输电线路大跨越铁塔设计

张小宁

摘要：随着这人们生活水平的提高，用电量越来越大，在大跨越的输电线路架设中，铁塔结构是保证整个线路正常运作的关键。根据输电线路的区别，不仅在设计铁塔时需要保证其能承载线路的负荷，还要尽量降低投入的成本，同时还要保证铁塔的安全性。文章对输电线路大跨越铁塔结构设计进行了探讨。

关键词：输电线路；大跨越；铁塔设计

引言

近年由于我国大范围的建设输电电网，所以对架设电网铁塔的结构设计技术也在不断成熟完善。铁塔主要是由塔头、塔身以及塔腿所构成，塔腿对于整个铁塔的稳定性有着很重要的意义，塔腿一般是由钢筋混凝土所浇筑。铁塔根据不同的需求有着不一样的形态以及不一样的作用，而且在不同地区有着不同的运用。铁塔的设计要综合构件的强度、稳定强度以及设计要求，对于铁塔的建设要在保证安全稳定的前提下，尽量节约建设费用并降低对生态环境的破坏。本文将从输电线路大跨越塔的发展历程、面临的主要威胁以及结构设计的主要技术来全面分析大跨越铁塔的建造。

1输电线路大跨越铁塔结构设计的发展概况

①输电线路大跨越铁塔结构设计的原理，与其他结构类型不同，输电线路大跨越铁塔结构可以保证高空中的稳定性，因此，重视该结构设计的原理至关重要。输电线路具有一定的重量，在进行远距离传输的过程中，输电线自身的重量及环境因素都会影响其稳定性，要想保证输电线得到有效支撑，就需要设计合理的结构。铁塔结构能够较好地改变输电线自身受力情况，在遇到较恶劣天气等环境因素干扰时，可以通过受力的合理分配减少危险情况的发生。在采用输电线路大跨越铁塔结构时，还存在一些问题，尤其是施工成本较高。该结构的施工较为复杂，在整个工程中耗时较长，导致其资金投入较高。输电线路大跨越铁塔结构的设计也需要有待加强，目前一些电力工程不能根据实际情况以及基本条件进行设计，例如一些地区的地质结构具有土层较浅的特点，所以在预埋过程时要采用浅埋方式，这样在一定程度上就会影响到大跨越铁塔结构的稳定性。这时最有效的措施就是增大基础地板面积，从而使其增加与地面的接触面积，达到提高自身稳定性的目的。②重视输电线路大跨越铁塔结构设计的必要性，在日常生活及生产过程中，电能的使用已经渗透到方方面面，我们对于电能的依赖逐渐加强，因此，要进一步促进我国电力工程的发展。首先，要从电能的生产及电能的传输两方面入手。输电线路大跨越铁塔结构是电能传输过程的研究重点，在现有的基础上，对这一设计进行完善不仅可提升电力工程的整体质量，还能节约设计所需成本，为我国现代化经济建设起到积极的推动作用。

2输电线路大跨越铁塔结构设计中需要注意的问题

2.1特大暴雪的危害

在2008年的特大暴雪灾害中，南方区域电网7541条10kV输电线路被迫停运；588条110kV输电线路被迫停运；270座110kV的变电站停运；受影响城市乡镇合计达1669个，积压的大雪使得铁塔不堪重负而倒塌。大雪落在电线上，低温导致线路上结冰，而持续的大雪会使得冰层越来越厚，对于大跨越线路的威胁则更大，从而大跨越的输电线路也受到严重影响，并使得该输电线路的用户得不到正常的供电，所以对于某些极端天气的地区，不宜采用铁塔来完成大跨越的输电。

2.2日常环境腐蚀的威胁

输电线路大跨越铁塔结构常年暴露于外界环境中，因此，日常环境腐蚀作用是设计该结构时需要注意的主要内容。输电线路大跨越铁塔结构中的主要材质是铁，这种物质具有易于氧化的特点。日常外界环境中的氧气含量较高，因此大跨越铁塔结构极易发生腐蚀，在天气条件的共同作用下，会进一步加快铁塔结构的腐蚀。被腐蚀后的铁塔，其承重能力遭到严重削弱，会导致输电线路的安全稳定性受到严重威胁。想要避免日常环境腐蚀，最常见的方法是涂漆，能够较好地隔绝铁塔周围与氧气的接触，从而保证稳定性。

2.3地震的威胁

地震是一种较为常见的自然灾害，由于地质结构和地壳的运动，导致不同地区地震时有发生。在发生地震的过程中，巨大震动将使建筑结构严重破坏，输电线路大跨越铁塔结构也会在地震中发生形变，严重时甚至发生倒塌情况。目前，我国对于地震的预测工作还有待进一步完善，想要防止地震对输电线路大跨越铁塔结构造成威胁，就要从加强铁塔自身稳定性入手，对其结构进行合理加固，使其能承受更大的振动，从而在地震中降低坍塌的可能性。

3输电线路大跨越铁塔设计

3.1合理设计塔头铰结点的位置

塔头的铰结点即为杆系结点，处理成刚性节点后虽然不会影响铁塔的正常运转，但是浪费了较多的材料。在我国的铁塔上的中间铰位置添加了平连杆，在国外平连杆的添加是多余的。三铰拱的运用可以很好的解决，不用另外添加可能会影响受力杠件的问题，只有保持铁塔结构加工图与计算图一致，才能更大限度的保证铁塔的安全性。

3.2完善曲臂传递纵向荷载

在输电线路大跨越铁塔结构的设计中，完善曲臂传递纵向荷载是首要的技术内容，铁塔结构的曲臂具有较多的功能，从实际作用来说，曲臂可以对铁塔纵向支撑部分进行压力的分担，使输电线的重量得到较好的平衡，这样不仅能有利于输电的远距离传输，同时还能保证输电过程的稳定性。这种结构设计具有较高的审美性，可以使输电线路为城市增添独特的风景。

3.3注重大坡度塔身

从理论上来说，输电线路大跨越铁塔结构的塔身坡度越小，其能够承受的压力也越高。但是坡度小将导致铁塔结构施工所需材料增加，工程成本增加，不利于电力工程的未来发展。大坡度塔身是近年来电力工程输电线路大跨越铁塔结构研究的重点内容，在安全范围之内增加塔身的坡度，既不会影响稳定性，还能节约施工材料，这对于输电线路大跨越铁塔结构的发展意义重大。偏心问题属于铁塔的核心问题，导致铁塔偏心的因素有很多，总的来说可以总结为以下四方面：第一，施工中采用单包铁接头的方式，导致主材力线偏心；第二，竹材和斜材连接不当导致的偏心；第三，主材接头的型号、规格不同引发的偏心；第四，横隔面材连接上的偏心。针对不同的偏心问题，要采取不同的解决措施。例如在第三种情况下，可以采用上下主材搭接接头的方法进行完善。

3.4地线选择

大跨越导线JLB23-380弧垂特性极好，地线按照导地线配合原则要求，其弧垂特性应更优于导线。因此，地线可以采用导电率更低的如14%的铝包钢绞线，同时可以满足海岛抗腐蚀的要求。本大跨越需要采用48芯OPGW。按照调度通讯部门的要求，需要采用2管24芯结构的OPGW。若两侧地线均采用单管OPGW-24芯结构，可以保证光纤通道更加可靠。采用双OPGW-24方案，较采用地线+OPGW-48方案增加费用不到20%，而且OPGW建设费用在整个大跨越建设费用中比重极低，因此，大跨越地线两侧均采用OPGW。

3.5曲臂传递纵向荷载

曲臂铁塔不仅可以提高铁塔的美化程度，同时也增加了铁塔的实用性。通过曲臂结构的铁塔，能够很好地平衡纵向荷载，将其传递到臂内外侧斜材，但是这种方法需要考虑的层面较多。因此设计师在设计的过程中，要考虑到各个零部件的作用，对于不能安装杆件的区域，一定要严格控制。同时在力的传导方向上，还要通过适当的杠件来保证纵向荷载的正确转移。在布置杆系时要保证其合理性，根据纵向荷载的方向进行调整。

结语

随着我国社会的发展、科学技术的不断进步，输电线路也有较大的发展空间，必然会呈现越来越密集的趋势，输电线路大跨越铁塔也会面临更大的挑战，因此必须要不断对铁塔的结构设计进行完善，开展深入研究，才能适应时代发展趋势，保证大跨越输电线路的稳定运行。

参考文献:

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[3]方成．浅谈输电线路铁塔结构设计[J]．中国建材科技，2015，（S2）.