摘  要：现阶段电力工程输电线路设计施工难度增加，直接影响整个项目质量。电力工程的输电线路设计质量关系到电力安全、电力稳定，因此需要合理设计，对输电线路设计结构进行分析，确保设计合理，为线路安全保驾护航。文章重点围绕高压输电线路结构进行阐述，分析线路塔的结构要点，结合输电线路塔结构展开分析，为今后设计安全、可靠的铁塔提供可靠参考。

关键词：电力；高压输电线；线路塔；设计；结构

新时期我国电力需求增大，高压输电线路建设速度加快，形成成熟的网架体系，我国大量水利工程修筑完毕，大区联网建设逐步完成，我国500KV、双回220KV/110KV等并架塔形建设完毕。第一条500KV同塔双回并架紧凑型输电线路铁塔研究建成，这让铁塔研究、结构分析工作有可靠的参考条件。分析电力高压输电线路线路塔的结构设计，为今后电力建设发展起到良好的作用，尤其是对进行电力稳定性研究有极大帮助。

一、高压输电线路线路塔的设计

（一）线路塔类型

输电线路在电力系统中，支持高压与超高压架空线路的导线及避雷线的构筑物，合理设计有利于保证电力系统的稳定。在结构设计上，可以根据线路位置与作用进行划分，如电压、避雷线等来确定塔的名称。如220KV单回路的门型耐夸张跨越塔、悬垂型塔、耐张型塔等。塔的尺寸与档距需要进行合理设计，符合新时期电网建设需求，同时考虑与建筑物、相邻物件之间的间距，必须保持最小的间距，与所有建筑物都要保证间距。避雷线对导线的保护角需要满足规范，双避雷线之间的最低间距也要符合标准。输电线路塔要承受外界环境带来的影响，如风、冰荷载，外界环境对线路塔影响比较大。对电力系统进行安装、检修的时候，要关注断线、地震作用，考虑不同荷载下线路塔可能存在的问题。设计应充分考量恒荷载，如塔、线、绝缘子、不平衡张力等[1]。

（二）结构设计

传统线路塔结构的设计分析多是静态分析，当人们意识到影响因素是动态要素后，分析内容也随之改变，主要考虑风、断线等动荷载。荷载设计是在静荷载的基础上，将风振系数与断线冲击相乘得到动态分析数据。出于结构稳定方面考虑，线路的设计应考虑塔身的内力。合理设计之前，内力计算很关键，输电线路塔内力计算的影响要素有：（1）导线风荷载力，通常铁塔上线路的设计中，导线间距在二百至八百米之间，存在横向摆动周期，一次五秒。风沿线的分布与塔构件本身存在冲击，荷载不均匀，因此考虑其对电网的影响。早期的测试并不精准，随着时代发展，理论技术越来越成熟。后期各种计算理论引入在线路塔荷载计算中，线路建设的设计中展开随机振动理论分析，论述风作用导线的影响，在实测的基础上，用统计学概念、谱分析进行估算。（2）断线力对线路塔的影响，主要是考虑导线突断，此时的线缆内，冲击荷载在短时间之内达到峰值，若要计算还要考虑峰值的波动情况，甚至在不同部位数值并不统一，计算难度大。若要进行计算，要考虑电压情况、塔身高低、现场冲击力度等。

（三）线路塔基础

线路塔种类很多，且随着线路塔类型、地质条件存在不同差异，如整体式钢基础、独立式钢基础、桩基础等，整体式钢基础与整体柔性基础适合运用在软土地基。也有适合运用在软土地基中、山区等。除了考虑地基、基础强度之外，上拔、倾覆稳定性也在考虑中。

二、高压线路塔的施工方法

输电线路分布在不同地质，安装施工也存在复杂性，大型机具的安装困难，为解决这一难题，设计出不同形式的施工。多使用吊装的方式，随着时代不断发展使用更安全的倒装方式，将钢塔底层作为承力架逐段安装，同时用绳子临时固定。杆塔施工需要充分考虑成本、附属建筑物高度等。铁塔结构分为头、身、腿，按照三角型排列，通常位于基础上的第一段桁架叫做塔腿，塔头与塔腿之间的桁架就叫做塔身。线路塔通常是截锥型的结构，横断面通常是正方形、矩形，立体桁架的杆是主材，相邻主材之间需要使用材料确保塔身的稳定，在电力建设中，选择主材、辅材都需要根据实际情况来确定参数，杆塔基础设计关键在于在合理的技术条件下保证结构最高的可靠度。

三、输电线路塔的结构设计

（一）塔头铰接点

输电线路塔内力分析要考虑铰接点的设计，铰接点通常是指两铰拱和三铰拱力学模型。力学模型在结构上能够结实稳定，不能对正常结构造成影响，但是比较浪费板材[2]。部分线路的直线塔用几种形式设计，如中相V串以及三铰拱塔头。部分塔在结构的设计中，设置平连杆，主要目的是确保结构稳定。国外使用三铰拱较多，在电力网中大范围使用了这种结构。目前，我国在使用这一技术的同时，强调结构加工图必须和内业计算图保持一致。结构设计上不能随意改动布局，也不能随意增添没有经过计算的可能影响到输电线路塔受力的部件。

（二）导线横担下的板材布设

在导线横担下的板材通常被布置成双交叉制式，布置在横担根部位置又与导线的主材相连接。电网中，与主材部位相连接的节点、板材都很如意变形。在塔结构的设计中部分设计者为避免出现这种情况，通常在关键节点部位增设短角钢，从而增强纵向荷载的能力。为确保设计合理，满足杆塔传力，让荷载传递均衡，因此在设计上将交叉斜杆设置在线路塔的底部，在结构上，塔身的横杆与中心位置连接在一起，，让导线纵向荷载通过隔材传输在塔身，这样就可以解决主材以及板材变形可能性，从而满足电力系统稳定的要求。

（三）塔腿平连杆

在发展早期，业内人士对塔腿结构的加设平连杆问题进行试验验证，将结果作为标准列入《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》文件内，文件中对于增强塔腿结构的承载能力设计展开讨论，因此在电力领域内被广泛认可。在现代信息技术的支持下，设计、真塔模拟分析技术已经实现，因此在塔腿结构上设置平连杆，力学模型也产生变化，早期的近似实用公式已经不能满足内力，所以在连杆的设计上还要考虑布置，避免影响到电力稳定。因此，建议在线路塔的收割机上，如果需要设置平连杆，应该将杆作为塔身的整体来计算荷载，才可以保证荷载满足需求。

（四）派生杆系的设计与布置

新时期城市网络需求增大，考虑到用电需求，杆塔承载力增多，同塔多回路并架模式受到人们的重视，目前这一项技术已经成熟。如某工程的真塔结构试验中，该输电线路塔为110KV线路，加入横担后，由于受力作用的影响导致塔身倒塌。事故发生后对事故进行分析，发现与110KV横担连接的塔身是K形，为三分段杆，节点部位与横担连接，在运行中横担就会受到拉扯出现位移，这种设计不能保证稳定性，所以设计不合理。理论上K形斜材的塔身三分段的下端小节进行优化，优化连接方式，改变原本结构设计的节点，脱离K形斜材，将小节点与110KV横担连接，形成独立节间，让连杆之间受力均匀，保证节点与节点之间受力均匀，确保结构之间的正常稳定。该方案在经过专家评审通过后，顺利完成试验。所以在输电线路塔结构设计上，需要认真考虑布置杆的合理与稳定，输电线路塔的工作才可以保证。

（五）曲臂纵向荷载的传递

500KV酒杯型直线塔是国内比较常见的输电线路塔，这种结构通常对塔头的上下曲臂进行优化设计，用主材取直的做法，这种设计上塔形的外形结构更利落整洁，同时确保结构之间的荷载力传递直接，是结构设计的最佳方案。对于输电线路塔而言，传递纵向荷载的任务仍旧是曲臂外内外侧斜材料共同支撑负担实现，这是因为力学模型结构设计的正常标准模式，在铁塔上，内侧的斜材与K的三节点构造设计并不符合力学模型的需求，在结构设计上需要充分考虑。一般是将杆塔的外侧面设计成100%的传力面，内侧重新设置连杆、节点，优化受力部分，让其不再受到影响。但是在输电线路塔的设计上，必须将传力线路设计好，而且需要将传力面、构造部位处理好。在现实生活中，如果进行输电线路塔设计的时候，对塔头纵向传力线路设计不清楚，导致应设置交叉杆的位置没有设置交叉杆，同时不需要设置连杆的部位设置了连杆，后续问题比较麻烦，处理十分困难。在设计上，杆系布置、构造都是基本要求，必须满足输电线路塔设计需要[3]。

（六）斜材布置

塔身斜材的布置一致都是输电线路塔设计中需要重点关注的问题，在结构上，制约塔身的斜材基本条件是斜材对外荷载力与长度的计算。斜材起到直接的影响作用，斜材与水平面之间的夹角将直接影响主材的选择，尽量在设计上明确设计要求。结合国内外最新结果来看，塔身的斜材的设计与塔水平面夹角设置为40°～50°为最佳。除了这种设计形式之外，现实生活中也有别的设计形式，斜材的布置，与输电线路塔的宽度相关。结合目前工程案例来看，有的斜材与平面之间的夹角仅仅只有30°，杆系也有布置成网状的形式。但是在布置上没有充分考虑输电线路塔的承载力。建议在选型阶段，充分考虑塔身主材的分段情况、主材的计算强度，同时合理考虑塔身的配置情况，结合多方面因素进行优化。

结语：

综上所述，文章重点讨论输电线路塔结构设计上需要关注的重点，目前电网建设项目增多，输电线路塔斜材的布置与设计内容需要精细考量，采取合理措施进行优化设计，保证电网系统的稳定可靠。

参考文献：

[1] 杨宏伟，李军阔，王丽欢，等. 输电线路舞动试验及塔线体系舞动疲劳性能数值模拟[J]. 自然灾害学报，2022，31（6）：76-85.

[2] 许焱，郭宁，张辉，等. 输电线路杆塔空气间隙三维可视化管理系统[J]. 地理空间信息，2022，20（4）：163-167.

[3] 王金龙，蒙春玲. 《架空输电线路荷载规范》对500kV线路杆塔的影响分析[J]. 电力勘测设计，2022（5）：24-29.