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【摘 要】 随着我国经济的飞速发展，国民经济总体水平有了很大的提高。与此同时，电力系统运行和设计所依赖的基础条件也发生了变化。输电线路是形成我国供电脉络的基础，对用户供电起着至关重要的作用，为了实现输电线路铁塔结构设计的安全稳定和经济效益，在输电线路安全运行的基础上，以防止外部损伤，确保输电线路安全运行，必须适时加强对于输电线路铁塔结构设计的深入总结与研究。以下就我国输电线路铁塔结构设计及工程应用过程中常遇到的一些实际问题进行了探讨。
【关键词】 输电线路铁塔；结构设计；技术指标
我国电网加速建设中，铁塔作为架空高压输电线路重要组成部分，铁塔结构的设计质量将直接影响输电线路的可靠性和安全性。随着特高压电网的建设、输电新技术在我国的不断推广和应用，给输电线路铁塔的设计提出许多新的挑战，安全可靠、经济合理是铁塔结构设计的主要目标和方向。
一、输电线路铁塔结构原理和选型基本原则
输电线路铁塔又叫电力铁塔，按照一般形状来分可以分为：酒杯型、上字型、干字型、桶型和猫头型五种。按照用途来划分的话就是：耐张塔、转角塔、换位塔等，结构特点均属于空间桁架结构。使用材料一般为Q235和Q345两种，杆件由单根等边角钢或者组合角钢组成。杆件之间是靠着螺栓受剪力而连接的，而整个塔就是由角钢、连接钢板和螺栓组成的。对于个别的部件如塔角等就是由几块钢板焊接成一个组合件的，不同的铁塔型式在造价、施工等方面的要求也是不同的，铁塔工程建造的费用大概是整个工程的百分之三十或者百分之四十。对于新建工程如果投资允许的话可以选用一到两种直线水泥杆，跨越、耐张和转角尽量使用角铁塔，这样的话材料就简单清晰、方便施工使线路安全水平得到提高。对于沿规划路建设的路线要采用占地少的铁塔，但是对大的转角塔由于结构上的原因很容易造成铁塔杆顶挠度变形，所以施工费用也会比角铁塔的费用贵一倍。直线塔就采用铁塔，而转角塔就用角铁塔方案会更加合理，这样就可以满足环境、投资和安全的一些要求。针对很多老线路运行了十几年以后出现对地距离不够造成的隐患在输电线路铁塔设计中首选较高的铁塔，这样就可以缩小水平档距，从而提高导线对地距离。如果是线路加高的工程中设计方案就要偏向于采用占地少、安装方便的酒杯型的铁塔，使施工工期可以得到缩短，减少了施工过程中的停电时间。
输电线路铁塔作为输电线路中重要的组成部分其耗费量在整个线路工程中比重是很大的。工期大概占整体工期的一半，运输量占整个工程的百分之六十。费用占整体费用的百分之三十五，由此可见输电线路铁塔结构设计的选型和施工优劣直接影响着线路工程的建设。当前基础型式只能采取浅埋式是因为地质的特殊性和埋深具有一定的局限性的因素，所以通过加大基础地板尺寸以及增加基础自重来满足上拔稳定是一个安全经济的做法之一。直线塔在埋的时候保持在2米左右，但是承力塔在埋时候深度应该控制在3～4米，从而可以减少地下水对施工产生的影响。根据工程的不同情况对基塔的受力情况要根据地质的不同而逐级进行优化设计，对于影响造价较大的承力塔要选用四腿等大细化为三拉一压或者两拉两压才是经济合理的。这就是要根据对沿线工程的地质、水文和气象等调查而进行合理的输电线路铁塔设计。在线路通过果园和经济作物区的时候不要对其进行砍伐，而是对个别垂直距离不满足的进行剪枝，只在杆塔限制难以跨越的地方采取砍伐即可。根据水文和气象特定情况进行选择铁塔选型时最好是采用杆塔型，这就满足了安全可靠、经济合理和有利环保等条件。
二、输电线路铁塔结构设计的技术要点分析
输电线路铁塔结构设计是整个高压输电线路工程建设的核心部分之一，设计中所涉及的技术项目也相对较多，其中包括：导线放线、弧垂观测、连线工程和系统附件安装等多个部分。
2.1铁塔强度问题
输电线路铁塔结构设计中，影响铁塔强度的因素主要有制选铁塔所用的材料、铁塔的受力形式及铁塔的结构形式。输电线路在长期的运行中，铁塔作为导线和避雷线的支持物，必须能承受一定的荷载，且其变形必须在一定允许的范围之内，即铁塔必须满足一定的强度和刚度要求。预应力构件浇注前，将钢筋施行张拉，待混凝土凝固后撤出张力，这时钢筋回缩而混凝土必须阻止其回缩，因而混凝土受一个预应压力。当构件承载而受拉时，这种预压力可部分或全部抵消受拉时应力而不致产生裂缝，由此保证铁塔的稳定性和长寿命。
2.2铁塔的基础问题
输电线路经由各段基础型式的选择，是一个非常重要的问题，应结合各段地形、水文地质情况、施工条件以及铁塔型式加以确定，在正常使用时具有良好的工作性能；正常维护下具有足够的耐久性能；在偶然事件发生及发生后，仍能保持必须的整体稳定。
2.3连线工程的技术要点
在输电线路铁塔结构的整体设计中，连线工程包括：架空线与压接式耐张线夹的连接，架空导线间互连，导线与跳线间连接以及架空导线因损伤而需的压接修补等。在导线进线工程完成后，需将耐张杆前后的导线进行连接的工程称为跳线工程。如果是导线的跳线，必须满足跳线与导线耐张线夹间保持良好的连接，减少接缝处的接触电阻防止导线在正常运行工程中剧烈发热。对于接地导线的跳线，则需要与对应铁塔的地线支架进行完好的联结。
三、我国目前输电线路铁塔结构设计的现状
在我国，利用架空输电线路来传输电能已经有百余年的历史，就是利用这种架空来进行电能的输送和分配，这是最基本的方式。但随着国民经济的迅速增长以及对电能的需求不断增加，容量不断加大，电源的地点不集中导致输电距离不断加长，电力铁塔逐渐脱颖而出，成为输电线路的首选。但在实际的设计中，一条完整的输电线路，塔型会随着线路电压等级、气候条件、沿线地形特点、施工运行条件等各种因素的变化而不同，数量从十几种到几十种不等，这对于结构设计人员来说就是一件极为困难的事情，不但工作量巨大，所设计的铁塔结构又不能千篇一律。如何提高铁塔结构设计的速度及质量，提高劳动生产率，一直是设计人员的困扰。
四、输电线路铁塔结构优化设计分析
输电线路铁塔结构设计是整个高压输电线路工程建设的核心部分之一，设计中所涉及的技术项目也相对较多，下面进行技术项目的简要分析。
4.1在档距的选取方面应合理，通过计算和优化一些指标来取用合理的档距。根据杆距、杆塔距之间的档距的计算，并综合考虑经济指标和排位等指标，凭借着外业定位经验，能合理确定杆塔的水平、垂直档距，使指标达到最优；
4.2角钢是组成电力铁塔的主要材料，所以要充分考虑角钢的截面特性，并综合角钢的材质、生产情况以及规格进行选择，这样才能对稳定性有所保障；
4.3在进行设计中，应该选择合理的布材，塔身主材一般都是长度大，接头少，在各段的受力情况也不尽相同，所以应采用分段进行，避免浪费；塔身的斜材部分与主材的分割长度及辅助材料是密切相关的，斜材与水平面的夹角是充分发挥斜材承载能力的关键。主材与斜材相互配合，力求布材简单，承载力明确，各杆件准线相交于一点，达到减少偏心的目的。
4.4塔身坡度的设计优化，这个因素对塔身主材、斜材的规格和基础作用力的大小有直接影响。选择合理的角度会使塔材应力分布均匀，所以在通過测算方法，计算出一个在保证铁塔强度和刚度的条件下，选出最优的坡度。
五、结语
高压输电线路铁塔结构设计的质量对整个电力系统的安全运行起到至关重要的作用。因此在工程设计进程中必须严格把关，确保工程质量也是为安全供电增加了一层有力的保障。
参考文献：
[1]李碧荷.220kV架空供电输电线路的勘测与铁塔定位设计[J].海峡科学，2009（7）：42-44.
[2]罗希.高压输电线路设计与施工技术探析[J].中国集体经济，2011（22）.
[3]瞿文中，沈建峰，杜政东.高压输电线路对上海监测站的影响、分析与对策[J].中国无线电，2010（7）.
【关键词】 输电线路铁塔；结构设计；技术指标
我国电网加速建设中，铁塔作为架空高压输电线路重要组成部分，铁塔结构的设计质量将直接影响输电线路的可靠性和安全性。随着特高压电网的建设、输电新技术在我国的不断推广和应用，给输电线路铁塔的设计提出许多新的挑战，安全可靠、经济合理是铁塔结构设计的主要目标和方向。
一、输电线路铁塔结构原理和选型基本原则
输电线路铁塔又叫电力铁塔，按照一般形状来分可以分为：酒杯型、上字型、干字型、桶型和猫头型五种。按照用途来划分的话就是：耐张塔、转角塔、换位塔等，结构特点均属于空间桁架结构。使用材料一般为Q235和Q345两种，杆件由单根等边角钢或者组合角钢组成。杆件之间是靠着螺栓受剪力而连接的，而整个塔就是由角钢、连接钢板和螺栓组成的。对于个别的部件如塔角等就是由几块钢板焊接成一个组合件的，不同的铁塔型式在造价、施工等方面的要求也是不同的，铁塔工程建造的费用大概是整个工程的百分之三十或者百分之四十。对于新建工程如果投资允许的话可以选用一到两种直线水泥杆，跨越、耐张和转角尽量使用角铁塔，这样的话材料就简单清晰、方便施工使线路安全水平得到提高。对于沿规划路建设的路线要采用占地少的铁塔，但是对大的转角塔由于结构上的原因很容易造成铁塔杆顶挠度变形，所以施工费用也会比角铁塔的费用贵一倍。直线塔就采用铁塔，而转角塔就用角铁塔方案会更加合理，这样就可以满足环境、投资和安全的一些要求。针对很多老线路运行了十几年以后出现对地距离不够造成的隐患在输电线路铁塔设计中首选较高的铁塔，这样就可以缩小水平档距，从而提高导线对地距离。如果是线路加高的工程中设计方案就要偏向于采用占地少、安装方便的酒杯型的铁塔，使施工工期可以得到缩短，减少了施工过程中的停电时间。
输电线路铁塔作为输电线路中重要的组成部分其耗费量在整个线路工程中比重是很大的。工期大概占整体工期的一半，运输量占整个工程的百分之六十。费用占整体费用的百分之三十五，由此可见输电线路铁塔结构设计的选型和施工优劣直接影响着线路工程的建设。当前基础型式只能采取浅埋式是因为地质的特殊性和埋深具有一定的局限性的因素，所以通过加大基础地板尺寸以及增加基础自重来满足上拔稳定是一个安全经济的做法之一。直线塔在埋的时候保持在2米左右，但是承力塔在埋时候深度应该控制在3～4米，从而可以减少地下水对施工产生的影响。根据工程的不同情况对基塔的受力情况要根据地质的不同而逐级进行优化设计，对于影响造价较大的承力塔要选用四腿等大细化为三拉一压或者两拉两压才是经济合理的。这就是要根据对沿线工程的地质、水文和气象等调查而进行合理的输电线路铁塔设计。在线路通过果园和经济作物区的时候不要对其进行砍伐，而是对个别垂直距离不满足的进行剪枝，只在杆塔限制难以跨越的地方采取砍伐即可。根据水文和气象特定情况进行选择铁塔选型时最好是采用杆塔型，这就满足了安全可靠、经济合理和有利环保等条件。
二、输电线路铁塔结构设计的技术要点分析
输电线路铁塔结构设计是整个高压输电线路工程建设的核心部分之一，设计中所涉及的技术项目也相对较多，其中包括：导线放线、弧垂观测、连线工程和系统附件安装等多个部分。
2.1铁塔强度问题
输电线路铁塔结构设计中，影响铁塔强度的因素主要有制选铁塔所用的材料、铁塔的受力形式及铁塔的结构形式。输电线路在长期的运行中，铁塔作为导线和避雷线的支持物，必须能承受一定的荷载，且其变形必须在一定允许的范围之内，即铁塔必须满足一定的强度和刚度要求。预应力构件浇注前，将钢筋施行张拉，待混凝土凝固后撤出张力，这时钢筋回缩而混凝土必须阻止其回缩，因而混凝土受一个预应压力。当构件承载而受拉时，这种预压力可部分或全部抵消受拉时应力而不致产生裂缝，由此保证铁塔的稳定性和长寿命。
2.2铁塔的基础问题
输电线路经由各段基础型式的选择，是一个非常重要的问题，应结合各段地形、水文地质情况、施工条件以及铁塔型式加以确定，在正常使用时具有良好的工作性能；正常维护下具有足够的耐久性能；在偶然事件发生及发生后，仍能保持必须的整体稳定。
2.3连线工程的技术要点
在输电线路铁塔结构的整体设计中，连线工程包括：架空线与压接式耐张线夹的连接，架空导线间互连，导线与跳线间连接以及架空导线因损伤而需的压接修补等。在导线进线工程完成后，需将耐张杆前后的导线进行连接的工程称为跳线工程。如果是导线的跳线，必须满足跳线与导线耐张线夹间保持良好的连接，减少接缝处的接触电阻防止导线在正常运行工程中剧烈发热。对于接地导线的跳线，则需要与对应铁塔的地线支架进行完好的联结。
三、我国目前输电线路铁塔结构设计的现状
在我国，利用架空输电线路来传输电能已经有百余年的历史，就是利用这种架空来进行电能的输送和分配，这是最基本的方式。但随着国民经济的迅速增长以及对电能的需求不断增加，容量不断加大，电源的地点不集中导致输电距离不断加长，电力铁塔逐渐脱颖而出，成为输电线路的首选。但在实际的设计中，一条完整的输电线路，塔型会随着线路电压等级、气候条件、沿线地形特点、施工运行条件等各种因素的变化而不同，数量从十几种到几十种不等，这对于结构设计人员来说就是一件极为困难的事情，不但工作量巨大，所设计的铁塔结构又不能千篇一律。如何提高铁塔结构设计的速度及质量，提高劳动生产率，一直是设计人员的困扰。
四、输电线路铁塔结构优化设计分析
输电线路铁塔结构设计是整个高压输电线路工程建设的核心部分之一，设计中所涉及的技术项目也相对较多，下面进行技术项目的简要分析。
4.1在档距的选取方面应合理，通过计算和优化一些指标来取用合理的档距。根据杆距、杆塔距之间的档距的计算，并综合考虑经济指标和排位等指标，凭借着外业定位经验，能合理确定杆塔的水平、垂直档距，使指标达到最优；
4.2角钢是组成电力铁塔的主要材料，所以要充分考虑角钢的截面特性，并综合角钢的材质、生产情况以及规格进行选择，这样才能对稳定性有所保障；
4.3在进行设计中，应该选择合理的布材，塔身主材一般都是长度大，接头少，在各段的受力情况也不尽相同，所以应采用分段进行，避免浪费；塔身的斜材部分与主材的分割长度及辅助材料是密切相关的，斜材与水平面的夹角是充分发挥斜材承载能力的关键。主材与斜材相互配合，力求布材简单，承载力明确，各杆件准线相交于一点，达到减少偏心的目的。
4.4塔身坡度的设计优化，这个因素对塔身主材、斜材的规格和基础作用力的大小有直接影响。选择合理的角度会使塔材应力分布均匀，所以在通過测算方法，计算出一个在保证铁塔强度和刚度的条件下，选出最优的坡度。
五、结语
高压输电线路铁塔结构设计的质量对整个电力系统的安全运行起到至关重要的作用。因此在工程设计进程中必须严格把关，确保工程质量也是为安全供电增加了一层有力的保障。
参考文献：
[1]李碧荷.220kV架空供电输电线路的勘测与铁塔定位设计[J].海峡科学，2009（7）：42-44.
[2]罗希.高压输电线路设计与施工技术探析[J].中国集体经济，2011（22）.
[3]瞿文中，沈建峰，杜政东.高压输电线路对上海监测站的影响、分析与对策[J].中国无线电，2010（7）.