淺談農(nóng)村電力工程的設(shè)計(jì)強(qiáng)度

康健

（四川省電力公司內(nèi)江電業(yè)局康健，四川 內(nèi)江 641003）

1 架空電力線路等強(qiáng)度設(shè)計(jì)

架空電力線路等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，就是在電力線路機(jī)械負(fù)荷（導(dǎo)線張力、風(fēng)荷載、覆冰等）的作用下，使各個受力部件危險(xiǎn)截面上的抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度做到相等或基本接近。避免短板效應(yīng)，避免瓶頸，避免材料浪費(fèi)。等強(qiáng)度設(shè)計(jì)能夠保證電網(wǎng)在安全運(yùn)行的前提下節(jié)約建設(shè)成本。

從農(nóng)村配電線路金具材料分析比較發(fā)現(xiàn)，按國家《金具手冊》生產(chǎn)的金具強(qiáng)度基本沒問題，一個級次的金具"標(biāo)稱破壞荷重"相差不大。而非國家標(biāo)準(zhǔn)曲連板、扭連板、拉線連板、拉線抱箍等是其強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)。實(shí)際上，在施工現(xiàn)場已發(fā)生的材料事故中就有拉線抱箍、拉線連板被拉豁的事情。在拉力恒定、構(gòu)件材質(zhì)相同時，構(gòu)件抗拉強(qiáng)度與其抗剪截面的大小成正比。材料事故之所以出現(xiàn)，是因?yàn)榍B板、拉線連板、拉線抱箍的螺栓孔距端稍的位置受限，構(gòu)件要活動旋轉(zhuǎn)，長了無法與下一級連接件配合，硬化，端稍實(shí)際長度要在表1基礎(chǔ)上再增加5 mm。

有的下料偏短，抗剪截面小，不足以抵抗擠壓應(yīng)力時，首先由此拉豁，故成為危險(xiǎn)截面。如圖1所示，拉線連板長160 mm，寬度為60 mm，厚度為8 mm，螺栓孔直徑為19 mm，A-A長度為 41 mm，B-B長度為 25 mm，A-A截面為328mm2；端稍B-B截面為200 mm2，B-B抗剪截面小，為危險(xiǎn)截面。

每副拉線抱箍有兩個端面。故拉線連板、拉線抱箍端稍BB危險(xiǎn)截面的有效長度不應(yīng)小于表1數(shù)值。由于鋼構(gòu)件加工過程中會產(chǎn)生約2～3 mm的冷硬化，端稍實(shí)際長度要在表1基礎(chǔ)上再增加5 mm。

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10 kV電力線路配套LGJ-50及以下導(dǎo)線的金具破壞荷載不低于70 kN，配套GJ-25～35鋼絞線的拉線材料不低于45 kN，以此進(jìn)行鐵附件強(qiáng)度校驗(yàn)，在危險(xiǎn)截面的長度受限時，可增加其鋼材厚度以滿足線路等強(qiáng)度受力要求。

2 鐵橫擔(dān)用熱軋等邊角鋼鍍鋅二次加工

電力線路上的鐵橫擔(dān)用熱軋等邊角鋼二次加工鍍鋅而成。在耐張桿上，鐵橫擔(dān)不但承擔(dān)拉力、壓力，最主要承擔(dān)彎應(yīng)力。工程上鐵擔(dān)屬于細(xì)長構(gòu)件，只要抗彎、剛度條件校驗(yàn)滿足，其抗拉、抗壓一般也都能夠滿足。所以，在受力、橫截面不變的情況下，首先應(yīng)考慮選用等邊角鋼的翼邊加寬，減小厚度，增大抗彎能力。比如，能用80mm×7 mm×1960 mm鐵擔(dān)規(guī)格，就不用75 mm×8 mm×1960 mm的鐵擔(dān)規(guī)格。達(dá)到該鐵橫擔(dān)的抗拉、抗壓、抗彎的能力基本等強(qiáng)度，在節(jié)約成本的情況下，最大發(fā)揮其材料的力學(xué)性能，見表2。

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3 變電站隔離開關(guān)位置

變電站進(jìn)線隔離開關(guān)支座，三個豎向集中力，按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，兩個腳墩應(yīng)支撐在水平槽鋼的位置。

邊相隔離開關(guān)相距L，支座腳墩在距邊相隔離開關(guān)位置，繪制剪力圖、彎矩圖見圖2。

經(jīng)計(jì)算，兩個腳墩支點(diǎn)在距槽鋼端邊的1/10處，槽鋼即為等強(qiáng)度受力。

推而廣之，凡三個等間距分布的豎向集中力，由兩個固定鉸支座支撐的，支座設(shè)在距橫梁端邊1/10處，支座橫梁即為等強(qiáng)度受力。如果橫梁上為均布力，則支座設(shè)在距橫梁端邊0.207 L處，支座橫梁即為等強(qiáng)度受力。

電線桿拉線,是為固定電線桿穩(wěn)定,怕萬一出現(xiàn)特殊情況,造成人、畜傷亡的一項(xiàng)保護(hù)措施。,近幾年,農(nóng)村拉線破壞、丟失的現(xiàn)象非常嚴(yán)重。個別農(nóng)民,為了越地、秋收、犁杖方便,偷偷將自家責(zé)任田中電線桿上的拉線掐斷。也有圖小便宜者,四處盜取拉線.影響極壞。 電線桿拉線是國家財(cái)產(chǎn),它是不容破壞的。倘若遇上風(fēng)大雨急的災(zāi)年,電線桿一旦倒地釀成災(zāi)禍,后果是不可估量的。

在電力傳輸設(shè)備的設(shè)計(jì)上也應(yīng)該減少這中電線桿拉線的應(yīng)用數(shù)量，應(yīng)當(dāng)大量使用不可拆卸的電力傳輸設(shè)備，并一定要加大電力傳輸設(shè)備的強(qiáng)度。如采用三角式鐵塔或地下電力傳輸?shù)姆绞健?/p>

4 電力傳輸電纜材料的選擇

用于下列情況的電力電纜，應(yīng)采用銅芯：

（1）電機(jī)勵磁、重要電源、移動式電氣設(shè)備等需要保持連接具有高可靠性的回路。

（2）振動劇烈、有爆炸危險(xiǎn)或?qū)︿X有腐蝕等嚴(yán)酷的工作環(huán)境。

（3）耐火電纜。

（4）緊靠高溫設(shè)備配置。

（5）安全性要求高的重要公共設(shè)施中。

（6）水下敷設(shè)當(dāng)工作電流較大需增多電纜根數(shù)時。

5 電力電纜芯數(shù)的選擇

1 kV及其以下電源中性點(diǎn)直接接地時，三相回路的電纜芯數(shù)選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：保護(hù)線與受電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部位連接接地的情況：

（1）保護(hù)線與中性線合用同一導(dǎo)體時，應(yīng)采用四芯電纜。

（2）保護(hù)線與中性線各自獨(dú)立時，宜用五芯電纜；當(dāng)滿足本規(guī)范第5.1.16條的規(guī)定的情況下，也可采用四芯電纜與另外的保護(hù)線導(dǎo)體組成。

受電設(shè)備外露可導(dǎo)電部位的接地與電源系統(tǒng)接地各自獨(dú)立的情況，應(yīng)采用四芯電纜。保護(hù)線與受電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部位連接接地的情況：

（1）保護(hù)線與中性線合用同一導(dǎo)體時，應(yīng)采用兩芯電纜。

（2）保護(hù)線與中性線各自獨(dú)立時，宜采用三芯電纜。

受電設(shè)備外露可導(dǎo)電部位的接地與電源系統(tǒng)接地各自獨(dú)立的情況，應(yīng)采用兩芯電纜。工作電流較大的回路或水下敷設(shè)時，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理，可采用單芯電纜。除本規(guī)范第3.2.1條、3.2.2條、3.2.3條的規(guī)定情況外，交流供電回路宜用三芯電纜。直流供電回路，宜采用兩芯電纜；當(dāng)需要時可采用單芯電纜。

6 電纜絕緣水平

交流系統(tǒng)中電力電纜纜芯的相間額定電壓，不得低于使用回路的工作線電壓。交流系統(tǒng)中電力電纜纜芯與絕緣屏蔽或金屬套之間額定電壓的選擇，應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)低阻抗接地的系統(tǒng)當(dāng)接地保護(hù)動作不超過1min切除故障時，應(yīng)按100%的使用回路工作相電壓。

（2）對于（1）項(xiàng)外的供電系統(tǒng)，不宜低于133%的使用回路工作相電壓；在單相接地故障可能持續(xù)8h以上，或發(fā)電機(jī)回路等安全性要求較高的情況，宜采取173%的使用回路工作相電壓。交流系統(tǒng)中電纜的沖擊耐壓水平，應(yīng)滿足系統(tǒng)絕緣配合要求。

直流輸電用電力電纜絕緣水平，應(yīng)計(jì)及負(fù)荷變化因素、滿足內(nèi)部過電壓的要求?？刂齐娎|額定電壓的選擇，應(yīng)不低于該回路工作電壓、滿足可能經(jīng)受的暫態(tài)和工頻過電壓作用要求。且宜符合下列規(guī)定：

（1）沿較長高壓電纜并行敷設(shè)的控制電纜（導(dǎo)引電纜），選用相適合的額定電壓。

（2）在220kV及以上高壓配電裝置敷設(shè)的控制電纜，宜選用600/1000V，或在有良好屏蔽時可選用450/750V。

（3）除（1）、（2）項(xiàng)情況外，一般宜選用 450/750V；當(dāng)外部電氣干擾影響很小時，可選用較低的額定電壓。

7 電力電纜截面

電力電纜纜芯截面選擇的基本要求為，最大工作電流作用下的纜芯溫度，不得超過按電纜使用壽命確定的允許值。最大短路電流作用時間產(chǎn)生的熱效應(yīng)，應(yīng)滿足熱穩(wěn)定條件連接回路在最大工作電流作用下的電壓降，不得超過該回路允許值。較長距離的大電流回路或35kV以上高壓電纜，當(dāng)符合上述條款時，宜選擇經(jīng)濟(jì)截面，可按"年費(fèi)用支出最小"原則。鋁芯電纜截面，不宜小于4。水下電纜敷設(shè)當(dāng)需纜芯承受拉力且較合理時，可按抗拉要求選用截面。對10kV及以下常用電纜按持續(xù)工作電流確定允許最小纜芯截面時，宜滿足電纜允許持續(xù)載流量（建議性基礎(chǔ)值）、按下列使用條件差異影響計(jì)入校正系數(shù)所確定的允許載流量。

（1）環(huán)境溫度差異。

（2）直埋敷設(shè)時土壤熱阻系數(shù)差異。

（3）電纜多根并列的影響。

（4）戶外架空敷設(shè)無遮陽時的日照影響。

[1]單輝祖.材料力學(xué)（第二版）[M].高等教育出版社，2004.

[2]GB50217－94，電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范[S].