的相比，除了性能、材料、设计理念等与国外有很大差异之外，在重量和体积方面也都较为偏重和偏大，同时，在节点构造上也存在着不小的差异。目前，在影响杆件承载能力的几项因素当中，对新性能节点、新材料还有节点构造等几方都还需要做出更加细致的研究，使其进一步的完善。

4.3设计软件的应用

目前，我国所使用的线路杆塔结构设计软件还存在一些缺陷，致使许多先进的研究成果和优秀的经验无法得到有效运用。未来输电线路杆塔的设计、运行和维护等工作，将朝着“数字电网化”的方向发展。在这方面，我国的电力系统还具有很大的发展空间。

5结语

总之，杆塔作为输电线路的重要的组成部分，它的设计和安装对整个输电线路都有着十分重要的影响，一点小的失误都有可能造成比较严重的问题，那不仅会对我国各项的经济发展会造成影响，也会对电力事业的发展有一定的阻碍，甚至会对人们的生命安全造成一定的威胁。因此，在架空高压电输电线路工程项目优化中，需要架空输电线路的杆塔结构，架空输电线路结构设计的整体质量，保证电网线路设计的经济性、可靠性及安全性，为电网的安全结构优化整合提供支持。同时，在输电线路杆塔结构优化设计中，也要满足因地制宜的项目设计结构，保证杆塔结构质量的可靠性、稳定性及科学性，满足电力系统运行的安全性及稳定性，提高输电系统运行质量。

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王久阳（1994.02.16—），性别： 男 ;籍贯： 辽宁省锦州市凌河区杏花里;民族 汉;学历： 大学本科;职称： 助理工程师;职务： 班员;研究方向：电气工程;单位 ：国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司;邮编： 125000。