引言：2022年1月中旬，国家在电网年度会议上提到，本年度将会在电网投资方面金额达到5012亿元，意在借此将电网资源的利用达到最大化，为全国范围内跨省输电通道的建设进程加快创造条件、提供资金、资源支持。由此可见，国家对于输电线路的建设关注度极高，而此时想要提升电网输电效益，全面做好输电线路的设计工作就成为输电网发展的重要工作内容。鉴于此，本次针对输电线路铁塔结构设计的发展和现状这一内容进行深入分析具有重要现实意义。
一、输电线路铁塔结构设计的发展
我国的传送机配置电能设计中，架空输电线路属于重要配置形式，发展历史已经超出百年。随着西方英美日等发达国家对于铁塔结构升级改造力度的不断提升，铁塔结构设计更加注重对于新材料和新工艺的开发[1]。最早在1960年，日本设计搭建了第一条500kV的输电线路，运行的电压等级为270kV。上世纪60年代，我国开始自主加强对于铁塔设计工作，并逐步开始设计建造出30-500kV输电铁塔，时间发展至70年代中期，我国开始针对500kV输电线路展开设计工作，并在短时间内完成了500kV铁塔工程结构的本体设计工作，但是设计工作中，与西方发达国家相比，无论在材料损耗还是技术成熟度上，均处于落后状态[2]。1984年，我国冲破传统输电线路设计模式，成功84型酒杯铁塔实验。后续短短几年时间内，在华北电力、东北电力等设计院的联合设计研发下，我国所研发的酒杯形状直线输电铁塔已经满足国际现今输电线路相关指标，同时，ZVX拉V塔、LV87拉V塔也被研发出来，此结果的得出，充分表明，我国当前在500kV输电线路铁塔设计质量以及设计水平与国际水平之间的差距逐渐缩短，并形成超越之势。
二、输电线路铁塔结构的设计现状
（一）铁塔结构连接方式设计现状
电网建设作为国家经济发展的中坚力量及重点发展事业，此时如何做好输电线路的架设工作就成为事业发展的重点内容。现有的输电线路搭建中，高压线路的建设项目数量开始激增，而施工中技术人员对于铁塔的设计及施工质量关注也随之开始加大[3]。在具体的设计阶段，连接方式是设计的重点内容。连接方式上，主要以“铰接”方式为主，此连接方式执行时，需要技术人员提前确认输电线路的电压等级以及气相条件，对于塔头电隙圆也需要重点确认，避免不良因素的存在影响后续铁塔塔杆的使用性能。此外，在进行连接方式的强度及稳定性设计方面，技术人员还需要提前制定设计标准并整理电力输送需求，才能在此要求下提升塔杆连接设计效果。
（二）铁塔结构材料应用设计现状
输电线路铁塔在专业领域内，也被称之为电力铁塔，进行分类时，可分为耐张、直线、跨越、换位以及终端几种铁塔类型，其差异在于用途不同，但是在设计的材料结构及特征方面却存在高度的一致性，即均从属于空间桁架结构。进行铁塔结构的材料应用设计时，一般需要涉及到角钢、螺栓和钢板连接三部分[4]。材料设计中，要求需要将几块规格、厚度等条件一致的钢板焊接成一体，设计为铁塔的杆脚。但此材料应用设计阶段需要注意，为了避免材料在施工中出现腐蚀问题，需要在其上做好热镀锌处理，提升铁塔材料的使寿命。
（三）铁塔塔杆结构设计现状
现阶段，我国的铁塔结构设计中，已经设计研发了多种不同的塔杆，形式上得到了极大的突破。目前，应用输电线路中频率最高的铁塔类型主要以双回直线塔为主，此种设计方案的优势在于质量最低，且可充分契合满应力电算程序的运作需求，两者的集合，进一步为输电线路的结合布置设计方案优化提供支持[5]。此外，新式塔杆结构设计方案的应用，更加充分的结合了铁塔内部应力和位移分布需求，使得该设计方案执行下的塔杆力学特征得以最大化利用，发挥结构重量优势的同时，提升塔杆应用性能及效益。
三、输电线路铁塔结构设计优化研究
（一）针对塔身设计进行优化
进行塔身的设计时，则应该从横断面、坡度两方面分别做好对应的设计优化工作。具体如下：
其一，塔身的横断面设计时，可以将横断面设计为正方形，相对于长方形来讲，正方形的抗纵向荷载能力更强。
其二，塔身的坡度设计时，当斜材形式相同，塔身坡度会对铁塔的主材及斜材具有直接性的影响，所以当塔头形式与高程确认后，塔身设定必须选择一个恒定值。此时进行塔身坡度的优化时，就需要针对铁塔的主材进行计算分析，其占比铁塔总体量的40%，对于塔重量大小具有重要影响，即坡度越低代表塔体量越重。例如，在进行500kV铁塔塔体的坡度设计时，可以选择对应坡度数值为0.101，以此将铁塔的整体重量减至最低，同时利于铁塔建设的钢材投用量降至最低，提升施工效益。
（二）针对铁塔头部进行设计优化
既有的500kV铁塔双回路线路设计中，比较常用的塔头设计主要具有传力直接且简易的特征，导线的排列也主要以垂直形式为主，塔头高度偏高。而为了满足我国现有输电线路的跨越指标要求，对铁塔进行优化时，就需要提升高程，但会随之出现塔身以及输电线路上层导地线风荷载承担过大的问题。对此进行设计优化时，则需要在传统对鼓型、双层横担两种铁塔头设计方案进行更新，两者的优势在于布置流程简洁，但是缺点是走廊相对过于窄小[6]。因此进行优化时可以采用V串双层横担塔设计方案，其间排列导线形式以三角为主，使得铁塔头部高程增加降低10m，最终减低铁塔头部风荷载，延长其使用寿命。
结束语：
综上所述，输电网铁塔设计结构设计工作的推进过程中，想要提升设计工作的质量，在了解其设计发展过程的基础上，必须针对其现有的设计现状进行不断的优化。另外，在输电网铁塔结构设计优化方面，应该具体到细节层面，尤其是对于塔头、塔身等设计工作，必须投放更多的设计精力及关注度，才能真正为输电网的建设和发展起到促进作用，最终为国家电网事业经济效益和社会效益增长奠定基础。
参考文献：
[1] 孟德浩. 输电线路铁塔结构设计的发展和现状研究[J]. 新型工业化, 2020, 10(2):4.
[2] 周新. 电力铁塔制造企业提质增效的研究和探讨[J]. 工程建设与设计, 2021(4):2.
[3] 郭立波. 架空输电线路铁塔结构与基础设计分析[J]. 华东科技：综合, 2020(6):1.
[4] 杨强, 管明文. 架空输电线路三维设计应用研究[J]. 中国金属通报, 2020(2):2.
[5] 张超文. 高压输电线路铁塔结构设计要点分析[J]. 科学大众：科技创新, 2020(8):2.
[6] 何玉峰. 输电线路铁塔倾斜智能监测系统设计与应用研究[J]. 中国航班, 2020(13):1
