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关于输电铁塔结构优化设计研究 　　摘要：为满足我国国民经济发展的需要，必须进一步促进电力事业的快速发展，进而对作为输变电系统工程关键部分的电力铁塔从质和量上提出新的要求。当前，我国电力铁塔的设计方法尚未得以改进，旧设计方法的诸多弊端很不利于电力铁塔加工制造工作的开展，对电力铁塔的质量和制造成本产生极大影响。文章通过对输电铁塔结构优化设计的研究，旨在为电力铁塔的改造设计提供参考和借鉴。 　　关键词：输电线路；铁塔结构；优化设计；绝缘配置；防雷特性；档距；角钢规格 　　中图分类号：TM753 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）26-0025-03 　　1 输电线路铁塔结构设计的基本原则 　　作为我国电力供应系统的关键组成部分，输电线路铁塔广泛分布于我国各地区的电力输送系统中，在保障我国电力输送稳定与安全方面发挥着重要作用，是保障我国电力系统安全供电的基础和前提。为保证设计方案的科学和合理，设计人员在对输电线路铁塔结构进行设计的过程中，要严格遵守相关规章原则进行。 　　1.1 绝缘配置 　　对输电线路进行绝缘配置就是要对铁塔上各档距之间所存在的各种放电途径进行绝缘设置，以确保输电线路在雷电过电压、操作过电压以及工频电压等条件下的安全可靠运行。由于多回输电线路具有停电检修困难等特殊性，在设计过程中要使绝缘子的清扫周期延长，以减少维护工作量。对于同塔多回路的情况，可以考虑提高一级对纰漏比距进行设计。还可以参照现行规程规定执行。现行的规程规定中关于相间间隙和相对地间隙的规定是在结合多年经验及理论研究测试的基础上修订而成的，具有一定的参考价值。在通道紧张地区通常多采用同塔多回路结构，以V型串对垂悬串进行布置。采用同塔多回路既能有效节约输电线路走廊，使铁塔在大风情况下避免闪络，还能通过V型串设计使相同绝缘子的耐污电压较I型串电压高出20%以上。通达多回路导线间的距离要在满足《技术规程DL/T5092-1999》计算公式的前提下，根据导线布置的特殊情形在同侧横担上对不同回路间的导线进行相邻布置，并且将水平距离增加0.5米。 　　1.2 防雷特性 　　在送电输电???路设计手册中，用N=rhT，h=hg-2f/3来计算输电线路被雷击中的次数，在式中，地面落雷的密度用r表示，避雷线的平均高度用h表示，年雷暴日数用T表示，避雷线悬挂点的高度用hg表示，避雷线弧垂用f表示。通过公式可以看出，随着地线平均高度的增加，输电线路被雷击中的次数也逐渐增多。以500kV同塔四回路导线为例，由于其平均高度较单回路高出50米，较双回路高出30米，使得其实际被雷击的次数较单回路增加2.1～2.5倍，较双回路增加0.6～1.0倍。就绕击而言，在地线保护角相同的情况下，塔高每增加20米，绕击率就会增加一倍。至于反击，铁塔的电感和波阻会随着同塔多回路塔高的增加而增大，铁塔遭受雷击后的反射波从塔顶传播至接地装置再反射回塔顶的时间就会增加，导致较大的电位升高值，从而引起较单回路、双回路较高的绝缘闪络跳闸率。 　　1.3 塔身和基础 　　由于同塔多回路铁塔的塔身风压及外部荷载较单回路输电线路高出好几倍，在很大程度上增加了铁塔的自身重量及基础作用力。因此，可以将大跨越工程中重要工程与重要系数相乘的做法引入到对多回路铁塔结构的设计中，进而适当增强多回路铁塔结构设计的安全系数。对于大截面导线的多回路铁塔（500kV或220kV），可以通过采用钢管桁架结构对塔身风压及材料的体形系数进行适当降低。还可以选用高强度钢材运用于跨越塔等特殊塔形设计。受大量导地线的影响，多回路铁塔的设计会较多地受到安装工况的限制，因此，在设计过程中可以通过采用合理的施工手段，适当限制作业工序，还可以适度增大临时拉线的张力以有效降低塔重。在对同塔多回路铁塔进行结构设计的过程中，要严格遵守安全可靠的原则。 　　2 铁塔优化设计分析 　　2.1 取用合理的档距 　　单基杆塔的重量及单位公里杆塔数量决定了单位公里的塔重。单基塔重与杆塔基础成反比。为了获得最优单位公里塔重指标，可以首先对杆塔档距与经济指标进行优化计算，在结合外业定位经验的基础上综合考虑排位等因素对杆塔的水平、垂直档距进行确定。文章在结合本工程实际的基础上，通过对比分析，最终按表1设计各种铁塔的档距。 　　2.2 合理的角钢规格 　　在设计过程中，塔重还受到材料规格的影响，结合当前我国国内角钢生产情况及角钢截面特性，通常选用宽肢薄臂角钢作为稳定控制的构建，选用厚壁角钢对强度或孔壁挤压进行控制，既要保证杆件足够大的刚度，又要保持尽量小的挡风面积。在进行稳定控制时，选用L56×4角钢要比选用L50×5具有更好的稳定承载力和重量轻度；而进行强度控制时，则应优先考虑肢厚的杆件。 　　2.3 合理的布材 　　2.3.1 塔身主材分段：由于主材