邱玉德
身份证:45092219850114**** 南宁市全宇电力设计有限责任公司
摘要：近年来，新型高压输电线路钢管结构凭借其独特优势逐渐在城市高压输电线路上应用开来。钢管杆与普通水泥杆和角钢塔相比，具有外形美观、安装便捷、使用寿命长、占地面积小等优势，但成本相对较高。因此，为了降低钢管杆的成本并充分利用其在高压输电线路工程中的作用，必须优化结构设计。通常，钢管杆结构采用基于概率论的极限状态设计方法，并通过可靠性指标来衡量钢管的安全性，在设计过程中要注意制造、施工、运维等方面的因素。还应考虑环境，并严格控制钢管杆的刚度、强度和稳定性。基于此，本文分就高压输电线路钢管柱结构参数的优化设计及其影响因素展开分析。
关键词：高压输电线路；钢管杆结构；优化设计
在经济发展的过程中，对电源的需求持续增加，因此，对电源系统的构造的要求和标准也在增加。由于我国高压输电线路的建设规模越来越大，因此高压输电线路建设的合理性至关重要，这为我国供电系统的稳定运行提供了保障。目前，高压输电线路的建设已得到优化和完善，钢管结构凭借其自生独特的优势被广泛用于设计中，但在设计和施工过程中还有需要全面管理和控制的要素。
1、高压架空输电线路采用钢管杆结构的优势
首先，结构简单。钢管柱具有结构简单、刚性高的特点，形成了较低的风承载形体系数。钢管杆线条流畅,整体结构均衡,有机翼型横杆,看起来很有动感,同时还能让人眼前一亮,给城市增添色调。由于承重系统低，它作用在钢管柱结构上，并且风荷载小于角铁塔的风荷载。其次，它占地面积小，是传统的塔架所无法比拟的。它铺设在绿色区域和走廊中，钢管杆的杆径小且没有拉线，从而减小了实际占地面积，可以满足小空间安装的需求[1]。第三，运输和安装方便。高压输电线路钢管杆设计时采用分件形式,便于运输现场组装。同时,与传统塔架结构相比,钢条结构及塔架组装方便,消除了塔位平降基工序等一些独特优势。一定程度上提高建筑效率，降低成本，美化城市。钢铸结构匀称且富有动感。通过以城市的主色调来达到美化城市的效果。
2、钢管杆结构参数的优化
2.1钢管杆挠度
在高压输电线路中，钢管杆选择的控制元素通常基于挠度控制。根据研究结果，如果计算出的强度满足要求，则钢管的工作挠度超过百分之三十，严重影响了钢管的强度，如果计算出的挠度满足要求，则存在较大的偏差，造成多余材料的浪费。根据DL/T5130-2001，线性杆的顶部，拐角和末端杆的允许挠度分别为百分之五和百分之二十，但必须满足某些计算条件。风速5m/s，无冰，无负荷，处于正常使用极限状态等。在制造和安装钢管时，事先弯运行挠度。如果对钢管杆进行预弯杆身，则第一种方法效果较好，但工艺要求高，第二种方法施工难度低，但易于拱起，造成变形。通常，预弯或预偏的最大值应小于设计变形值，或者两个值应相同，并且应在没有日照的环境中测量变形以使温度变化不会影响杆身变形。
2.2钢管杆梢径
梢径通常在控制钢管顶部的挠曲中起决定性的作用。根据研究结果，在钢管杆的力学模型中，截面惯性矩与挠度呈负相关，同时，根据DL/T5130-2001，截面矩为钢管杆的惯性矩是与截面形状有关的常数，通常在截面中为0.411，是截面直径的平均值，是钢板的厚度。据此，就挠度的影响而言，钢管棒的直径比钢板的厚度大得多，并且通过设置其他形状参数，可以增大尖端直径的大小，从而改善了尖端的直径。加强钢管杆刚性，减少了杆顶部的位移。
2.3主杆坡度
杆身的斜率通常取决于塔架上的负载，钢管杆上的负载与弯矩包络图上的斜率正相关，因此必须将主轴的斜率控制在较高的水平[2]。
但是，从偏转控制的角度来看，刀尖直径不应太小，因为过大的坡度将不可避免地增加齿根直径，从而导致材料浪费并影响美观。因此，在钢管柱结构的设计中，有必要通过调整柱的倾斜度和尖端直径来控制钢的用量。也就是说，在某些负载条件下，塔斜率和梢径的设计应为轴斜率的最佳值，是通过比较为多个计划组合而计算出的用于优化的权重来确定的。
2.4杆身分段长度
为了均匀改变钢管柱的壁厚，钢管柱必须分成大约10米长的部分。必须控制杆段的长度以满足运输、成型和热浸镀锌的标准。如果钢管杆的壁厚太大，则必须适当缩杆段部分的长度。此外，合理划分钢管杆可以优化每个杆段的应力比。如果计算得出的钢管棒长度为一米时，则可以通过调整每一杆段的管段长度来提高利用率。在实际操作过程中，适当缩短管段长度,以满足钢管结构的整体平衡需求。通常钢管的总长度是相同的,将钢管分割成相同长度的杆段可以大大提高钢管的利用率。
2.5横担形式
在钢管杆结构的优化设计中必须考虑横担的形式。当前，主要使用截面的形式，可以从顶部到根获得变形的截面，电气间隙不仅增加了杆形的整体美感，而且还节省了材料。同时，传统横担的受压部分很可能在负载的作用下产生集中应力，从而使横担部分承受更大的压力，造成杆体的变形。另外，由于轴的上部较薄，因此横担的局部在该压力下易于压缩和变形，但是仅增加壁厚既不经济也不节约。为了增加稳定性，可以考虑将靴梁支座焊接到杆体上，以分担横担的集中压力并防止弯曲变形[3]。
3、高压架空输电线路钢管杆结构的优化措施
高压架空输电线路钢管柱的结构优化设计应从以下几个方面考虑。第一，优化设计必须考虑气候条件，考虑条件并计算当地气候数据。由于钢管杆的设计受环境因素的影响，因此必须考虑气候以优化钢管柱的结构，并且将周围线路的运行作为选择气候条件的基础。一般而言，110kV~330kV输电线路的最大重现期为30年，500kV~750kV输电线路的最重现期期为50年，在实际使用中应避免最大值。第二，高压架空输电线路钢管杆为了优化线路的结构，有必要合理地区分与选择杆塔类型，也就是耐张杆和直线杆，以防止直线杆受到地线拉力的限制。角度值对钢管结构的整体荷载能力有很大影响,各钢管结构之间保持相对稳定均衡的状态,以提升荷载能力[4]。应合理规划角度的数量，以避免出现较小的实际角度的问题，从而可以有效地降低塔的实际负荷；角第三，使用跨距的优化。在优化钢管结构的过程中，还需优化各种导线和地线，计算并比较线的张力，然后选择适当的安全系数。在优化钢管杆的结构时，首先满足电气间距要求，以优化杆头高度，尽可能减小管线走廊的宽度，并根据杆头高度优化横担长度。其次，在优化塔架重量时，应考虑路灯的要求、线路走廊两侧的树木、城市10kV线路，将安全性、轻便性和经济性作为目标。当电路回路数大、负载设计大、接地线的张力太大、转角大时，可以选择双杆设计。合理安排地线布置和塔顶尺寸之间的间距，以符合电气距离，确保张力，并选择合适的杆身分段以及合理的壁厚。另外，材料选择要求高。
4、结语
电力对社会的发展以及人们的生产生活意义重大。选择科学合理的高压输电方式可以减少输电损耗,降低建设成本,提高电力供应的稳定性和可靠性。钢管柱的优化设计涉及范围广泛，有很多优化项目。钢管杆的应用，进一步提高了供电质量,使得杆塔更加美观、安全，可以最大程度地满足城市高压输电线安装要求,从而满足城市发展的要求。但是，钢管杆建设投资的费用较高,在具体应用中，需要根据具体的应用条件，行合理的结构设计和优化。
参考文献：
[1]邹小华.高压输电线路钢管杆结构的优化设计分析[J].中国战略新兴产业,2020,(22):173.
[2]朱岩.高压输电线路钢管杆结构的优化设计分析[J].建材发展导向（上）,2020,18(6):164.
[3]孔祥盼,游华武.浅析高压输电线路钢管杆结构的优化设计[J].科技资讯,2018,16(32):50,52.
[4]陶冶.高压输电线路钢管杆结构的优化设计[J].科技创新导报,2016,(15):49-50.
[5]徐芸.大跨越高压输电线路高耸塔高强钢钢管节点研究［D］.武汉：武汉大学，2019，13（11）：119-124.