高压输电铁塔结构优化设计方法研究与应用

江西恒能电力工程有限公司 张 松

随着我国经济的发展，有必要对塔的施工进行改进，我们必须做好每一步，从分析了解现代高压输电线路塔的设计对塔架进行结构优化，完成整个工程。此外，国内外对电力设施建设的关注也越来越多，现阶段，输电塔和电网建设是国际社会关注的问题困难，特别是在人口密集地区，建筑能源结构不仅要影响人们的正常工作和生活，而且要保持一定的距离。因此，在美国、日本等人口相对集中的发达国家和地区，电网建设、高压输电铁塔建设、多回路高压选择同一塔的高压输电塔。本实用新型与多回路塔相比，适用于土地资源稀缺的经济发达城市和地区。

1 优化塔身结构设计探析与思考

随着社会的进步，城市能源网络的建设越来越受到人们的重视。例如，目前的能源网正在进行全面的设计。传统电网只能在输电塔之间使用电能，有些输电塔可以安装多个屋顶。从回路的角度来看，传统的设计思想是输电线路的设计思想。然而，随着信息技术的飞速发展，一些材料具有比传统材料更先进、更高效、更安全的因素。此外，新输电线路的最大优点是设计简单、科学，降低了输电带来的安全风险，提高了输电的安全性和准确性。在塔身设计过程中，线路清晰，降低了难度因素，既提高了工程效率，又保证了安全。此外，随着近年来互联网的发展，能源网络不再仅仅依靠塔楼传输能源，甚至可以利用互联网对能源网络进行控制。现在可以通过互联网充电，虽然互联网可以提高能源网络的效率，但能源网络的基础设施也需要塔楼的支持。因此在设计塔架结构时必须充分考虑安全因素、技术因素、质量因素等。此外，塔的设计还必须考虑平衡以及抗冲击能力等因素。此外，塔的设计必须符合一定的物理原理和建筑设计原则，初步设计必须现场勘察，塔的设计不应只注重对结构设计，也对建筑材料的选择[1]。

1.1 有效途径

斜塔材料的设计本文认为，减少塔身倾斜材料的主要方法是选择和测量能够抵抗外部荷载弯曲力矩地倾斜材料的长度。在这种情况下，荷载报酬对材料的弯曲功能有影响，即材料与倾斜面之间的角度受塔身结构严格标准的约束。在设计过程中必须选择一些材料，并且必须检查水平面与塔体之间的特定角度。网络管理一般在30度左右。该设计的一些缺点是只考虑了一侧的水平腿约束，没有充分考虑塔的维护能力。塔身设计中应考虑以下因素：首先，塔的类型，在此基础上必须考虑材料的选择要求，除准确计算塔身长度外等，最终了解塔的承载力。在塔体斜材布置方法中，无论是采用双斜料，还是采用斜截面材料，或采用双斜分料截面的性质，是选择斜排列的材料为K形，或斜交叉的材料，或足够的反排列的材料为K形等，同时，应选择什么样的位置等。因此，在作出正确的决策之前，所有这些都需要精确的比较，这有助于塔的建造。

1.2 具体方案

为了减少基础材料和基础能力的消耗，仅有的500kV单回和大型装载塔基于大量大型塔架。随着500kV左右的双回线在同一杆塔中并联，越来越多的方式将被采用，如塔身大、塔身厚、塔座大等。最近，一个项目是与一条双500kV输电线路在同一个杆塔中的项目。由于施工材料是公司最弱的，因此航站楼塔身的适当材料高度倾斜，造成经济损失。后来，增加了隔墙板支撑材料的施工，继续研究细节，改进塔体建筑，这是非常重要的。这种现象在中国非常普遍，此类事故的发生率相对较高，因此对塔架布局提出了最高要求。之后继续进行细节工作，改进塔架施工。同时对牵引设备提出了最高要求[2]。

1.3 具体措施

在设计过程中，通过倾斜垫保持塔体的平衡，如在节点板和塔体中间加倾斜垫，可以提高塔体的稳定性和强度。不过，由于它要求一定的水平，设计较为麻烦。为了确保节点不出现扭曲，可选择单脚铁，或单脚钢可紧固在塔体内，或双排螺栓可紧固在塔体内，以提高关键材料的加工精度。边缘方面，如塔身设计使用了“双角截蓝截面”，则可使塔体斜板节点在同一平面上共同工作。如果钢箱梁拼装平台的截面形状为“十”字形，可直接使用普通钢板的弯曲方式。而如果塔体的主体材和斜材均为钢质结构，在设计上则是十字形的，即既合乎热力学原理，又可使整体构造更加新颖。有很好的视觉效果。由中国人设计的500kV双回路钢管铁塔主要是在今年设计的，通过过载试验和全工况试验，设计人员可以选择供参考。然而，由于钢管塔的施工成本比其他塔高，可以采用角钢塔，也可以采用角钢塔。

2 在国外的应用

在一些欧美发达国家，电力建设处于世界前列。以德国为例，该国能源工业发展迅速，电力线路越来越多，该国最大的电压已达到380V。这主要是由于德国土地面积小。因此，为了提高土地资源的使用率，有的放矢，高效利用土地资源，国家规定，如果必须修建电力走廊，同一塔中的线路必须修建两条或两条以上，但德国的高压线路基本上是同一塔中的四倍。同一座塔的线路应修建四次以上，线路较多。在所有能源建设中，同一塔中的运输占了很大一部分投资，约占25%。对日本来说，地面空间越窄，即使在受力条件下，带塔多回路电力线路的建设也比较普遍，而电压在110V以上的线路是带塔的四倍，同样，带塔多回路电力线路的建设500kV以上高压线路带杆塔的情况很少，但实际施工中经常可以看到带杆塔8回路的线路施工。

3 输电技术的应用原则

高压直流输电建设已具备了输电容量大、电压等级长的优点，已步入了特高压范围内，对国家电网的大规模建设、安全平稳运营将产生重大的影响，对整个电力系统的安全平稳运营也提出了更高的技术要求。工程建设条款根据超高压直流输电工程建设，区别于传统高压直流输电工程建设的主要特征。

3.1 电力系统规划

由于在同一个塔架上建造多回路塔架的难度以及Institut电力设计有限公司的主要管理文本，因此，在施工前和同塔多圈塔架施工过程中，做好前期勘察工作十分必要，还应注意保留较多线路，以便于随后的地区网络改造，并满足能源网络的发展需求。

3.2 现有电网资源

成本是电力部门和市政部门必须考虑的关键问题之一，以最大限度地节约成本，提高效率。目前，电网建设的主要问题是年费用，同塔多回路塔的电网建设需要花费大量的资金，成本能源投资可以带来更高的经济效益和社会效益，需要加以考虑。因此，有必要充分利用现有网络资源，节约成本，提高效率。在不影响电耗和正常生产生活的前提下提高管道输送能力，节约成本。

3.3 城市建设规划

城市发展和人民生活工作意味着能源供应充足，重组和更换能源网络不会影响人们的正常工作和生活。所以随着城市的快速发展，输电必须跟上城市发展的步伐。因此，在人口稠密、土地资源稀缺的城市中，从同一塔楼上建造多圆塔具有十分重要的意义[3]。

4 技术经济指标

4.1 铁塔基础材料成本费用

在供电线路铁幢的建设中，一般都必须考虑基础成本，即除了铁幢的基础材料成本，还有电缆、钢材和混凝土等的应用。而塔式选材规范也多种多样（三管塔、法兰连接单管塔、连接单管塔、角钢塔、桅杆电缆）。因为电网本身的结构特点，同一电路下的电网施工成本超过了传统电网。也因此，在同一威海市塔山中的多圈结构的复杂性更大，需要更多的基础材料。在通常情况下，同塔高压铁塔的施工规模很大，基础线路材料成本也超过了普通的输电高电压铁塔。

4.2 电气材料成本费

本实用新型涉及一种电铁塔结构，其电铁塔结构的材料成本与传统电铁塔结构的材料成本相同，铁塔构件采用热轧钢板Q345B、Q235B等热轧材料，钢板采用Q345、Q235钢。然而，由于杆塔本身的特殊性，在线路施工过程中，线路绝缘子是在传统线路的基础上使用的。在同一座塔的施工中，电气材料、电线和通信线路的使用情况基本相同。因此，在电气材料成本方面，同一塔多回路塔与传统回路塔的施工成本相同。

4.3 施工费用

与传统的线路相比，电路铁塔施工难度较大，对施工队伍和施工人员的技术水平要求也较高，现阶段我国同塔多回线路施工经验相对较少，因此同塔多回线路的造价也相对较高。

4.4 征地费用

由于线路杆塔的设计要求是以占地为基础的，在土地资源稀缺的地区使用同一线路杆塔是不可能建成的。人口密集地区的能源网络越来越多，因此，传统的塔架线路被同一塔架中的大量电路所取代，这在大型项目中可以看到，同塔多回路的土地购置成本要比传统的线路低。

5 铁塔设计

5.1 铁塔荷载

铁塔荷载是指在同一座塔中的多回路塔的功能，包括自然条件、人为因素和能量消耗。设计过程充分考虑了塔楼所在区域50年内不同的自然条件和可能的人为因素。正常情况下，同一杆塔中多条回路的使用寿命至少为50年。在施工过程中，施工队以适当的资质负责施工。

5.2 日常运行

在日常电力运行中，一般情况下主要分为三种：一种涉及风速，不结冰，不断线；另一种是相对风速，冰，线不会断裂；另一个是最低温度，没有冰，没有风，没有断线。

5.3 断线

输电线路断线原因可以分成两类：一类为塔吊线断开，环境温度约为-5℃，结冰，若无风影响计算，在同一输入线圈中，断线时无导体，地导线连续，但断开时无导体不能破坏它。另一个张力塔断线，温度也是-5℃，无冰，也无风，在同一个输入线圈中，可以切断了所有的地线圈，连一根也切断了任何一条。所以，在不同的塔，断开情况也有所不同。

5.4 不均匀荷载

同样，这两座塔，悬垂型杆塔和耐张型杆塔在相同的条件下，受力也不同。根据架空线路，在-5℃时，随着覆冰不均匀，风速相同，两侧覆冰计算不同，第一类塔导体纵向不平衡应力最大为10%，第二类塔导体纵向不平衡应力最大为10%；在同一塔的情况下，不平衡张力为使用张力的30%。这说明第二类塔的非均匀荷载较大。因此，应考虑地线间的不平衡应力，即塔的最大承载力。

5.5 安装

悬垂型杆塔安装和荷载有两个主要考虑因素。一是影响电线、地线及相关物体的负荷。包括各种钢丝绳的重量及使用工具，如起重荷载，运行时考虑的动模量为1.1；其次，各种钢丝绳的锚索作业。在实践中，总结了锚索的竖向受力分量和地面线的重力和附加荷载，即悬点的竖向荷载量，而钢丝绳的纵向受力而地应力和锚索张力是混凝土纵向不平衡应力的取值[4]。

耐张型杆塔的安装主要考虑导线、接地线荷载、锚索、锚索、接地线和耐张导线的安装。需要注意的是，导线电压平衡值与标准值相同，按30kN计算，接地光纤必须满足5kN标准。

牵引绳与地面之间的夹角通常小于20°。在计算导体的窄电压时，将考虑初始长度和导体误差、接地电缆和吸引力等因素。在同一塔四圈能量线的建设中，必须先修建接地电缆，然后采取进一步的施工步骤。

6 结语

当前，随着社会经济的快速发展，能源在我们的日常生活中越来越重要，电力基础设施建设在我国显得越来越重要。许多问题在中国没有得到解决。在投资等方面所占的比例相对较大，已成为我国建设交通干线的关键。输电塔本身的设计要求设计人员在设计时必须考虑到塔身的新材料，以质优价廉的方式施工，保证不浪费资源和成本，它能保持高负荷能量，使输电线路的建设安全、合理、经济，从而优化输电塔的结构设计，满足基本的能源建设要求。促进中国电力的可持续运行和部分电网的安全运行，这关系到中国电力的发展和人民生活的舒适，因此输电塔的结构设计和应用对我国未来的能源消费具有重要意义。