架空输电线路铁塔结构与基础设计

刘梓彤

摘要：在我国现代经济社会发展水平不断提升的背景下，电力系统在设计与运行过程中所依赖的基础条件也发生了相应的改变。作为我国当前电力供应的基础保障性设施，架空输电线路在电力供应系统中所发挥的作用是非常重要的。但结合我国电力行业实际情况来看，企业目前仍然是电力供应的主要对象，因此，在电力供应经济改善方面的需求仍然是非常明确的。在对架空输电线路铁塔的设计中，除需保障铁塔结构的安全、稳定以外，还需综合考虑设计的经济效益。在目前已发生的各类输电线路安全事故中，因铁塔结构设计不合理所致事故的比例是非常高的。因此，为提高架空输电线路运行安全性和稳定性，做好对铁塔结构与基础的设计、优化工作有着非常重要的意义与价值。

关键词：架空输电线路;铁塔结构;基础设计;窄基铁塔

引言

目前，架空输电线路一直都在电力供应系统中发挥着越来越重要的作用。从中国经济发展的情况来看，企业正对电力供应方面提出更高的要求。在针对架空输电线路进行设计的过程中，一方面要能够保证整个铁塔的安全和稳定，另外一方面还需要保证铁塔投入过程中产生的经济效益。但是目前这国架空输电线路在设计的过程中还存在着诸多问题，进而也会导致各种类型事故的发生。因此尤其需要结合目前架空输电线路建设的实际情况找出目前输电线路设计中的不合理之处，以便能够更好地提高整个架空输电线路的安全性和稳定性。

一、架空输电线路铁塔结构设计

不同类型的铁塔其架空输电线路的结构设计不尽相同，其具体的结构设计如下：

1.1窄基铁塔的结构设计

依据横担以及铁塔支架的通用程度可以采用以下两种类型的结构布置方案：（1）可以将窄基铁塔的塔头区域设置为垂直的形式，对口宽进行固定，塔身开始逐渐起坡，其铁塔的整体高度与底部的宽度参数设置一致，不考虑输电线路回路数量划分的影响;铁塔横担具有良好的通用性，铁塔中所设置的横担数量要根据架空输电线路中实际的回路数量进行有针对性的设计。（2）铁塔塔身与塔头均按照要求设置一定的通用坡度，铁塔的总高度与铁塔的上口和底部宽度保持一致;横担设置成固定形式不进行通用设计，根据导线的数量可以分为单导线回路和双导线回路两种不同的形式。

1.2宽基铁塔的结构设计

根据铁塔中导线回路数量的不同可以采取不同类型的结构设计方案。其中，对于使用单导线回路的铁塔，其结构布置具有“上”字型的特点;对于使用双导线回路的铁塔，其结构布置上具有鼓型的特点。

二、架空输电线路铁塔结构设计优化

为了确保架空输电线路铁塔结构的设计优化具有一定的针对性，在进行结构优化设计的过程中，必须要严格遵守以下三条基本原则：（1）在进行铁塔优化设计的前期，要对铁塔施工沿线的水文条件、地质条件和气象条件进行系统全面的调查研究;（2）要根据铁塔位置的要求制定科学合理的杆塔位置排定，也就是在铁塔线路通过作物林区域时不砍伐通道。若距离铁塔的垂直距离不满足要求时，可以对距离过短的个别部位进行一定的修剪，以距离符合要求为止;（3）要对架空输电线路沿线主力杆塔造影进行一定的优化设计。

2.1强化架空输电线路铁塔基础

根据架空输电线路杆塔基础材质的不同，可以将杆塔基础分为：钢管杆、水泥杆以及直立式铁塔三种不同的类型。一半分为原状土基础和非原状土基础。具体根据现场地质情况、环保要求、综合造价等因素基于使用全寿命周期综合考虑设计。

在进行铁塔基础的设计工作时，最重要的就是要确保铁塔的整体安全，这就需要对铁塔基础的整体受力性能进行全面的分析。对于新设立的铁塔基础，其受力计算的基本前提是铁塔基础位置处地基基础的承载力符合设计的要求。若对于淤泥质土和淤泥的铁塔地基基础，要结合地基的实际情况，重新进行铁塔基础的设计工作。

要想做好架空输电线路铁塔基础的优化设计工作，要将铁塔实际施工的条件、杆塔形式以及线路沿线的地质条件对铁塔稳定性所造成的影响进行充分的分析研究，对于不符合基础要求的因素，要采取有效的改进措施，进而最大程度的减小不利因素所造成的影响，在最大程度上确保架空输电线路铁塔结构的基础稳定性和位移允许性。

2.2适当降低架空输电线路铁塔接地电阻

在架空输电线路铁塔的高压输电线路中，其接地线路的电阻大小与线路的耐雷水平呈反相关的关系，所以，为了尽可能的提升高压输电线路的耐雷程度，在进行架空输电线路铁塔的基础设计时，要充分考虑各个基杆塔处土壤电阻率的平均值，进行有针对性的设计，进而对杆塔的接地电阻大小进行有效的控制。在对铁塔基础设计进行优化的过程中，可以采取的有效处理措施如下所示：

1）当铁塔杆塔所处的位置处，其周边能够进行有效的水平放设，那么要充分结合实际情况采取水平外延接地的对策。通过这样的优化设计，不仅能够有效地控制冲击性接地电阻的大小，而且还能对工频接地电阻进行有效的降低。

2）要结合所选用铁塔结构的基本情况，可以将接地极的埋设深度进行适当的增加，根据就地原则的要求可以适当增加垂直接地极的数量。

3）当铁塔杆塔位置处的地质条件比较特殊，导致土壤电阻率水平受到嚴重的影响，则可以在铁塔的基础设计中采取有效的处理措施，向土壤中加入适量的木炭以及酸、碱性物质等，进而有效地改善土壤的电阻率水平。

4）在铁塔基础的适宜位置进行合理的降阻剂敷设，进而对杆塔处的接地电阻进行有效的控制。

2.4优化输电线路基础路径和塔型搭配

架空输电线路铁塔的线路走廊宽度主要是由风偏、安全距离以及塔头尺寸这三个因素的影响。其中，铁塔的安全距离较为固定，一般不会发生较大的变化，因此，为了有效地控制架空输电线路走廊的宽度就要对风偏和塔头采取有效地控制措施。依据铁塔实际的施工经验，采取固定挂点的直线式杆塔和固定跳线的耐杆塔，就可以对导线风偏和塔头尺寸进行有效的控制。

三、结束语

铁塔的结构和基础约占整个架空线路本体造价的60%左右，因此一直在架空输电线路的设计过程中占据着非常重要的地位。架空输电线路设计的结构和质量将会关系到整个架空输电线路投入运营之后的经济效益。在分析了输电线路基本结构、输电线路铁塔结构设计的关键环节、评定输电线路的主要方法和优化架空输电线路的基础与铁塔结构的基本措施几个环节之后，主要结论如下：在进行架空输电线路设计的过程中，尤其需要不断地完善和优化铁塔与基础设计的要点，将铁塔结构及与之连接的基础有效配合，只有这样才能让铁塔架空输电线路在运营的过程中发挥出更好的功能，从而保证架空输电线路更加安全和稳定的运行。

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