摘要：随着我国经济状况的飞速发展，社会经济正处于一个全面、稳定、迅猛的发展状态。而电力行业作为经济的支柱行业，它的发展对于经济的发展有着至关重要的作用。在电力行业中，如何合理的设计高压输电线路铁塔的结构是十分关键的环节。如何设计既可以最大限度的发挥出铁塔的作用，又可以节省材料、降低成本，这是设计中的重点问题。本文就高压输电线路铁塔结构设计的要点进行分析。
关键词：高压输电线路；铁塔；结构设计
1 引言
电力行业的发展关系到国民经济的发展，加强对高压输电线路铁塔的设计对高压输电线路的建设具有重要的现实意义。高压线路铁塔的设计关乎城市、农村的配电系统，对工业、农业的影响更是巨大的。在高压输电线路铁塔的设计中有几点需要进行优化的。。本文首先对高压输电线路铁塔的设计提出需要优化的环节，最后提出了几点改进的具体措施。
2 铁塔结构设计原则
为使铁塔在满足工程实际使用条件的前提下，满足塔重最轻、外型美观、运行维护方便等目的，首先得使铁塔在满足构造要求的前提下，结合外荷载特点使得铁塔各部件受力清晰、节点处理简单、布材满足其受力特点。铁塔设计应遵循“安全、合理、经济”的原则，主要体现在如下几点：（1）保证铁塔的强度、稳定性和必要的刚度以及今后的安全；（2）降低钢材耗量；（3）构件的布置合理、结构形式简洁，传力路线直接、简短、清晰.
3 高压输电线路铁塔结构设计要点
3.1塔头铰结点的设置
在输电线路铁塔内力分析时，均将杆系结点作为铰结点。本节所述塔头铰结点的设置，是指两铰拱或三铰拱力学模型的选择及构造模式。如：酒杯型塔头K节点，从力学模型看是纯铰，将其处理成结实的刚性节点，虽不会影响结构的正常工作，但浪费了不少钢材。又如：有些线路工程，直线塔开始使用中相V串、三铰拱塔头。但有的塔在中间铰部位下，又加设了平连杆。三铰拱在国外输电线路铁塔结构设计中，已早有应用，如美国500kV直线塔、南非400kV直线塔，都大范围使用了三铰拱塔头，且中间铰部位下均未加设平连杆。建议我国在修订《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》时，在基本规定一节中应强调指出，杆塔结构加工图必须与内力计算图保持一致。不得轻易改动结构布置或添加未经计算但可能影响受力的杆件。
3.2导线横担下平面斜材布置
导线横担下平面斜材常见的布置形式为交叉斜材（双斜材）式，且交叉斜材布置到导线横担根部时，大多连接到导线横担的主材上。在纵向荷载作用下，其连接部位的主材或节点板极易变形。为此，常见设计者在这一部位节点上，增设一根短角钢，以增强这一部位抵抗纵向荷载的能力。虽然这一办法能解决问题，目前也没有因此引发事故的案例，但仍不算最佳方案。为使设计尽可能合理，满足杆系传力的要求，只需设计者将横担下平面交叉斜材杆系布置到导线横担根部时，与塔身横隔面侧面横材的中点相连接，使导线纵向荷载通过塔身横隔材直接传递到塔身上去，就可解决主材和节点板弯曲变形问题。
3.3派生结构的杆系布置
近年来，由于城网建设的需要，同塔多回路并架已广泛使用。如某工程真型塔试验时，曾因110kV横担受力后引起试验塔倒塔。经专家分析，一致认为与110kV横担连接的塔身节间是K形三分段杆系，110kV横担吊杆直接拉在K形三分段辅助材支撑的主材小节间点上，塔身主材在110kV横担的拉拽下，位移过大，塔身主材不能在原设计条件下正常工作，而导致试验失败。只要将原K形斜材杆系中的塔身主材三分段下端的小节间与110kV横担连接方式，改为塔身节间与110kV横担连接的小节间，脱离原K形斜材杆系，独立自成一个节间，使杆系传力均由受力材传递，节与节之间互不干扰，就可以使结构正常工作。该设计按专家意见修改后，顺利通过了试验。这个实例证明，派生结构应认真注意杆系布置的合理性，才能保证铁塔的正常工作。
3.4上、下曲臂结构选型
在我国输电线路杆塔设计中，上、下曲臂结构的应用十分广泛，一般的输电线路铁塔都会利用这种结构。一般这种结构外侧面呈直线或曲线形状，但是曲线布置存在一定的缺陷，上、下曲臂连接处会出现拐点，如果这个拐点小，导致主材内力略小，虽然影响不大，但却容易产生不平衡力，造成不安全因素；如果拐点大，节点不平衡力可能超限，更是不可取的。而选择直线布置，曲臂主材节点内力平衡，是最佳选择。当上下曲臂高度和一定时，上曲臂高度值与塔材重量值成正比，原则上上曲臂高度越小越能够节约成本，但因受到上下曲臂间隙圆的限制，某塔型上曲臂高度为5米，下曲臂高度为8米。在上下曲臂之间，需要进行合理的节间设置，上曲臂5个节间最小轴或4个节间平行轴布置，下曲臂7个节间最小轴或6个节间平行轴布置。但在实际操作中发现，采用平行轴方案应力较小，且可节省8根斜材，具备相当优势。因此，选择节间平行轴设计更加经济适用。
3.5塔身斜材的布置
制约塔身斜材的基本条件是斜材对外荷载抵抗力矩和计算长度的选择。其中斜材对外荷载抵抗力矩的大小，即斜材和水平面的夹角大小，将直接影响到该节间主材分段及杆件选材。从国内科研成果以及工程设计实践经验看，塔身斜材和水平面的夹角取40°～50°为宜。塔身斜材的布置形式，还和塔身的宽度有关，在塔型选型时，要分析控制选材的条件，塔身主材节间分段情况、主材计算长度，以及不同的接腿配置不同的塔身等多因素，进行优化组合。另外塔身斜材布置的形式，外荷载大小，几何尺寸、构件截面模量，是选择单斜材，还是双斜材，还是再分式双斜材；是选择交叉式斜材，还是正K形布置斜材，或是倒K形布置斜材，以及在什么部位选择什么布置形式等，都要认真比较选择。
3.6塔身坡度设计
在设计过程中采用增加斜垫的方式确保塔身的平衡，例如在节点板和塔身之间增加斜垫，以确保塔身的安全和坚固。但是这样需要花费一定的技术水平，难度相对较大。
为了确保节点能够不弯曲，可以使用单角钢，单脚钢能够固定塔身，双排螺栓能够稳定塔身，保证主材边的准确性。塔身设计假若采用是“双角铡绀合十字断面”，可以使节点板和塔身斜材处于一个平面内共同工作。假若是四角钢组台成“十”字断面，能够直接采取制弯节点板的方法。
3.7绝缘配置
输电线路的绝缘配合就是解决铁塔上和档距中各种可能的放电途径，使输电线路能在工频电压、操作过电压、雷电过电压等各种工况条件下安全可靠地运行。考虑到多回输电线路的重要性和停电检修的困难，尽量减少维护工作量，延长绝缘子清扫周期，同塔多回路的泄漏比距可考虑提高一级进行设计。现行规程规定的对地间隙和相间间隙是在理论研究和真型试验的基础上，结合多年的运行经验所修订，同塔多回路可参照执行。
同塔多回路通常应用在廊道紧张地区，悬垂串推荐采用V型串布置。这样既可有效节约输电线路走廊。避免铁塔大风闪络现象，而且在相同绝缘子片数时V型串工频耐污电压将比I串提高20%以上。在特定的导线布置形式情况下，不同回路间的导线可能在同侧横担上相邻布置，其回路间水平距离还应比上述要求增加0.5m。
4 结束语
近年来，随着经济科技的迅速发展，我国的电力行业不断发展，送电线路的电压等级不断地提高，从 110~220kV、500kV、750kV、±800kV直流及1000kV 交流线路，铁塔作为架空送电线路主要构成，其设计质量的优劣将直接影响送电线路的经济性和安全性。
参考文献：
[1]孙宇爽.高压输电线路铁塔结构设计要点分析[J].电子世界，2014，（18）：68.
[2]魏元芹，肖磊，魏彬，王树朋.基于三维非线性有限元方法的高压输电塔“桩-土-承台”共同作用特性研究[J].陕西电力，2014，42（02）：32-35.