摘要：随着国家经济的快速发展，用电量的不断增加，对供电系统建设的要求与标准也是随之加大的。我国高压输电线路建设规模较大，数量较多，因而高压输电线路结构建设的合理性非常重要，保证高压输电线路运行的质量，才能为我国供电系统的稳定运行奠定基础。目前高压输电线路建设经过优化与改良，广泛应用钢管结构进行设计，钢管结构具有美观性、稳定、轻巧便捷等特点，但在进行设计和建设时还有很多的影响因素需要进行综合的管理与控制。
关键词：高压输电线路；钢管杆结构；设计
引言
由于城市建设高速发展，用电负荷迅速增加，供电网络已不能满足用电负荷发展的需要，势必要新建高压输电线路，对原有的城网线路进行增容改造。传统的铁塔，占地面积大，造型又与现代城市环境不协调。采用高压电缆造价昂贵，采用钢筋混泥土电杆，它的纵向、环向裂纹问题，一直未能很好的解决。采用环形或多边形截面的拔梢型钢管杆，结构简单，受力清楚，加工制造容易，施工方便，运行安全可靠。
1高压输电线路钢管结构的特点分析
1.1稳定性较高
在高压输电线工程当中应用钢管结构进行建设，可以提升高压输电线路整体运行的稳定性，本身钢管结构的尺寸规格是比较小的，高压输电线路建设的地点都是比较空旷的地带，经常会有高强度大风，高压电线路结构就需要承受风荷载，而钢管结构横截面积比较小，在空间当中承受的风荷载也相应的比较小，这样可以降低高压输电线路承受的压力值，也就提高了高压输电线路结构的稳定性。同时，钢管结构的强度较高，但是也具有很高的柔性，当遇到强风时，不会出现钢管断裂的现象，进一步增强了高压输电线路结构的稳定性。
1.2占地小，具有美观性
我国城市化建设进程较快，大部分的城市土地资源都被用于发展建设，很少有大面积的空闲土地资源，而传统的高压电线路结构是采取铁塔形式建设的，需要占用的土地面积较大，而采用传统结构建设的话，被占用土地也无法在建设其它的内容，不能重复利用，这样对于现阶段土地资源紧缺的状况来说并不适用。而利用钢管结构进行设计建设可以有效的解决这一问题，钢管结构所需要占用的土地面积较小，可以节约土地资源。
1.3施工便捷度较高
高压输电线路的钢管结构是需要进行组装，钢管结构施工材料运输非常方便，钢管结构组装操作也非常简单，施工程序较少，施工的便捷度较高。并且高压输电线建设是在外界环境当中，会受强风、强雨的侵袭，为提高钢管结构的强度需要采用高强度的钢材，这样一来造价会更高。钢管结构不适用于多回路的高压线路，也只是在城市或城郊地区的高压电线路中进行应用。
2高压架空输电线路钢管杆结构优化设计
钢管杆设计采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用可靠度指标度量钢管杆的可靠度。在规定的各种荷载组合作用下或变形的限值条件下，满足线路安全运行的要求。钢管杆的设计应考虑制造工艺、施工方法以及运行维护和环境等因素。钢管杆的设计应满足强度、刚度、稳定性等方面的要求。下面通过几点来分析高压架空输电线路中钢管杆结构的优化设计。
2.1气象条件的选择
气象条件应根据沿线气象资料的数理统计结果及附近已有线路的运行经验确定，110kV～330kV输电线路及其大跨越重现期应取30年，500kV～750kV输电线路及其大跨越重现期应取50年，实际使用中应该避免过大取用。
2.2杆塔类型的区分
合理区分线路中的直线杆和耐张杆，尽量避免直线杆承受导地线的拉力。合理规划杆塔使用转角度数，避免实际使用角度远小于设计角度，可以有效降低杆塔承受的荷载。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于终端杆应区分有无进线档的设计情况，对于分支、T接、π线路的杆塔，需要根据实际使用情况考虑荷载组合，避免所有杆塔都按最不利的因素考虑。
2.3使用档距的优化
通过对各种导、地线最大使用张力的计算比较，选取合适的导、地线安全系数，一般取导线安全系数K=6.0～8.0，地线安全系数K=10.0～11.0，使用水平档距Lp=120m～150m，垂直档距Lv=200m～250m，最为经济合理。
2.4杆头高度及呼称高
在满足电气间隙要求的前提下，尽量减小线路走廊宽度，对杆头高度及横担长度进行优化，同时考虑对城区10kV线路、路灯和路边树木的交叉跨越高度的要求，以杆塔重量最轻为优化目标兼顾根径尺寸，单、双回路杆塔的呼称高的极差按3m考虑，多回路杆塔按照2m考虑，可以减少杆塔高度，进而降低杆塔重量。
2.5杆塔结构型式的优化
对于一般杆塔，可采用正多边形单杆设计。对于导地线张力过大，线路回路数较多，转角较大，张力过渡的杆塔，可采用双杆设计。合理布置双杆与导地线在水平面上的投影交叉角度，在承受过大张力的方向上增大计算宽度；控制合适的挠度，优化锥度，杆身合理分段，减少各段壁厚；在横担与杆身的连接处局部补强，将大大降低杆塔重量。
3钢管结构参数设计的优化
3.1钢管材料优化设计
在进行钢管结构设计时，钢管材料的选择，对整体结构质量有直接的影响，在选材时要保证钢管材料建设完成后强度符合高压电线路建设的要求，由于外界自然因素会对钢管结构产生较大的影响，钢管结构需要有足够的强度才能保证结构的稳定性，对钢管材料强度的计算要根据钢管杆挠度进行，可以通过钢管杆预弯或预偏实验，计算钢管材料的挠度，当挠度在标准范围之内时，钢管材料的强度其实就是很大的了，钢管材料强度荷载就足以承受外界因素带来的影响。保证钢管材料的强度参数，是为了保证钢管结构不会出现弯曲或变形的情况，提高高压电线路稳定性和可靠性。
3.2钢管主干坡度优化设计
在钢管结构当中，钢管主干坡度和梢径优化设计的作用是降低材料使用量，提高钢管结构的美观性。钢管主干坡度与钢管结构的荷载力有直接的关联，而荷载力可以与钢管的梢径有关联，因而对于钢管主干坡度的优化可以通过控制梢径来实现，钢管的梢径越小钢管主干坡度越大，钢管主干坡度越大需要消耗的钢管材料就越多。因而钢管的梢径不能过小，要适当加大，将钢管坡度降低，以达到节约材料的效果，同时可以优化钢管外形。在进行主干坡度设计时要进行多种方式调节，通过观察比较，选择效果最佳的坡度设计方案。
3.3杆身分段长度
在进行钢管结构设计时，可以对钢管杆身分成均等的长度，通过分段可以提高钢管结构的整体性能，钢管每一段的长度需要根据工程建设的基本情况进行选择，钢管长度不能超过运输车辆装箱的长度，如果设计钢管选择的型号是钢管壁较厚的，那么就需要将分段的长度适当的减少，以满足钢管结构整体均衡性的需求，通常情况下钢管总长度都是相同的，将钢管分成均等长度的杆段可以大幅度提高钢管利用的有效率，在提高钢管结构性能的同时也可以节省材料，降低造价。
结语
对于高压输电线路钢管结构的优化设计，涉及的优化内容比较纷杂，钢管材料的选材优化、钢管的各项性能参数的优化以及影响因素的优化设计，这些内容都对钢管结构整体建设的效果有影响，高压输电线负责电力传输，本身对自身结构安全与稳定的性能有很高的要求，钢管结构设计优化质量非常关键，只有高效的优化设计才能大幅度提升高压输电线路运行的稳定。
参考文献：
[1]侯伟.高压架空输电线路钢管杆结构优化设计研究[J].科技传播，2017，8（5）：184-185.
[2]谢东进.浅析钢管杆的优化设计[J].科技资讯，2018（5）：32-33.
论文作者:汪楚清
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/22
标签：钢管论文; 结构论文; 线路论文; 杆塔论文; 高压论文; 坡度论文; 荷载论文; 《基层建设》2019年第19期论文;