陸佳

摘要：隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，架設(shè)高壓或超高壓輸電線路已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。輸電線路是整個(gè)供配電網(wǎng)絡(luò)的主要組成部分，它將電能從偏遠(yuǎn)的山區(qū)輸送到城市電力負(fù)荷區(qū)，是整個(gè)工業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展的大動(dòng)脈。由于高壓輸電線路工程施工環(huán)境的多變性和特殊性，如何依據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的圖紙，保證整個(gè)工程的施工質(zhì)量和進(jìn)度，是整個(gè)工程施工的要點(diǎn)。但在實(shí)際施工過程中，工程設(shè)計(jì)圖紙有時(shí)與實(shí)際施工狀況有所差異，就必須根據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)的更改方案，保證工程施工的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：輸電線路;鐵塔結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);現(xiàn)狀;優(yōu)化措施

一、國(guó)內(nèi)輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

最近幾年，我國(guó)電力設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)出了很多種形式的塔桿，雙回路直線塔就是其中的一種重要形式，在這種方式的塔桿設(shè)計(jì)中是以重量最輕為主要的目標(biāo)，同時(shí)還要和滿應(yīng)力電算程序進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，同時(shí)還要采用各種方法對(duì)其集合布置進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，這種新型的塔桿形式也有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益，相關(guān)的研究也表明電力傳輸?shù)穆窂皆街苯樱U自身的重量也就越輕。所以在這一過程中應(yīng)該選擇合適的配置方式，這樣才能更好的保證內(nèi)部的位移和應(yīng)力的分布更為的合理，在設(shè)計(jì)的過程中一定要將各個(gè)材料的力學(xué)特征充分的利用起來，這樣才能更好的展現(xiàn)出結(jié)構(gòu)在重量上的優(yōu)勢(shì)，這些因素也應(yīng)該是塔桿設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該著重考慮的因素。

二、鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 鐵塔塔頭優(yōu)化設(shè)計(jì)

在以往常規(guī)500kV雙回路線路中，塔頭形式一般布置為鼓形。該塔頭布置形式較為簡(jiǎn)潔，傳力清晰，由于導(dǎo)線采取垂直排列方式，塔頭較高，當(dāng)有跨越要求時(shí)，為滿足電氣對(duì)地距離要求，全塔高度較高，導(dǎo)致塔身風(fēng)荷載和上層導(dǎo)地線風(fēng)荷載較大，塔材耗量和基礎(chǔ)作用力均較大。另外一種形式為雙層橫擔(dān)的V串塔型，塔頭為三角形布置方式。兩種塔頭形式的比較如下圖1所示：

鼓型塔：優(yōu)點(diǎn)是鐵塔掛點(diǎn)簡(jiǎn)單明確、由上而下受力傳遞清晰，導(dǎo)、地線的垂直荷載、水平荷載經(jīng)塔頭橫擔(dān)上相應(yīng)掛點(diǎn)傳遞到鐵塔的身部，同時(shí)走廊較窄。缺點(diǎn)為導(dǎo)線采用垂直排列，上下相之間的電氣距離要求使得塔頭較高，塔重較重，約34800.0kg。

雙層橫擔(dān)塔：優(yōu)點(diǎn)為導(dǎo)線布置采用三角排列，比常規(guī)塔頭布置減少了一層橫擔(dān)從而有效降低了塔高，導(dǎo)地線風(fēng)荷載和塔身風(fēng)荷載降低明顯，塔重較輕，約29700.0kg，而且其基礎(chǔ)作用力較小。缺點(diǎn)是下導(dǎo)線橫擔(dān)較長(zhǎng)，構(gòu)造復(fù)雜，且走廊較寬。

通過以上兩種形式的分析，同時(shí)參考已投運(yùn)的工程中的成熟的設(shè)計(jì)成果，上述兩種形式都有各自的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)。鼓塔型塔頭布置較為簡(jiǎn)潔，傳力清晰且走廊較窄;V串雙層橫擔(dān)塔，導(dǎo)線采取三角排列方式，能有效降低塔高近10m，塔材較鼓形塔降低約10%，同時(shí)其基礎(chǔ)作用力也減少12%以上，綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯。500kV線路一般對(duì)走廊的要求不高且有高跨要求，采用兩層橫擔(dān)的V串塔型對(duì)降低工程造價(jià)顯得更有意義。

2.2 鐵塔塔身橫斷面樣式分析

一般來說，高壓輸電線路所用的直線型鐵塔的塔身橫斷面樣式，有長(zhǎng)方形（即矩形）和正方形。直線型鐵塔的水平荷載（即垂直于線路方向，平行于橫擔(dān)方向）大于其順線路方向的縱向荷載，故此情況下的鐵塔塔身橫斷面為長(zhǎng)方形的樣式是正確的。但其抗縱向荷載能力較差，而方塔抗縱向荷載能力強(qiáng)。因一般500kV電壓等級(jí)的線路為主網(wǎng)電源點(diǎn)輸出線路，其安全性、穩(wěn)定性、重要性要求較高，故一般采用正方形橫斷面的鐵塔塔身。

2.3 鐵塔塔身坡度優(yōu)化

對(duì)有相同斜材形式的鐵塔身部而言，能夠?qū)ζ渲鞑暮托辈漠a(chǎn)生直接作用的是塔身坡度的變化。坡度是由塔身高度、塔身瓶口寬度和塔腳根開這三個(gè)獨(dú)立的變量確定的，即為（塔腳根開-塔身瓶口寬度）/塔身高度。當(dāng)塔頭形式和呼高確定后，塔身就是一定值，這時(shí)塔身坡度就由塔身瓶口寬度和塔腳根開來確定。塔腳根開與塔身瓶口寬度的差值越大，塔身坡度越大;塔腳根開與瓶口寬度的差值越小，相應(yīng)的塔身坡度越小。在塔身變坡處寬度一定的情況下，塔身坡度的優(yōu)化實(shí)際上就是鐵塔根開的優(yōu)化，鐵塔根開的大小會(huì)控制塔身主材，進(jìn)而影響整基塔的重量，同時(shí)還會(huì)對(duì)基礎(chǔ)作用力的大小產(chǎn)生較大的影響。塔身坡度越小，鐵塔斜材越短。同時(shí)，斜材受力也越小，斜材重量將會(huì)減輕，但鐵塔主材內(nèi)力將加大，主材規(guī)格就越大，根據(jù)計(jì)算，鐵塔主材一般要占整個(gè)塔重的40%左右，主材的大小對(duì)塔重的影響最大，因此，坡度越小塔重反而會(huì)增加。

2.4 塔身斜材布置優(yōu)化

500kV雙回路直線塔塔身較長(zhǎng)，主要受力斜材布材形式的合理與否，不但影響鐵塔本身的受力安全可靠，對(duì)鐵塔本身的重量和對(duì)應(yīng)工程本體的造價(jià)，也是至關(guān)重要的。

因此在設(shè)計(jì)計(jì)算中，也需考慮對(duì)斜材布材樣式的優(yōu)化。塔身斜材常用的布置型式有“正K型”、“倒K型”、交叉式等布置，以往單一的交叉布置型式容易使斜材產(chǎn)生同時(shí)受壓，幾種方式組合布置可以避免同時(shí)受壓情況的發(fā)生，使斜材受力成為拉壓系統(tǒng)，充分利用拉壓系統(tǒng)的受力特性（拉桿對(duì)壓桿的穩(wěn)定計(jì)算起支撐作用），可減小斜材規(guī)格，降低塔重。

三、結(jié)語

在最近幾年，我國(guó)的電力行業(yè)不斷發(fā)展，同時(shí)電力行業(yè)也成為了推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)非常重要的產(chǎn)業(yè)，但是在發(fā)展的過程中，我們也應(yīng)該看到我國(guó)電力設(shè)施建設(shè)的過程中還需要采取相關(guān)的措施，不斷的對(duì)其進(jìn)行完善，輸電鐵塔是輸電線路中的一個(gè)重要的組成部分，所以其設(shè)計(jì)的質(zhì)量也直接影響到了輸電線路的正常運(yùn)行，所以塔桿的優(yōu)化設(shè)計(jì)也應(yīng)該受到相關(guān)人員的重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]110～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50545-2010）[S].

[2]架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定（DL/T5154-2012）[S].

[3]張殿生.電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司四平供電公司）