supporting structure of transmission line; pole & tower
简介
支承架空输电线路导线和架空地线并使它们之间以及与大地之间保持一定距离的杆形或塔形构筑物。世界各国线路杆塔采用钢结构、木结构和钢筋混凝土结构。通常对木和钢筋混凝土的杆形结构称为杆， 塔形的钢结构和钢筋混凝土烟囱形结构称为塔。不带拉线的杆塔称为自立式杆塔，带拉线的杆塔称为拉线杆塔。中国缺少木材资源，不用木杆，而在应用离心原理制作的钢筋混凝土杆以及钢筋混凝土烟囱形跨越塔方面有较为突出的成就。
输电线路杆塔有两种分类方法， 一是按其不同的用途和功能划分为不同的类别， 另一种是按其不同的外观形状划分为不同的型式。
杆塔类别 按其在输电线路中的用途和功能可分为直线、耐张、转角、终端、换位、跨越六种类别的杆塔。
直线杆塔 支承导线、架空地线的重力以及作用于它们上面的风力， 而在施工和正常运行时不承受线条张力的杆塔。导线和架空地线在直线杆塔处不开断，且被定位于导线和架空地线呈直线的线段中。直线杆塔的作用仅是线路中悬挂导线和架空地线的支承结构。
耐张杆塔 除支承导线和架空地线的重力和风力外，还承受这些线条张力的杆塔。导线和架空地线在耐张杆塔处开断，且被定位于导线和架空地线呈直线的线段中，用来减小线路沿纵向的连续档的长度，以便于线路施工和维修，并控制线路沿纵向杆塔可能发生串倒的范围。
转角杆塔 支承导线和架空地线的张力，使线路改变走向形成转角的杆塔。导线和架空地线开断直接张拉于杆塔上时称为耐张转角杆塔，导线和架空地线不开断的称为悬垂转角杆塔。
终端杆塔 线路起始或终止的杆塔。终端杆塔定位于变电厂或变电所的配电装置门型构架前，线路一侧的导线和架空地线直接张拉于终端杆塔上，而另一侧以很小的张力与门型构架相连。
换位杆塔 用来改变线路中三相导线排列位置的杆塔。导线在换位杆塔上不开断时称为直线换位杆塔，反之称为耐张或转角换位杆塔。
跨越杆塔 用来支承导线和架空地线跨越江河、湖泊及海峡等的杆塔。导线及架空地线不直接张拉于杆塔上时称为直线跨越杆塔，直接张拉于杆塔上时称为耐张或转角跨越杆塔。为满足航运净空要求，跨越杆塔一般都比较高。为减小杆塔承载，节省材料及降低工程造价，一般多采用直线跨越杆塔。中国在长江中下游成功地建设了多处高度在100 m及以上的烟囱式钢筋混凝土和钢结构直线跨越杆塔，在珠江上建有目前世界最高的钢结构跨越杆塔，塔总高达235.75 m，在南京长江上建有目前世界上最高的烟囱式钢筋混凝土跨越杆塔，塔总高达257 m。
杆塔型式 按其不同的外观结构形状可分为酒杯型、猫头型、干字型、上字型、克里米亚型、上字型、单柱型、门型、悬链型等主要型式的铁塔和钢筋混凝土杆。
酒杯型塔 塔上架设两根架空地线，导线排列在一个水平面上，塔形呈酒杯状，如图1所示。它通常是220 kV及以上电压等级输电线路的常用塔型，有良好的施工运行经验，特别适用于重冰区或多雷区。
图1 酒杯型塔
猫头型塔 塔上架设两根架空地线，导线呈等腰三角形布置，塔型呈猫头状，如图2所示。它也是220 kV及以上电压等级输电线路的常用塔型，有良好的施工运行经验，节省线路走廊，其经济指标较酒杯型塔稍差。
图2 猫头型塔
干字型塔 塔上架设两根架空地线，导线基本上呈等腰三角形布置，其形状如“干”字，如图3所示。这种塔型受力清晰直接，有较好的经济指标，在中国通常是220 kV及以上电压等级输电线路的常规型塔，主要用作耐张及转角塔。
图3 干字型塔
上字型塔 杆塔上只架设一根架空地线，导线呈不对称三角形布置，其外形呈“上”字形，如图4所示。它适用于轻雷及轻冰地区导线截面较小的输电线路，常用于110 kV及以下电压等级的电力线路。
克里米亚型塔 塔上只架设一根架空地线，导线呈不对称三角形布置，由于它首先在苏联的克里米亚地区采用而得名，如图5所示。这种塔型适用于轻雷及轻冰区，它与上字型塔相比，塔顶挠度稍有改善，一般用于110 kV及220 kV的输电线路。
图4 上字型塔
图5 克里米亚型塔
单柱型塔 用单个柱体来支持导线及架空地线的杆塔，常用于单根架空地线及导线呈三角形排列的
情况，如图6所示。它适用于110kV及以下电压级的电力线路，常采用打拉线方式维持其稳定，具有较好的经济指标。
图6 单柱型塔
在城市及城郊的220 kV及以下电压的线路中，考虑到外形美观与环境协调以及施工和维护简便，广泛采用断面为等多边形(有8、12及16边等)的单柱钢管电杆，这类杆型由每节长8～12 m的数节杆段组成，杆段之间一般采用插入式连接，也有一些采用法兰盘连接，整个结构采用镀锌防腐，图7所示是一种较为典型的110 kV双回路钢管电杆。
图7 110 kV双回路钢管单杆
图8 门型杆塔
门型杆塔 用两个柱体来支持导线及架空地线的杆塔，常用于双架空地线及导线呈水平排列的情况，如图8所示。一般用于220kV及以上电压等级的输电线路，可采用打拉线来提高杆塔的稳定性，柱体有时还带一定坡度。这种杆塔适用性比较大，带拉线时更具有很好的经济指标。
在城市及城郊的钢管杆塔的线路中，对受力较大的转角杆，常采用双柱钢管的杆型，钢管也是采用等多边形的断面，杆段之间一般采用法兰盘连接;典型的杆型如图9所示。
图9 双柱转角钢管杆
拉线V型塔 门型杆塔的特例，常用于500kV的输电线路，在220kV输电线路中也有少量使用，其外形如图10所示。它具有施工方便，耗钢量低于其它拉线门型塔等优点。但它占地较大，在河网及大面积机耕地区使用受到一定限制。这种塔型在国外还使用于人烟稀少的地域，便于利用直升飞机吊运和安装。
图10 拉线V型塔
悬链塔 这种塔型取消了传统型式的钢横担而采用钢索和绝缘子串来悬挂导线，将三相导线布置在两根打拉线的钢柱中间，改善了塔头电气间隙的布置，特别适用于500kV及以上的超高压和特高压输电线路，其外形如图11所示。加拿大曾在500 kV和735 kV输电线路上使用，它比常规塔型节省钢材，但占地大，故只宜用于空旷地带，同时绝缘子用量多，运行维护比较复杂。
图11 悬链塔
AΠ型塔 塔正面呈“Π”形，侧面呈“A”形，故得其名。通常用作纵向有较大张力的耐张或转角塔，因为侧面“A”形有较大的刚度。苏联在400～500kV输电线路中应用的AΠ型塔，如图12所示。AΠ型塔结构较复杂，耗钢量也较大。
图12 AΠ型塔
双回路鼓型塔 由于导线呈鼓形布置而得其名。这种塔型适用于覆冰地区，稍伸长的中横担使上下层导线达到适当叉开的目的，避免导线脱冰跳跃时发生闪络事故。它是双回路铁塔常见的塔型，其外形如图13所示。
图13 双回路鼓型塔
图14 双回路伞型塔
双回路伞型塔 由于导线呈伞形布置而得其名。这种塔型结构受力比较合理，具有较好的经济指标。它也是双回路铁塔常见的塔型，其外形如图14所示。
双回路倒伞型塔 由于导线呈倒伞型布置而得其名。这种塔型结构受力不甚合理，实际工程中不常采用，但它在施工及带电作业方面较其它塔型方便，其外形如图15所示。
图15 双回路倒伞型塔
双回路干字型塔 导线分二层呈“干”字形布置，故得名。这种塔型的主要优点是降低了塔高，同时因导线呈三角形排列，较垂直排列导线间的间隙大，因而对防冰害及抗导线舞动性能较好，其经济指标一般也优于其它塔型，但占和较宽的走廊空间。这种塔型常用作跨越塔， 其常规外形如图16所示。
图16 双回路干字型塔