高壓線塔是怎麼設計的？

11-16

例如設計原理、造型目的等。
有這種：這種：這種：居然還有這種：

很早就看到這個問題了，拖延症表示今天終於回答了
目前我國送電電壓等級主要有交流10kV、35kV、110kV、220kV以及特高壓送電交流500kV及±800kV。常見鐵塔主要是220kV和110kV的，低壓的通常是桿。
設計時由電氣專業提出要求，比如橫擔尺寸，塔高等。再由結構專業進行設計。
造型的話現在有幾種常見塔。
單迴路貓頭塔，塔頭形狀像貓咪得名。

單迴路酒杯塔

雙迴路塔

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應@棄鐘童鞋要求，補充±800kV塔一枚。

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把答案中不嚴謹的部分刪除了。這種判斷方法適用於大部分新建線路，但對於許多舊線路還是不適用的，有很多友鄰支出了這點，所以刪除。比較準確的判斷方法還是像Polaris在評論里寫的，看串長和塔頭尺寸。

從事線路設計，試著回答一下吧。
高壓國內一般是指35kV以上的。現在國網和南網都有典型設計，在使用時可以在典型設計中選取。可以從下列幾項作為標準來選取：電壓等級，氣象條件（主要是覆冰厚度和最大風速)，使用的地點（海拔高度，是否大於1000米），導線型號（是否分裂導線及子導線的型號），使用地點（按山地和平地進行劃分，山地可以採用高低腿，平地不需要），是否單迴路（雙迴路，四迴路），是鐵塔還是鋼管桿還是鋼管塔。
在選擇鐵塔時按上面幾項進行選擇，設計鐵塔的時候也是這樣，首先要把使用的地點（平地or山地，海拔高度），氣象條件（覆冰厚度風速最高溫度最低氣溫），電壓等級，導線的型號搞清楚。在決定你要採用的導線迴路數（系統專業的事情），使用地點的地震烈度（這個從來沒有遇到過，但八度以上的地帶基礎都有額外的附加係數），根據地形選用鐵塔（通常）鋼管桿（城區地形受限）鋼管塔（一般是大跨越）。ok，這些前期都搞清楚，就可以進行下一步具體的設計了。
1 提供導地線對鐵塔的負荷（國內根據國內標準，國外一般是美標）
2 根據氣象條件和懸垂串畫鐵塔間隙圓（就是確定塔頭的最小尺寸，越小越省嘛）
3 根據間隙圓畫出鐵塔的單線圖
4 用軟體（國內是道亨，大的設計院都有自己密不外傳的軟體，國外工程用TOWER）把鐵塔型號輸進軟體，加上荷載，剩下的就是軟體自己的事了（這也是最難得部分，因為經常會報錯，計算不收斂，就需要反反覆復的去找錯）。
5 軟體算好，這套塔也就設計好了（要相信軟體，相信科學嘛，你要不相信，那就接著來）
6 那算好的塔圖去鐵塔廠放樣加工，組裝，看能裝不不，在都拆了，運到北京房山的某地做真型試驗。就是用前面算出的實際荷載去加到鐵塔上，看能否承受住這個荷載。理論上是在這個最大荷載以下不破壞，超過一點點就破壞時最好。但一般都要有些余度。但記得原來看國網組織的真型試驗，有的鐵塔見到140%的荷載還沒事，也是不行的，太結實也是浪費。
7 如果真型試驗通過，差不多就設計完成了。國外的項目一般沒有真型測試這個階段。
8 直線或耐張塔，一般是這樣的：國內一般每種型號是直線三套，大跨越一套。耐張按角度（0-20-40-60-90）四套耐張，有的還有一套可以5度以下轉角的直線耐張塔，一套終端。每種型號在按山地和平地分成兩類。國外就是按具體的使用條件來計算的。也就是說國內是先有塔在選擇塔形來使用，國外工程是先看使用的具體條件，在去計算。這樣看來，一套塔的設計工作量實際是很大的。

本身從事線路工作，試著就本身的經驗回答一下。
塔型的設計要結合用途考慮，塔型不是憑空空想出來的，是因為現實中有了相關需求才被設計出來的，這涉及到結構力學，成本控制，線路防雷等方面的因素，比如貓頭塔的雙避雷線和小保護角在線路防雷上就強於很多桿塔，比如耐張塔的大開腳和眾多的塔材就保證了其在承受水平荷載時的穩定性，再比如拉線塔那種少材簡便的設計，可以有效節省成本和方便組立。要知道詳細的輸電杆塔的適用條件，推薦你去查一下中國電力出版社出版的輸電線路塔型手冊，本書收集了我國20世紀50年代以來輸電線路常用塔型326種，涉及1000、750、500、220、110kV電壓等級，給出了相應塔型的名稱代號、主要技術參數、適用條件等。
在明確了需求決定塔型之後，你就可以知道很多設計的目的了，比如為什麼500KV的桿塔普遍要比220KV桿塔更高更大，因為500KV承受荷載（4根線啊）更大（順便糾正下二樓說的電壓等級判別法，220KV也是有單線的，所以最好還是根據絕緣子類型來判斷電壓等級）。同時考慮到其電壓等級高，放電距離更大，如果採用同樣的高度，可能遭受的樹竹障及各類外破會比220KV更多，非常不利於運行。
以上都是個人的經驗，很亂很雜很不全面，只望能解決題主的部分疑惑就足矣。

首先要考慮能不能承受鋼芯鋁絞線及各種絕緣子的重量，一般來說這點重量不算什麼，但也有一相用六分裂鋼芯鋁絞線的時候，這時候的重量就是單股鋼芯鋁絞線的6倍，還有跨度特別大（跨河、跨湖等）的塔。起始塔和終結塔要能夠承受水平的拉力，轉角塔會受到一個與鋼絞線方向不一致的斜向拉力，這些都是要考慮的問題。還有就是三相鋼芯鋁絞線的布置，有水平排列的（題目中圖2），有垂直排列的（題目中圖1），也有等腰三角形排列的（題目中圖3），還有非等腰三角形的排列的（下面有圖），這個主要是根據電壓等級要考慮鋼芯鋁絞線之間的互相影響。上圖：

以上圖片均摘自英大網。如侵權，請告知。

以上圖片均摘自英大網。如侵權，請告知。
紅白相間的那個就是跨越長江用的。有幾種很萌的，有木有？

謝謝你的邀請，我不是搞線路專業的，既來了也談談自己的觀點吧。
電力線路鐵塔主要分兩類，直線塔和耐張塔（電杆也一樣）。直線塔就是你所示圖片的1、3、4、5號圖，它是處於線路的直線區段（即非轉角處），因它正常情況下導線前後受力是平衡的，它只負責提掛導線，所以它的絕緣子串是向下的，所受的前後左右風偏力很小，因此它顯得較苗條（高瘦），同時地下的混凝土基礎也較小。而耐張塔大多處於線路的轉角或終端處（圖2），是負責將導線拉緊，使整條線路的導線不至於垂到地上，因此它受到橫向拉力非常大，所以它身材較粗壯（矮胖），特別是底部較寬大，地下的混凝土基礎較大。
當然，具體的選型和所處的地形、檔距大小、導線類型、對地高度、安全係數等都有關係，考慮建設的成本，在滿足安全的情況，原則上能低就盡量不高，如筷子，越長越易被折斷，就得加大鐵塔重量和基礎，且越高越易招雷擊。能直線盡量少轉角，同等級的耐張塔比直線塔塔身重得多、基礎大得多。
圖4、5應該屬於概念塔吧？但不是很現實，一是它的結構決定它的受力性能很不好，二是如果它用的是較大塊的型材時，山林及荒郊野外，它就無法運輸到工地，同時現場如無大型的起吊設備時，很難進行組裝。

盡量用簡單的話語來描述，請感受一下。

傳統意義上國內一般110kV及以上都用這種鐵塔作為電力線路架設的支撐。
由於近年城市用地緊張，有時候110kV也用鋼桿代替鐵塔。
35kV及以下用砼桿，耐張或轉角桿條件成熟的也用鋼桿。
所以一般看到鐵塔就是110KV以上電壓等級的了。

所有線路桿塔設計唯一的要求就是「不能倒」，造型其實不一定的，所以基本歸於結構力學的原理。主要的考量為已知條件1：鐵塔之間的落差，長度確定（跨山，跨河？從一座山跨到另一座山距離就長了），是否轉角塔，轉的角度，是否盡頭？耐張塔...；已知條件2：鐵塔上需要掛多少迴路，採用什麼避雷方式，用哪種導線（導線的粗細，重量）；已經條件3:當地的氣象（風雷雨冰雪全要考慮），地震等外部因素。根據這些條件，通過上上下下左左右右各種情況各種方位的受力計算（其中風力計算是很重要的一環），設計人員就可以在若干前輩多年心血積累而成的國定典型裝置里選出滿足計算要求的相關塔型，並可以適當改進。當然彪悍的線路設計師可以根據實際情況大幅度改動這些典型裝置的樣式。比的就是計算能力，誰能在合理的佔地面積內，選用或設計出最輕的鐵塔誰就最牛X。我國的此類工程設計跟發達國家是有差距的，最牛的當然是日本，北歐確實有把鐵塔造成巨人狀的，而且刷成彩色，遠看就像回到「權力的遊戲」或「魔戒」里的中古巨人在扛著導線，非常心曠神怡。

不能倒和盡量輕（省鐵）就是造型目的。

半專業回答。因為只能回答高壓方面的原因，定型設計力學結構等回答不了。

首先高壓塔需要避雷，因此最高的兩根線都是避雷線(功能上說，現在有部分可以同時用作通信)。

然後，高壓電傳輸分交流和直流。

交流電是三相電，因此每個迴路傳輸都需要三根線。請看問題中第三張圖，就是最上面兩根為避雷線，下面三根為單迴路傳輸線。第一二張圖，都是雙迴路傳輸線，因此是左右各有三根傳輸線。

直流電要有正負極，因此需要兩根傳輸線。最後兩張圖均是直流高壓傳輸，頂上兩根避雷線，下面左右正負傳輸線。

在網上看到這些富有創意的高壓線塔造型設計，可以試想一下。

The structure won the 2010 Boston Society of Architects Inbuilt Architecture Award

Design studio: Design Depot

Design studio: Design Depot
以上圖片引自以下網頁:
[1]The Transmission Line Towers Transfer Electricity And Creative

按我理解，鐵塔塔型的設計要考慮幾個因素：電壓等級、輸電方式、地形限制。電壓等級決定了導線的大小，地形限制了每兩基鐵塔間（專業術語叫檔距）或者設計規範能允許直線上幾基鐵塔間的導線長度。再根據這麼大這麼長的導線產生的張力和弧垂（考慮導線對地的距離，這個要和張力、檔距多因素綜合考慮）決定鐵塔大小（包括結構強度、鋼材薄厚）以及鐵塔高度。再者電壓等級不一樣，要求導線和導線間、導線與鐵塔之間要滿足一定的間距（專業人士叫這個為絕緣距離），所以你會看到不同等級的鐵塔上端橫擔伸出的長短不一。輸電方式嘛，就只有交流和直流這兩種（手機無線充電什麼的和本題無關，不在考慮範圍內）。一般每條輸電線路都會設計一塔單回或雙回。至於為什麼會有單回雙回，是因為設計要考慮成本和輸電可靠性（單回鐵塔承載的重量、張力更小，從而造價低；雙回的話一回有問題了還有另一回頂著，保證電力供應；而且每回線路的成本不單單有導線本身，還有與其配套的開斷、保護系統設備的投入）。看圖說明：第一張的就是雙回交流輸電（交流一回有三根導線，分為A B C三相，這樣就左右各一回，頂上那兩條是避雷線或者通信光纜）；第二張說實話我接觸過也看不懂（求大牛普及），不過我猜頂上的肯定是避雷線，然後採用左右雙回或者多回直流輸電（直流一回兩根線，一根正極，一根負極）；第三張應該是貓型鐵塔，採用單回交流輸電方式。
上述三鐵塔，第一和第三張的是直線塔，第二張的是直線耐張塔。你看導線吊著鐵塔的就屬於直線塔，前後扯著鐵塔的就是直線耐張塔。顧名思義，導線有角度扯著鐵塔的我們就叫它轉角耐張塔；還有隻扯一邊的就叫終端塔（一條線路總會有頭有尾吧）。之所以要分這幾樣的塔型，是因為輸電線路往往傳輸距離遠，要跨越高山、河流、峽谷、建築物等地形，這樣才能滿足線路走向需要。但遠距離傳輸電力會損耗正比例的電能，加上成本考慮（而且征地青賠困難）線路路徑設計會盡量遵循段短直原則。
至於最後那幾張嘛，那只是用來欣賞的效果圖。這種塔型，看它那樣不規則結構應該是一體成型製作的。可是要達到同樣的結構強度，三角穩定原理的結構設計才是最節約造價成本的吧。況且在嚴苛的地形環境，可拆解組立才好運輸。所以這樣塔型不正常也不現實。
還有要考慮的就是當地氣候，在冰雪覆蓋區選用的塔材更厚或者選用抗凍鋼材，海邊或海上還要選用耐腐蝕鋼材等等。有些不得已跨越大江、重要設施上空的，會把鐵塔設計得極端的好大來保證極其的穩固性。當然更大的鐵塔基礎也是配套設計的一部分……
以上是我按自己的理解，並已盡量通俗易懂地說明輸電線路設計的一些粗淺原理。猶豫本人非科班出身，又無設計經驗，可能有誤人之初。希望能對TZ有幫助，也期待更好更專業的解答。
還有～手機碼字好累啊！！！！！！！！！！

電力相線與相線之間根據電場強度要求需保證一定距離。電力相線布置會綜合考慮線行寬度、地面佔地面積和鐵塔高度進行不同的鐵塔樣式設計。鐵三角結構最為穩固且節約。

樓主最後兩張照片不知道是不是實物，讓我開眼界了，雖然懷疑它的實用性。

交流特高壓塔

簡單來說
設計原理就是根據塔能不能承受上面所掛線條的荷載以及塔自身的荷載來設計塔的結構
造型目的就是根據線條的多少設計塔頭來確定最少的佔用走廊空間