【关键词】220 kV；双回输电线路；钢管杆设计

引言

电力输送作为电力体系的重要组成要素，能够实现发电厂所产电力向终端用户的高效配送，对于社会的发展起着至关重要的作用。然而，伴随城市扩张和制造业的迅猛发展以及生活水平的不断增长，对高压输电线路的性能与可靠性也提出了更高的要求。而钢管杆依靠其理想的机械参数、持久的防腐蚀效能以及模块化的施工特点，已成为220 kV双回输电线路的典型杆塔形式。该结构设计能完全符合电力系统对先进输电设备的性能标准，保证极端条件下的持续可靠工作，实现安全可靠与经济高效的双重目标。

一、220 kV双回输电线路钢管杆的设计概述

（一）力学要求及电气性能分析

钢管杆必须具备承受线路当中各类机械拉力以及风力所引起弯矩的能力，这些力的作用会极大地影响杆体性能，在设计过程中需进行全面分析计算。以某工程项目为例，按照环境条件标准，设计中钢管杆的最大风荷为900 N/m2，风速设计为30 m/s。依照这一风荷设计要求，钢管杆应具备充足的强度及刚度，以防止因过度变形或结构失稳而产生的安全隐患。在杆体的材料选定、截面及连接工艺设计中，需保障在极端情况下，杆体仍能维持稳定状态，不会出现断裂或屈服现象。依照国家标准，220 kV输电线路的钢管杆电气间隙最小要达到4.5 m，这一设计要求对线路的安全性起到有效保障，使其能够在正常运行以及故障条件下，电气绝缘性能不出现偏差。在电气性能设计时，钢管杆不仅需具有适应高电压环境的承受实力，还得保证体现出良好的抗电磁干扰性能，这对于保障电力系统的稳定意义重大，尤其是在电力电子设备越来越普及的背景下，电气性能的严格规定，是保证电力系统可靠性的关键环节[1]。为具体呈现钢管杆的力学性能要求，可借鉴某项目里的设计参数（见表1），这些参数明确展现了设计过程中需要考量的各类力及应变值，保障每个环节与整体设计理念和安全标准相契合。

（二）抗风、抗震、防雷等特殊环境中的设计要点

在220 kV输电线路设计时，需要对各类特殊环境进行全面地考虑，并制定有针对性的防范措施，尤其在防风、抗震以及防雷等方面。在抗风设计工作中，钢管杆设计风速一般由安装地区的历史气象数据决定，针对风力荷载偏大的地区，杆体的直径与壁厚需对应增大，从而提升其抗风能力，保证线路安全[2]。在进行风载计算过程中，一般采用标准风速法，风载力可借助公式（1）求得：

F=Cd·A·P（1）

其中，F表示风荷，Cd表示风压系数，A为杆体的迎风面积，P为风压。该计算方法保证了在风力作用时，钢管杆可维持结构的稳定性，不出现过度变形和失稳的现象。对高烈度地震区的设计而言，钢管杆需有良好的抗震性能，杆体的连接区段采用柔性设计，可在一定范围内吸收地震波的能量，这样能起到有效防止刚性结构在强震中出现脆性断裂的作用。该设计思路不仅增强了杆体的韧性，还提高了整体的抗震水平，设计期间会采用弹性分析与塑性设计相结合的方法，保障钢管杆在地震中的稳固性。弹性分析聚焦于结构在小变形情形下的展现，而塑性设计看重结构达到极限状态后的行为态势。采用这两种方法的组合，可对杆体在地震作用下的表现进行综合评估，保证它在极端情况下也能牢牢稳固，维持电力传输的平稳。220 kV输电线路的钢管杆应配置有效的避雷装置，以保证在雷雨天气时能安全导走雷电流，防止设备受损和人员受伤[3]。

（三）结合数据的结构分析与设计参数计算

在着手钢管杆设计的阶段，为让其在不同荷载条件下维持稳定与安全，通常情况下可采用有限元法（Finite Element Method，FEM）进行模拟操作。