10kV架空線路轉角桿受導線拉力影響的研究

【摘要】10kV線路是我國高壓輸電網(wǎng)的重要部分，轉角桿及耐力桿是高壓架空線路的支撐構建。由于拉力設計及施工的不足，導致線路架桿倒塌，引發(fā)電力事故。筆者通過對汽架空線路轉角桿受導線拉力設計要求的分析，不同情況下導線拉力和地線相互作用力的計算以及不規(guī)范要求設計施工問題及改進措施的討論，供該行業(yè)參考。

【關鍵詞】10kV;轉角桿;導線

1.引言

對高壓架空線路的受力分析及施工設計是現(xiàn)代高壓輸電安全的重要內容之一，科學規(guī)范的設計計算才能保證結構受力的安全。目前在對10kV架空線路電桿的受力分析中，受導線拉力是其所受約束力的一部分，考慮不同情況下桿受力特點對穩(wěn)定線桿有不可忽視的作用。

2.架空線路轉角桿受力結構的規(guī)范設計要求

10kV的配電架空線路轉角桿一般采取多定點拉線，以平衡受力條件。在實際的結構設計中，應地形或用電的要求，無論在在農村電網(wǎng)或城市電網(wǎng)10kV相應線路改造施工過程中，一般會使用到呈現(xiàn)三角形排列的小角度（30度以內的轉角）導線的轉角桿及耐力桿。普通的多層受力桿，從其結構特點可看出它屬于一種超靜定力結構，理論計算上把該種多層 拉線結構體系看成一種承在彈性支座上的多跨型連續(xù)支架梁。對拉線桿的內力的計算分析是比較復雜的，普通計算模式是十分困難的。在實際的施工設計中，按照一定的分配原則可以簡化受力計算的難度，能有效分析拉線的作用力。主要體現(xiàn)在如下的幾個方面：

（1）首先是轉角桿在不同情況下的導線拉力作用，主要包含正常外部風作用力及導線斷邊的不平衡張力作用，其中風荷載以及分配給不同導線橫擔的塔身的作用力全部是由導線承擔。

（2）其次，其次是轉角桿受正常風作用的地線張力以及相應的線入土點定位計算，所受作用力全由地線外分角拉線承擔。

3.不同情況轉角桿受導線拉力作用影響分析

3.1 正常風作用力情況

如圖1所示，假設架空桿的所有的橫向荷載平均地分配給4根導線拉線，該類導線為典型八字型拉線，考慮到桿兩側的耐張段代表的檔距相差不明顯的情況下，可看作4根導線的均勻受力。對于小轉角導線情況也是適用的。

設每根導線的平均拉力為F1，由以上原理可列出公式：

式中：P為總風荷載;a為線路的轉角度數(shù)，度;b為拉線對地夾角，度，如圖2所示。

式中：WD為分配給導線橫擔的塔身風荷載大小，KN。

圖1 導線拉力風荷載受力圖

3.2 導線斷邊情況

（1）當RB與比值小于或等于0.5∑P的情況

（2）當RB與比值大于0.5∑P的情況

其受力圖如圖3所示。

圖2 轉角管拉線截面圖

圖3 導線斷邊情況受力圖

3.3 導線拉力計算的加強

（1）T0值的確定

T0為初始狀態(tài)下的拉線張力，在考慮完全無風載荷的條件下，初始狀態(tài)下張力T0可由下式計算：

（2）優(yōu)化上述計算結構式

一般情況桿塔結構只會在極短時間內從一種工作狀態(tài)變換到另一種工作狀態(tài)時才會出現(xiàn)其結構內力 突變的狀況，如由于事故引發(fā)斷線、掛線、緊放線動力沖擊及地震因素等[2]。

因此，可使用分析地線順線拉線的內力法進行重新導八字拉線斷線狀況下的相應內力的計算 結構式：

（*）

有（*）式簡化可得：

4.小角度轉角桿受拉力影響拉線坑定位的計算

4.1 地線分外角拉線拉力F2計算

由上式可得：

式中：Tb為地線張力，kN;Pb為地線風荷載，kN;Wb為分配地線橫擔塔身的風荷載，kN;a為線路轉角度數(shù)，度;b為其拉線對地夾角，度。

4.2 拉線入土點簡單定位計算

在普通的高壓架空線桿的受拉計算中，地線拉力與導線拉力都是需要同時考慮的。轉角桿轉角的大小很大程度上取決于地線拉線坑的位置，因此均勻受力的線坑選擇十分重要。

（1）線坑安全距離測算

如圖2所示，DE為架空桿導線與地線拉線的水平交點與桿體中心間的水平間距[3]。AC為順地線方向的拉線入土點與桿體的距離長短，BE是轉角桿頂安裝的拉線處和導線橫擔間的實際距離大小。由BDE與的相似關系，可得出：

通過上式可以計算出入土點距桿的安全距離大小。

（2）校核a角度大小

對于轉角度數(shù)a為小角度的帶地線耐張桿地線，進行耐張拉線坑定位時，只需要滿足拉線的順線路入土點能和電桿的中心線水平間距小于AC的計算值，就可以滿足導線與拉線中心的最小距離滿足安全間距，其校核公式如下：

（3）校核入土點與電桿水平間距范圍

根據(jù)小角度轉角要求。a的大小應小于30度，設AC.為最小距離，由下式：

由上式得出AC實際值（線坑位置）只要在所計算的AC.與AC的設計值范圍內變化就能滿足安全距離的要求。

5.未規(guī)范耐張拉力設計引發(fā)的問題及相應改進措施討論

5.1 架線人員不按設計規(guī)定作業(yè)

由于相應的工作人員在進行線路設計及實際作業(yè)時，為減少施工中比較困難的操作，或是考慮高壓線路造價成本等問題，導致需要進行拉線作用的地方缺失。此外，施工人員不按相應的規(guī)定操作，只憑借自身的工作經(jīng)驗來判斷安裝拉線的位置，致使后期線路架空電桿的傾斜問題，增加了安全隱患。因此，培養(yǎng)施工人員的責任心及誠實心，提高相應的行業(yè)標準并加強有關部門規(guī)范企業(yè)監(jiān)督制度是十分重要的。

5.2 轉角桿耐張拉線方向及角度未按要求設計

10kV高壓架空線轉角桿的拉線方向及角度對于桿受力平衡是十分重要的，某些設計及施工單位一味地考慮降低造價成本，破壞了原有的設計標準，如在配電線路的轉角平分線上只裝設一根拉線[1]。如果兩側的導線是與桿水平間的拉力一致（轉角的耐張桿兩側檔距相等）的，此時在電桿轉角的內角平分線上只裝設一根拉線是能夠讓架空電桿平衡并且穩(wěn)定的。然而如果兩側導線對電桿的拉力不一致（轉角耐張桿兩側不相等）的時候，此時兩側導線對架空電桿的合力并不在相應的角平分線上，隨著時間的推移，電桿兩側的導線上的應力會隨著導線的初伸長也會發(fā)生相應的變化，有可能會出現(xiàn)電桿向檔距小的一側傾斜的問題。架空電桿傾倒會導致十分嚴重的觸電事故，且事故的發(fā)生率逐年增長。因此，進行合理的拉線設置，使拉線的數(shù)量及質量都能滿足設計的管飯，就能夠保證配電路的穩(wěn)定及安全地運行，并減少安全事故的發(fā)生。

5.3 警示標志缺失及拉線檢測不當

目前的實際調查中，在對10kV配電線路的小角度轉角耐張桿拉線進行觀察時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大量的拉線沒有設置相應的警示標示，許多人員由于未注意到拉線位置而觸電受傷。此外，在高壓配電線路正常運行的過程中，有些電桿的拉線已經(jīng)十分松弛了，其拉力作用也很小。一旦拉線失去承受的拉力，就等于沒有起到平衡電桿的作用，形同虛設。此時一旦出現(xiàn)線路斷線的問題，由于拉線的失效可能會導致事故的進一步擴大，因此，規(guī)范警示標牌的設置以及加強對拉線能力的檢測與維修工作是十分重要的。

5.4 進行拉線過程中缺少絕緣保護

根據(jù)國家的有關規(guī)定：穿越及靠近導線電桿拉線必須裝設和線路電壓同等級拉線絕緣保護層。拉線的絕緣層應位于在導線的最低處。為了保證在拉線絕緣層之下的斷線，拉線絕緣層距離地面的高度不宜在2.5m之下。有些電桿的導線由于缺少或存在絕緣層破損，很容易引發(fā)人員的觸電安全事故，同時造成不必要的損失。為了避免人員對拉線搖晃等操作時使導線與拉線接觸造成拉線帶電，相應的絕緣保護設施必須規(guī)范到位。

6.總結

無論哪一項成功的工程，都離不開滿足要求的設計計算。在研究高壓架空轉角桿的受力中，通過科學規(guī)范的設計計算能夠準確描述轉角桿在不同角度下的受力特點，地線入土點與電桿間的安全距離受導線拉力影響等，對于不規(guī)范的設計與施工作業(yè)必須嚴令禁止，避免電力安全事故的發(fā)生。

參考文獻

[1]江興亮，王向東，時朝軍.10kV配電線路小角度轉角耐張拉線的設置[J].電力技術與管理，2014（8）.

[2]李成文.雙柱轉角桿拉線張力簡化計算的探討[J].規(guī)劃與設計，2004（6）.

[3]吳志，郭金泉.35kV轉角耐張地線拉線坑定位計算[J].農村電氣化，2004（7）：27-29.