输电线路大跨越铁塔结构设计

肖雨桐

沈阳电力勘测设计院有限责任公司 辽宁沈阳 110003

随着社会经济的发展，人们的生活水平逐渐提高，对电力输送提出了更高的要求，其中输电线路铁塔发挥着重要作用，所以工作人员应加强对其的研究，根据施工场地的具体情况，对输电线大跨越铁塔进行合理设计，保证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，从而为电力系统的平稳运行提供保障[1]。

1 输电线路大跨越铁塔结构发展历程

我国在钢材方面较为紧缺，因此在大跨越塔建造的起步阶段，采用的是钢筋混凝土结构。这种结构有着稳定性较强、安全性较高的特点。和其他的材料相比，这种材料也需要投入更多的成本。从我国情况来看，这种材料一般在1990年之前应用较多，尤其是长江中下游平原。随着时代的不断发展，大跨越塔的要求也在逐渐提高，塔的高度也从原本的116．5m增加到了257m，电压从最初的220kV增加到了目前的500kV。通过钢筋混凝土材料建造的跨越塔，不仅有着较高的质量，而且能够长时间使用。但是这种材料的建设周期较长、占地面积大，而且对环境有一定的污染。在当前时代下，基本上已经不使用钢筋混凝土的铁塔，尤其是在部分山区，材料的运输也是一个难点，就算运输完成了，也会对环境造成较大的伤害。随着社会的不断发展，组合角钢跨越塔逐渐开始出现在输电线路中。这种跨越塔和传统的钢筋混凝土塔相比有着更强的强度，在该领域有着广泛的应用。同时，这种材料的跨越塔对环境的抵抗力非常强，对于地震等自然灾害有一定的可抗性。在1980年之后，开始出现了钢管塔。和组合角钢结构相比，稳定性和抗压性更强。虽然钢管塔的结构比较简单，但其高强度的特点也符合大跨越塔的要求。此时出现了好几条输电线路在同一跨越塔上，使其重量大大增加。即便如此，钢管塔的强度也能满足线路增加后的负荷。因此，在我国，有很多重要的线路以及多线路采用的都是钢管塔，一些重要的塔如通信塔等采用的也是这种材料。铁塔的结构有着简便、易组装、成本低的特点，在目前我国的大跨越塔上应用较为广泛。和钢管塔相比，铁塔的强度有一定不足；从成本方面看，比钢筋混凝土要高。但是，从综合角度看，是目前最适用大规模输电线路的跨越塔。铁塔在安装方面比较简单，即使在山区可以分开运输，上山后再进行安装，可行性较高。而且在建造周期方面也比较短，因此目前应用较为广泛[2]。

2 输电线路大跨越铁塔结构设计

2.1 防腐设计

由于输电线路大跨铁塔长期暴露在室外，所以设计人员应积极考虑防腐材料的应用，保证所使用的防腐材料具有保证材料具有附着力强、防覆冰、耐热、耐盐雾性等特点，确保输电铁塔在湿度、盐度较高的环境中减缓金属物锈蚀、内部结构不受破坏，减少维修检修次数和维修频率。以某地的380m输电高塔为例，该塔两段单侧重量为23．15t的塔头横担组合件被缓缓吊至度标高302m，国网宁波供电公司与中科院材料所联手创建的电网新材料应用联合实验室着手将研制的新型石墨烯重防腐涂料应用到这座输电铁塔之上，根据该铁塔镀锌表面光滑度及当地施工环境，电网新材料应用联合实验室还对涂料底漆配方原料及干燥性能做了调整，得到中国工程院院士薛群基、国际腐蚀联盟执委李晓刚等多位专家的肯定[3]。

2.2 大坡度塔身

大坡度塔身的这种设计方式，能够减少大跨越铁塔建造所消耗的材料，但同时也会导致铁塔出现不同程度的倾斜。这种设计方式在实际中运用较为广泛，效果也比较好，但是塔身的弯曲也可能为铁塔带来一系列安全问题。所以在设计时，要对斜材进行相应的完善，在一些关键的环节添加支撑或者用双排螺栓对主材进行固定。此外，在钢管塔上使用大坡度塔身，虽然需要投入大量的成本，但由于其符合物理学原理，因此也有一定的可行性[4]。

2.3 合理设计曲臂传递纵向载荷

在进行输电线路大跨铁塔结构设计时，设计人员应加强对曲臂传递纵向载荷的重视，曲臂铁塔具有保证铁塔具有美观、实用等方面特点，可以分担铁塔纵向支撑部分所承受的压力，进而保证电力系统的稳定性。在此过程中，设计人员需要注意严格控制不能安装杆件的部分，运用杠杆保证纵向载荷的正确转移，如果发现问题，需要及时调整。另外，在进行塔身斜材设计过程中，工作人员应尽量运用主材与斜材直接连接的方式，减少节点板设置，延长铁塔的使用周期。对杆件的长度进行复核，从而减少包铁连接的数量，实现降低材料消耗的目的。

3 结语

依托实际工程对大跨越铁塔设计进行研究，从铁塔结构、自振周期、风振系数方面进行分析，并提出相关计算方法，得出一些设计经验。首先，考虑大跨越设计铁塔的结构型式，这是计算风振系数的基础；其次，合理选择铁塔杆件结构方案，采用正确的方法，计算出确切的振动周期，以求获得正确的铁塔风振系数，确保铁塔的可靠性。