110kV电缆终端塔支架平台设计改进

刘强

摘要：本文旨在对110kV电缆终端塔支架平台的设计进行改进。通过对已有设计方案的评估和分析，发现存在一些问题和潜在风险，包括支架平台的设计缺陷以及现有设计在实际应用中存在的问题。为了解决这些问题并提高电缆终端塔支架平台的性能，本文提出了110kV电缆终端塔支架平台设计改进方案，使得110kV电缆终端塔支架平台在结构强度、稳定性和安全性等方面都得到了显著的提升。

关键词：110kV；电缆终端塔；支架平台；设计改进措施

随着我国电力事业的快速发展，高压电缆线路在我国得到了广泛的应用（如图1所示）。110kV电缆终端塔作为高压电缆线路的重要组成部分，其支架平台的设计直接影响到电缆终端塔的安全、稳定运行。然而，现有110kV电缆终端塔支架平台在实际应用中存在一定的问题。为解决这些问题，需要对110kV电缆终端塔支架平台进行设计改进研究，为我国电缆终端塔支架平台设计提供新的方向。

图1 110kV电缆终端塔

一、110kV电缆终端塔支架平台现状分析

（一）现有支架平台的设计缺陷

110kV电缆终端塔支架平台，作为电力系统中至关重要的基础设施之一，肩负着支撑和固定电缆终端设备及导线的重任，为确保电力输送的安全稳定奠定坚实基础。然而，在现有设计中尚存在不足之处，有待深入探讨与优化改良。

当前的支架平台承载能力尚待提升。随着电力负荷的持续攀升和输电距离的不断延长，电缆终端塔所承受的负荷亦在逐步增加。然而，现有的支架平台设计未能紧跟需求，无法满足新的负荷标准，从而导致塔体挠度过大，潜在安全隐患不容忽视。

现有支架平台的材料与施工工艺均有待提升。鉴于电缆终端塔所处的特殊环境以及所承受的力学压力，选用适宜的材料与施工工艺，对确保支架平台的稳定性与可靠性至关重要。然而，现行设计方案对材料性能的考量不够充分，从而导致平台易变形和出现电磁感应等困扰，进一步影响整个电力系统的稳定运行。

另外，现有支架平台的维护和管理也存在问题。维护支架平台是确保整个电力系统正常运行的重要环节，需定期检查、清理和修复。然而，设计上的缺陷导致实际操作困难，加大了维护工作的难度，同时也埋下了安全隐患。除此之外，管理规范的缺失以及人员培训的不完善，使得维护工作成效不佳，难以做到及时发现并解决潜在问题。

（二）现有设计在实际应用中的问题

现有设计在承载能力方面存在瑕疵。由于电缆终端塔支架平台的结构设计缺乏充分的强度分析和实测数据支持，使其承载能力相对较低，难以满足电力系统在高负荷运行时的需求。在长时间高负荷运行状况下，电缆终端塔支架平台容易出现变形和破裂，进而导致电力系统供电中断和安全隐患的出现。

现有设计在材料选择方面存在疏漏。部分电缆终端塔支架平台所采用的材料的规格选用较小，强度与耐腐蚀性能较为薄弱，难以应对恶劣环境和气候的变化。同时，钢性不够容易导致材料受力后变形，进而削弱整个电力系统的可靠性与安全性。

现有设计在安全性方面存在隐患。部分电缆终端塔支架平台的固定连接结构设计不够稳固，难以承受突发强风、地震等自然灾害的冲击。在极端天气条件下，电缆终端塔支架平台容易出现倾斜、倒塌等安全事故，对周边建筑物及人身安全构成威胁。

现有设计在施工和维护方面存在不便之处。电缆终端塔支架平台的设计未能充分兼顾施工与维护的便捷性，从而使得维修过程艰巨，维护成本高昂。部分塔支架平台的结构设计过于复杂，且缺少必要的防护设施，给维护人员带来了一定的安全风险。

二、110kV电缆终端塔支架平台设计改进方案

随着城市对电力系统的要求不断提高，近年来出现了将电缆直接安装在铁塔上的需求。然而，随着电缆数量的逐年增加，电缆终端塔在运行过程中往往会面临各种问题。面对这种情况，必须对电缆终端塔的支架平台进行优化改进[1]。

（一）承载能力的提升

通过对塔支架进行结构优化和强度计算，全面评估其承载能力，增加支撑结构，进而提升整体强度和稳定性。同时，选用更高强度的钢材，如Q420或Q460级别的钢材，以增强支架平台的承载能力。在设计过程中，充分考虑风压、地震等外部荷载因素，确保支架平台在各种环境条件下都能承受各种力的作用，彰显出强大的稳定性和适应性。

可以适当增加钢材的使用量。通过在结构中拓展钢材截面积，塔支架平台的强度与承载能力将获得显著提升。此外，选用高强度钢材将有助于进一步增强塔支架平台的抗压性能和抗震稳定性。

改进塔身结构。可以采取更为精妙的结构设计，如加大塔身板厚度、布置加固筋等策略，全方位提升塔支架平台的整体刚性与稳定性。通过精良的构造调整，增进抗弯强度与抗扭刚度，使塔支架平台得以更好地抵御狂风、地震等自然灾害带来的外力冲击，确保电缆系统稳健运行。

还对连接部件进行优化设计。通过采用焊接、螺栓连接等方式，提高连接部件的紧固性和稳定性，避免连接松弛或断裂导致的安全隐患。此外，选用高强度螺栓和紧固件进行连接，可以有效提高连接部件的承载能力和耐久性。

还需考虑环境因素对塔支架平台的影响。根据具体使用场景，对支架平台的设计进行考虑，如在沿海地区需要采取防腐措施，以防止高盐雾气候侵蚀对支架平台材料的影响。

（二）改进支架平台结构

为了进一步提升110kV电缆终端塔的支架平台设计，需要在现有设计基础上进行了改进。首先，针对容易变形的杆件，要将其更换为更大规格、更高强度的角钢。这样可以增加杆件的稳定性和抗变形能力，确保电缆终端塔的整体结构保持稳定。

其次，可以增设一些崭新的辅助杆件与节点板，以提升连接强度和支撑稳定性。这些辅助构件与节点板能够高效地分担荷载，增强承载能力，进而降低杆件的变形概率。同时，它们还具有一定的支撑功效，确保电缆终端塔在遭受压力时不会出现过度形变，使其始终保持稳固姿态。

为了确保设计优化方案具备可行性与安全性，必须展开全方位的结构剖析及强度核算。通过模拟各种载荷条件下的力学性能，以验证设计优化方案的实效性。在此基础上，选择适宜材料，并对之实施预应力处理，进而升华电缆终端塔的负载承受能力与抗变形特性。

此外，为了保证设计改进方案的可持续性和适用性，还要关注杆件的可制造性和可维护性。在杆件的制造过程中，合理安排工艺流程，以确保生产效率和杆件质量的同时，尽可能减少资源浪费和环境污染。在杆件的维护过程中，采用标准化的检修方案，定期对电缆终端塔进行检查和维护，保证其长期稳定运行。

      

                               某电缆终端塔局部图

（三）改进材料选择

改进材料选择要考虑到环境因素。由于电缆终端塔有可能经受高温、低温、潮湿等恶劣环境条件，所选材料需要具备良好的耐候性和耐腐蚀性。一种优选的材料是镀锌钢，其具有出色的防腐蚀性能以及较高的机械强度，能够有效抵御腐蚀和破坏，并有助于塔支架平台的稳定性。

充分考虑关键部位的材料选择。在电缆头及电缆的四周，常规的钢材容易导致电磁反应，会产生涡流使电缆发热，甚至烧坏电缆，故关键位置需选择无磁材料如铜板、不锈钢、铝合金等材料，避免出现安全隐患。

改进材料选择还要关注能源效率。在进行材料挑选时，应倾向于那些能在生产和使用过程中降低能源消耗的种类。譬如，采用轻质高强度的复合材料，不仅能够减轻材料重量，降低运输过程中的能耗，还能减小所需施工设备的规模。

改进材料选择还要兼顾成本因素。在确保质量和性能的前提下，应选择价格适中的材料，以保证项目的经济可行性。此时需进行充分的市场调查和供应商评估，寻找最佳的性价比。
（四）电气连接与接地设计

1.接地系统的优化

接地系统是电气设备中至关重要的一环，它能在故障时刻确保设备顺利放电，全方位守护使用者的生命安全。在110kV电缆终端塔支架平台设计过程中，为了更卓越地优化接地系统，可以采纳以下几点策略：

首先，可以通过增加接地体的数量和改进接地体的材质，提高接地的效果。使用导电性能好的材料，并合理布置接地体，可以降低接地电阻，提升接地的可靠性。其次，通过加强接地系统的监测与维护，确保接地系统处于良好的状态。定期检查接地体的连接情况和接地电阻的数值，及时发现并修复接地故障，保障系统安全运行。另外，在接地系统设计中，我们还应充分考虑周围土壤的导电情况，选择合适的接地方式。根据土壤电阻率测量结果，采用合适的接地形式，可以有效地降低接地电阻，提高接地系统的可靠性。

2.电气连接的可靠性保障

电气连接作为电缆终端塔支架平台的核心要素，其稳定性和可靠性对于整个系统的正常运行具有举足轻重的作用。在110kV电缆终端塔支架平台的设计过程中，为了进一步提升电气连接的可靠性，可以采取以下优化措施：

第一，可以选用高质量的电气连接器和导线，确保其耐久性和稳定性。具有良好导电性能、防腐蚀性能和抗振能力的电气连接器能够减少接触电阻、提高导电效率，并在恶劣的外界环境下保持连接的稳定性。第二，对电气连接进行充分的防护，采取适当的接头盒、绝缘保护套装等措施。这些防护措施可以有效地防止外界因素对电气连接的破坏，如水分、灰尘、震动等。第三，在电气连接设计中，还需要严格按照相关的安全标准和规范进行布线和固定。合理设计电气连接的走向和布线方式，避免导线的过长和交叉，有利于减少电气连接的损耗和故障率[3]。

（五）减少电缆沉降

为了改进110kV电缆终端塔支架平台设计，需要进行针对塔段电缆地基土壤的处理，以阻止电缆下沉带来的平台上附加力的增加。首先，需要进行一系列土壤测试和分析，确定塔段电缆地基土壤的物理和力学性质。根据测试结果，我们可以选择合适的土壤处理方法。

一种常见的方法是提高地基的强度和稳定性，以减少电缆下沉带来的附加力。这一目标可通过向土壤中注入加固材料，如水泥与灰浆，来填充间隙，提升土壤密度实现。在加固材料注入后，需保证充足的固结时间，以确保地基的稳定性能得到巩固。另一种策略则是运用抗下沉材料，如专用的隔离层或土工格栅。这些材料具备卓越的抗压性能和较低的下沉速率，能有效减轻电缆下沉对平台的影响。在挑选抗下沉材料时，还需兼顾其耐久性、可持续性和环保特性，并确保其符合相关规范与标准。

此外，为确保电缆地基土壤的稳定性和均匀性，可以运用土壤固结与加固之策。这包括向土壤中融入强化材料，如玻璃纤维或钢筋网格，以提高土壤的强度与刚度。如此一来，便能高效地将电缆下沉所产生的应力予以分散，同时减轻对终端塔支架平台的影响[2]。

结束语：

总之，110kV电缆终端塔支架平台设计改进的研究，对于提高电缆终端塔的安全性、可靠性和稳定性具有重要意义。通过不断优化设计方案、提高材料性能、引入智能化技术等手段，努力实现电缆终端塔与环境的和谐共生，为我国电力行业的发展贡献力量。

参考文献：

[1] 方祺. 110kV电缆终端塔支架平台设计改进相关措施分析[J]. 科技创新与应用,2014(32):169-169.

[2] 刍议110kV电缆终端塔支架平台设计[J]. 大科技,2020(19):50-51.