近年來，我國國家電網(wǎng)的建設(shè)飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)也不斷完善，在這過程中，鐵塔是高壓輸電線路的重要組成部分，其設(shè)計至關(guān)重要，本文對輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了分析及探討。

　　《電力系統(tǒng)裝備》Electric Power System Equipment(月刊)2002年創(chuàng)刊，是一本面向電力工業(yè)和電力設(shè)備產(chǎn)業(yè)，集指導(dǎo)性、信息性、技術(shù)性、實用性于一體的大型綜合性月刊。經(jīng)過不斷發(fā)展壯大，已成為真正縮短電力設(shè)備供應(yīng)商與用戶間聯(lián)絡(luò)的新干線。&&雜志內(nèi)容涵蓋電力生產(chǎn)、傳輸、使用及電力設(shè)備制造等領(lǐng)域。

　　引言隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)總體水平有了很大的提高。與此同時，電力系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)計所依賴的基礎(chǔ)條件也發(fā)生了變化。輸電線路是形成我國供電脈絡(luò)的基礎(chǔ)，對用戶供電起著至關(guān)重要的作用，為了實現(xiàn)輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)效益，在輸電線路安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，以防止外部損傷，確保輸電線路安全運(yùn)行，必須適時加強(qiáng)對于輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的深入總結(jié)與研究。以下就我國輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計及工程應(yīng)用過程中常遇到的一些實際問題進(jìn)行了探討。

　　一.輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

　　輸電線路鐵塔是我國電力供應(yīng)與輸送環(huán)節(jié)必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施之一，被廣泛應(yīng)用于各地區(qū)電力輸送的主干線與分支輸電線路上，有效保證了電力輸送的安全與穩(wěn)定，也是全面保障我國現(xiàn)代電力行業(yè)供電安全的先決條件之一。在輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，設(shè)計人員只有堅持按照相關(guān)規(guī)定原則開展工作，才能保證設(shè)計方案更具科學(xué)性、合理性。

　　1.調(diào)查沿線工程地質(zhì)、水文及氣象條件

　　為使輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計能獲得較精確的沿線氣象條件。應(yīng)根據(jù)規(guī)程對觀測場、距本線路距離的要求，走訪氣象站，根據(jù)沿線氣象資料的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，參考風(fēng)壓圖以及附近已有線路的運(yùn)行經(jīng)驗確定，基本風(fēng)速、設(shè)計冰厚按重現(xiàn)期確定，110～330kV輸電先例及其大跨越按30年、750kV、500kV按50年。基本風(fēng)速離地面10米高30年一遇平均的最大風(fēng)速、極端最低氣溫、歷年平均氣溫、歷年平均雷暴日數(shù)，結(jié)合沿線現(xiàn)有輸電線路、通信線路的運(yùn)行經(jīng)驗及造成自然災(zāi)害等資料情況分析后，獲得線路的氣象條件結(jié)果表。為取得第一手線路地質(zhì)資料。設(shè)計單位可以會同線路所在地區(qū)地質(zhì)勘探部門，對沿線現(xiàn)場鉆孔取得土質(zhì)和水樣，并試驗確定地質(zhì)水文特性，也可以在現(xiàn)場進(jìn)行了靜力觸探，利用計算機(jī)繪制出各層地耐力及其他參數(shù)。依據(jù)勘探資料，確定所經(jīng)地區(qū)地貌單元，為輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計提供可靠的依據(jù)。

　　2.導(dǎo)地線和金具安全的系數(shù)

　　導(dǎo)地線安全系數(shù)不僅影響線路的運(yùn)行安全，而且關(guān)系到耐張鐵塔的荷載大小。對于同塔多回輸電線路。由于荷載巨大，所以導(dǎo)地線的安全系數(shù)選取應(yīng)更為合理。做到既能滿足輸電線路的安全運(yùn)行，又能有效控制工程投資。

　　3.絕緣配置

　　輸電線路的絕緣配合就是解決鐵塔上和檔距中各種可能的放電途徑，使輸電線路能在工頻電壓、操作過電壓、雷電過電壓等各種條件下安全可靠地運(yùn)行。考慮到多回輸電線路的重要性和停電檢修的困難，盡量減少維護(hù)工作量，延長絕緣子清掃周期，同塔多回路的泄漏比距可考慮提高一級進(jìn)行設(shè)計。同塔多回路導(dǎo)線相間距離除應(yīng)滿足《技術(shù)規(guī)程DL/T5092-1999》的計算公式，在特定的導(dǎo)線布置形式情況下，不同回路間的相導(dǎo)線可能在同側(cè)橫擔(dān)上相鄰布置，其回路間水平距離還應(yīng)比上述要求增加0.5m。

　　4.防雷特性

　　根據(jù)送電輸電線路設(shè)計手冊推薦，輸電線路遭受雷擊的次數(shù)為：N=rhT，h=hg-2f/3，式中，r為地面落雷密度;h為避雷線平均高度;T為年雷暴日數(shù);hg為避雷線懸掛點高度;f為避雷線弧垂。公式表明，輸電線路遭受雷擊次數(shù)隨著地線的平均高度增高而增多。其次是繞擊，當(dāng)?shù)鼐�保護(hù)角相同時，塔高增加20m，繞擊率增大一倍;至于反擊，同塔多回路塔高增加，鐵塔的波阻和電感隨之增大，雷擊塔頂時，沿鐵塔傳播至接地裝置所引起的反射波返回塔頂或上橫擔(dān)所需時間相對延長，電位升高值較大，因此反擊引起的絕緣閃絡(luò)跳閘率比單、雙回路高。

　　5.塔身和基礎(chǔ)

　　同塔多同路由于鐵塔的外部荷載及塔身風(fēng)壓與單同輸電線路相比，將成倍增加，鐵塔的自重、基礎(chǔ)作用力均將大幅度增加。為保證可靠性要求，多回路鐵塔和基礎(chǔ)設(shè)計可參照大跨越工程的重要工程乘重要系數(shù)的做法，對多同路結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全系數(shù)適當(dāng)加強(qiáng)。對220KV大截面導(dǎo)線的同塔多回路，為降低材料的體形系數(shù)和塔身風(fēng)壓，可考慮采用鋼管桁架結(jié)構(gòu)，對跨越塔等特殊型式也可采用高強(qiáng)度鋼材。由于多回路塔的導(dǎo)地線很多，因此設(shè)計中，可能很多結(jié)構(gòu)材料受安裝工況控制，在設(shè)計中如適當(dāng)限制施工作業(yè)工序，采用合理的施工手段，甚至加大施工臨時拉線的平衡張力，則可以有效降低塔重。同塔多回路的鐵塔和基礎(chǔ)設(shè)計還應(yīng)該遵循安全可靠的原則。

　　6.交叉跨越的設(shè)計

　　輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于跨越桿塔(跨越河流除外)應(yīng)采用固定線夾。輸電線路與弱電線路交叉時.交叉檔弱電線路的鐵塔，應(yīng)有防雷措施。另外，輸電線路跨11OkV及以上線路、鐵路、高速公路及一級公路時，懸垂絕緣子串宜采用雙串，或兩個單串。

　　二.輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)要點分析

　　輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個高壓輸電線路工程建設(shè)的核心部分之一，設(shè)計中所涉及的技術(shù)項目也相對較多，其中包括：導(dǎo)線放線、弧垂觀測、連線工程和系統(tǒng)附件安裝等多個部分。

　　1.鐵塔的基礎(chǔ)問題

　　在輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計中，輸電線路經(jīng)由各段基礎(chǔ)型式的選擇，是一個非常重要的問題，應(yīng)結(jié)合各段地形、承文地質(zhì)情況、施工條件以及鐵塔型式加以確定，并且應(yīng)在滿足規(guī)程、規(guī)范的前提下，盡可能地降低工程造價。對于運(yùn)輸或澆制混凝土有困難的地區(qū)，可采用預(yù)制裝配式基礎(chǔ)或金屬基礎(chǔ);對電桿及拉線宜采用預(yù)制裝配式基礎(chǔ)。

　　設(shè)計方案中還要正確分析鐵塔基礎(chǔ)受力，應(yīng)首先保證安全，針對軸心受壓基礎(chǔ)、軸心受拉基礎(chǔ)，分別選取不同的K值。對于新基礎(chǔ)計算的前提條件是地基承載力滿足設(shè)計要求，若地質(zhì)屬淤泥或淤泥質(zhì)土，則必須進(jìn)行重新設(shè)計。另外.通過塔和基礎(chǔ)設(shè)計的綜合優(yōu)化，以及塔身坡度方案合理，對于轉(zhuǎn)角塔，因采用單腿承臺群樁基礎(chǔ)。各腿無構(gòu)造連梁，其效果更加明顯。當(dāng)然，對基礎(chǔ)而言，樁徑和樁深也是一個合理匹配的優(yōu)化解。總之，鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足如下的功能要求：能承受正常施工和正常運(yùn)行時可能出現(xiàn)的各種工況下的荷載;在正常使用時具有良好的工作性能;正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能：在偶然事件發(fā)生及發(fā)生后，仍能保持必須的整體穩(wěn)定。

　　2.鐵塔強(qiáng)度問題

　　輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計中，影響鐵塔強(qiáng)度的因素主要有制選鐵塔所用的材料、鐵塔的受力形式及鐵塔的結(jié)構(gòu)形式。輸電線路在長期的運(yùn)行中，鐵塔作為導(dǎo)線和避雷線的支持物，必須能承受一定的荷載，且其變形必須在一定允許的范圍之內(nèi)，即鐵塔必須滿足一定的強(qiáng)度和剛度要求。環(huán)形截面的構(gòu)件較其它構(gòu)件，具有各方向承載能力相等，節(jié)省材料，便于采用離心機(jī)制造以提高質(zhì)量等優(yōu)，SEC法制備法澆制的混凝土強(qiáng)度比振搗法澆制的可提高30%。因此，在輸電線路中廣泛采用環(huán)形截面的鋼筋混凝土構(gòu)件。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件澆注前，將鋼筋施行張拉，待混凝土凝固后撤出張力，這時鋼筋回縮而混凝土必須阻止其回縮，因而混凝土受一個預(yù)應(yīng)壓力。當(dāng)構(gòu)件承載而受拉時，這種預(yù)壓力可部分或全部抵消受拉時應(yīng)力而不致產(chǎn)生裂縫，由此保證鐵塔的穩(wěn)定性和長壽命。

　　3.連線工程的技術(shù)要點

　　在輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)的整體沒計中，連線工程包括：架空線與壓接式耐張線夾的連接、架空導(dǎo)線間互連、導(dǎo)線與跳線間連接以及架空導(dǎo)線因損傷而需的壓接修補(bǔ)等。在導(dǎo)線進(jìn)線工程完成后，需將耐張桿前后的導(dǎo)線進(jìn)行連接的工程稱為跳線工程。如果是導(dǎo)線的跳線，必須滿足跳線與導(dǎo)線耐張線夾間保持良好的連接，減少接縫處的接觸電阻，防止導(dǎo)線在正常運(yùn)行工作中劇烈發(fā)熱。對于接地導(dǎo)線的跳線，則需要與對應(yīng)鐵塔的地線支架進(jìn)行完好的聯(lián)結(jié)。

　　結(jié)語

　　高壓輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量對整個電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。因此在工程設(shè)計進(jìn)程中必須嚴(yán)格把關(guān)，確保工程質(zhì)量也是為安全供電增加了一層有力的保障。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計總院.電氣系統(tǒng)設(shè)計手冊[M].北京：中國電力出版社，2007.

　　[2]趙廣林.輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點分析[J].四川電力學(xué)報2009，(3).37—38.