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摘要：在我国现代经济社会发展水平不断提升的背景下，电力系统在设计与运行过程中所依赖的基础条件也发生了相应的改变。作为我国当前电力供应的基础保障性设施，架空输电线路在电力供应系统中所发挥的作用是非常重要的。在对架空输电线路铁塔的设计中，提高架空输电线路运行安全性和稳定性，做好对铁塔结构与基础的设计、优化工作有着非常重要的意义与价值。基于此，文章对架空输电线路铁塔结构设计进行研究分析，以供参考。
关键词：架空输电线路；铁塔；结构设计
电力系统为经济建设发展提供了巨大的动力。在经济社会发展水平不断提升的前提下，我国当前电力供应的基础保障等需要不断地得到巩固，才能在经济运行中发挥更大的作用。结合我国当前电力行业运行情况，电力供应的改善工作是亟待解决的问题。特别是在架空输电线路铁塔设计上，应在加固铁塔结构安全、运行稳定性上加以重点规划，同时还要考虑设计的经济性，不能超出投资造价规划。因此，研究如何提高架空输电线路运行安全性和稳定性，做好铁塔结构与基础的设计和优化工作，意义深远而重大。
1架空输电线路铁塔结构设计的基本原理
架空输电线路铁塔结构设计的基本原理，是按照国家法律、法规的规定，对110-750KV的架空输电线路进行设计，对铁杆杆件内力、选材、搭配尺寸、杆件结构、耗量指标等进行优化和布置，使得杆件的尺寸、布置、长度、面积达到最优，对强度和稳定性强化上进行设计，以适合施工工程的地形地貌要求，达到设置灵活、结构稳妥可靠的目的。在设计中，杆塔的荷载要求、结构材料的形式与连接方式、钢材的型号选取、预应力混凝土杆的强度都是设计阶段必须要认真思索并付诸实施的。例如钢材在多种型号中选取最适合的型号，杆塔结构的钢材不得低于B级钢的质量要求，采用钢板焊接时应防止撕裂等，都是输电线路铁塔结构设计中应注意的问题。
2架空输电线路铁塔结构设计的要求
2.1施工现场的地质、水文等要素
架空输电线路往往要跨越多个地区，所以会涉及到不同的地质状况、水文条件和气候条件，所以需要对这些要素进行准确的分析，对现场的土质和水样进行取样实验，并且以此作为铁塔结构设计的依据，才能提高铁塔结构设计的准确性。同时，架空输电线路铁塔结构的设计还要考虑到当地的最大风速、平均气温最高值和最低值、日晒指数等等，并且参考附近现有架空线路的运行状况和自然危害状况等信息，确定合理的铁塔结构设计方案，才能使输电线路铁塔结构可以满足当地的自然环境，保证其运行过程的稳定性。
2.2遵循杆塔位排定优选原则
《110-750kv架空输电线路设计规范》中针对架空输电线路杆塔设计做出了明确规定，在进行铁塔结构设计时要遵循关于杆塔位排定有源的原则，在线路架空时应当尽量避免经过居住区或者种植区，如果架空线路需要经过经济作物或者园区时，则要在获得主人允许的情况下，根据输电线路的垂直高度对作物进行适当的削顶处理。
2.3合适的主力杆塔类型
杆塔的选型需要根据现场的地质、水文等情况进行选择，同时也要考虑到工程导线的型号，确保杆塔选型与工程导向的型号相符合。通常情况下，施工设计人员会将现有的输电线路杆塔结构作为参考，并且对其施工效果进行综合评估，选择合适的杆塔类型；同时要根据杆塔选型的结果制定相应的维护和管理方案。对于新建的输电线路工程，杆塔结构的一般可以针对不同的施工区域进行区别对待，如山区杆塔结构可以结合山区的地形特点选择长短腿不等的基础杆塔配合方式；平原地区则可以使用钢筋混凝土杆塔；走廊狭窄的地区则可以运用三角形排列的杆塔，方便维护和清理。
3架空输电线路铁塔结构设计
铁塔结构设计是输电线路工程设计的一个重要环节，需要在科学的调查分析基础上，制定合理的设计方案，才能对保证输电线路工程的整体有效性。在铁塔设计时，还需要考虑到现场的实际条件和自然环境，坚持因地制宜的原则，提高铁塔结构设计的科学性。
3.1塔头铰接点的设置
输电线路铁塔内力分析时通常将杆系结点作为铰接点，可以按照量两铰拱或者三铰拱的模型进行交接点的结构设置。在以往的架空线路铁塔结构设计中，通常采用的是过渡铰钢式结构，这种结构符合力学原理，而且钢材的使用量少，可以降低铁塔结构的施工成本。近些年来，随着输电线路工程的不断发展，三铰拱形塔头开始在输电线路中得到广泛应用，有的设计师在杆塔中间的部位加设了平连杆，以此增强杆塔结构的稳定性。
3.2杆系布置
杆塔选型需要根据架空线路的走向以及其途径地区的地质、水文等条件进行合理的选择，同时需要根据节点的构造与杆塔本身的功能进行杆系布置。第一，导线横担下平面的斜材布置。广泛使用的是交叉斜材式，而且大多是将导线横担主材与斜材进行直接连接，这样可以在受到外力荷载作用的情况下也不会发生变形。因此这种类似的结构都可以在铰接点的位置上设置一个短角钢，增强对纵向荷载作用的抵抗作用。第二，搭腿平连杆的布置。平连杆的使用需要运用力学模型进行系统分析，根据静定到超静定的变化过程在搭腿结构中的体现设置平连杆，并且通过杆塔实验对平连杆的误差率进行计算，确保其可以满足杆塔结构的荷载要求。
3.3塔身斜材的布置
塔身斜材的类型和布置条件对铁塔结构的稳定性有重要的影响，而塔身斜材对于外部荷载的抗力距的计算与选择，则是影响塔身斜材的重要因素。同时，塔身协泰的布置形式的设计要根据铁塔结构本身的条件和塔身的宽度进行合理规划，才能保证塔身斜材布置的科学性。
3.4大坡度塔身
在架空输电线路中大坡度塔身有着较为广泛的应用，因为其可以减少材料的使用量，降低铁塔基础的作用力。针对单回输电线路中产生的较大负荷，可以使用大坡度塔身结构降低承受的作用力。
4输电线路铁塔基础设计
4.1铁塔基础的强化设计
架空输电线路铁塔结构的基础包括水泥杆基础、钢管杆基础和直立式铁塔基础三种类型，每种基础结构又可以分为不同类型，所以在实际的设计活动中，要根据实际情况选择合适的杆塔类型。针对浇筑混凝土难度较大的地区，一般可以运用与预制装配铁塔杆类型或者是金属杆塔类型，同时配置相应的拉线。进行铁塔基础设计时，首要考虑的是安全问题，根据当地的地质情况对铁塔基础的受力情况进行详细的分析和计算，根据轴心受拉或者受压的情况选择相应不一样的基础结构设计数据，从而提高铁塔基础结构设计的稳定性和安全性。
4.2降低杆塔接地电阻
架空输电线路的高度通常比普通输电线路线路更高，而且经常需要经过山区、空旷的平原等环境，所以降低其接地先电阻可以有效的增强输电线路的抗雷水平。降低杆塔接地电阻方面，可以采取的措施有：第一，如果施工现场的条件允许杆塔水平放置，则可以利用延展水平方向接地面积的方法，降低工频接地电阻和冲击电阻的作用；第二，埋深较大的杆塔则可以尽量选择电阻率较低的土壤；第三，运用敷设降阻剂的方式，在杆塔周围的土体中进行设置，降低坍塌周围的电阻值。
结语
综上所述，架空输电线路铁塔结构和基础设计的科学性，是影响输电线路运行效率的重要因素，因此在进行铁塔结构和基础设计时，要从现场的实际情况出发，制定科学的设计方案，保证输电线路的稳定运行，从而提高电能输送质量，促进我国电力事业的持续发展。
参考文献：
[1]赵宇翔.架空输电线路杆塔结构设计相关问题的研究[J].电源技术应用，2014（2）.
[2]李政民.重冰区220kV单回架空输电线路铁塔结构设计[J].冶金丛刊，2016（7）：164-166.
作者简介：
崔晟（1989.01.27）男，单位：新疆新能咨询有限责任公司，研究方向：线路结构