10kV配網(wǎng)架空線路抗風(fēng)加固設(shè)計(jì)改造及應(yīng)用

梁國碩（鶴山市電力設(shè)計(jì)有限公司,廣東 鶴山 529700）

10kV配網(wǎng)架空線路抗風(fēng)加固設(shè)計(jì)改造及應(yīng)用

梁國碩
（鶴山市電力設(shè)計(jì)有限公司,廣東 鶴山 529700）

文章結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，論述了10kV配網(wǎng)架空線路抗風(fēng)加固技術(shù)的改造常見問題和措施，以供相關(guān)實(shí)踐參考借鑒。

10kV配網(wǎng)架空線路；抗風(fēng)加固設(shè)計(jì)；改造措施

0 前言

氣候特征和地理環(huán)境的差異，使得不同地區(qū)對(duì)10kV配網(wǎng)架空線路的抗風(fēng)加固設(shè)計(jì)存在不同的要求。在沿海區(qū)域，臺(tái)風(fēng)登陸次數(shù)較為頻繁，自然災(zāi)害影響范圍廣，現(xiàn)階段，該地區(qū)線路的抗風(fēng)能力存在明顯缺陷，因此提高線路的抗風(fēng)性能設(shè)計(jì)勢(shì)在必行。針對(duì)設(shè)計(jì)中不同的問題進(jìn)行有效的改造，才能夠在今后的運(yùn)行中保證供電的安全性與穩(wěn)定性。

1 10kV配網(wǎng)架空線路抗風(fēng)加固設(shè)計(jì)中的主要問題

通過對(duì)實(shí)際應(yīng)用情況的勘察，線路抗風(fēng)加固設(shè)計(jì)中主要存在以下問題：

一是線路檔距普遍較大，削弱了防風(fēng)力度，如圖1所示。

10kV配網(wǎng)架空線路檔距一般都為60～120米，這也使得耐張長度增大可達(dá)到1200米以上。

圖1 配網(wǎng)架空線路檔距

同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，很多工程施工技術(shù)不能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，綜合各種評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)果表明抗風(fēng)能力非常差。

二是水泥桿基礎(chǔ)建造牢固程度較低，尤其是自然土、卡盤基礎(chǔ)在抗傾覆力方面存在嚴(yán)重缺陷，如圖2所示。

圖2 因建造基礎(chǔ)差而傾倒的水泥桿

三是很多電桿存在嚴(yán)重的老化問題，在服役期內(nèi)就出現(xiàn)斷裂問題，如圖3所示。

圖3 因老化而斷裂的電桿

此外，還有一些電桿表面出現(xiàn)裂紋，另一些水泥桿存在不同程度的剝落，導(dǎo)致配筋裸露在外，不僅很容易造成斷裂，也大大降低了使用的安全性。

四是采用SC-210型的全瓷橫擔(dān)時(shí)，防風(fēng)加固效果受到固定螺栓銹蝕程度的影響，出現(xiàn)銹蝕的螺栓往往將全瓷橫擔(dān)脹裂，安全性得不到保證。但是更換P-20T或者P-20M的針式絕緣子，又有隨時(shí)遭受雷擊損害的危險(xiǎn)，安全性和運(yùn)行的穩(wěn)定性同樣令人擔(dān)憂。

五是10kV配網(wǎng)架空線路使用的鋼芯鋁絞線受到環(huán)境的影響，很容易產(chǎn)生銹蝕。沿海地區(qū)的溫度普遍較高，空氣濕度也非常大，同時(shí)還受到海邊高鹽分環(huán)境的制約，又因?yàn)殇摻g線一般在導(dǎo)線的里面，一旦出現(xiàn)銹蝕便很難在第一時(shí)間被檢查出來，并增加了維修的難度，這就導(dǎo)致運(yùn)行中隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定因素。另外，對(duì)一些截面積較小的導(dǎo)線而言，通常只有一條鋼芯，有些導(dǎo)線則沒有鋼芯，這兩種導(dǎo)線在外力的作用下，非常容易斷裂，也難以在短時(shí)間內(nèi)修好，因此給線路的正常使用帶來了很多不利影響。

2 10kV配網(wǎng)架空線路抗風(fēng)加固設(shè)計(jì)改造原則

針對(duì)10kV配網(wǎng)架空線路常見設(shè)計(jì)問題進(jìn)行改造時(shí)，主要遵循以下幾個(gè)原則：

首先，要對(duì)沿海區(qū)域內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)的氣象災(zāi)害進(jìn)行研究與分析，詳細(xì)統(tǒng)計(jì)熱帶氣旋過境時(shí)的影響地點(diǎn)、風(fēng)力等級(jí)、雨量大小等數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，提高氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性，尤其要科學(xué)準(zhǔn)確掌握區(qū)域風(fēng)力等級(jí)狀況，增強(qiáng)對(duì)線路抗風(fēng)加固設(shè)計(jì)安全的指導(dǎo)性。其次，針對(duì)新建的配網(wǎng)架空線路，要根據(jù)地理環(huán)境的狀況，科學(xué)選擇建造路徑，在設(shè)計(jì)時(shí)避開地形惡劣的區(qū)間，也要避開建造基礎(chǔ)薄弱的地段，同時(shí)也要避開植物高度與密度均非常大的地段，設(shè)定好安全距離，線路檔距不要超過50米，耐張段長度要控制在400米以內(nèi)才較為安全。最大設(shè)計(jì)風(fēng)速每秒要大于40米，針對(duì)一些特殊用電部門可增加到45米，例如政府部門、醫(yī)院等單位。桿塔的選擇最好為預(yù)應(yīng)力水泥桿，標(biāo)準(zhǔn)較高地區(qū)使用高強(qiáng)度電桿。交通運(yùn)輸不便的地方也可以采用自立塔。電纜線路的架設(shè)根據(jù)不同的級(jí)別需求選擇不同的配電方式。最后，針對(duì)已經(jīng)建成的配網(wǎng)架空線路經(jīng)常出現(xiàn)的問題，先要根據(jù)氣象狀況對(duì)其最大設(shè)計(jì)風(fēng)速進(jìn)行檢驗(yàn)和校對(duì)，最大風(fēng)速不能小于每秒35千米。水泥桿要安裝防拉風(fēng)線，根據(jù)實(shí)際情況慎重選擇電桿和電塔的類型。耐張長度也要控制在400米以內(nèi)，確保運(yùn)行使用的安全性。線路檔距較大的地方，可以單獨(dú)設(shè)置耐張段。必須更換老化程度較為嚴(yán)重、配筋裸露和出現(xiàn)裂縫的電桿，提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。針對(duì)建造基礎(chǔ)比較薄弱的電桿，根據(jù)實(shí)際的地理環(huán)境和電桿種類進(jìn)行加固處理，例如鐵塔使用灌注樁比較牢固，或者在基礎(chǔ)墊層內(nèi)部使用松木樁增強(qiáng)牢固性?？缭揭患?jí)公路、鐵路和高速公路的跨越段部分采用電纜穿越方式，針對(duì)城區(qū)內(nèi)重要環(huán)網(wǎng)路線可采取有針對(duì)性的電纜線路改造方案。

圖4 套筒混凝土基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

3 10kV配網(wǎng)架空線路抗風(fēng)加固設(shè)計(jì)改造的措施和應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，遵循以上改造原則的過程中，還要秉持著因地制宜和因時(shí)制宜的設(shè)計(jì)與改造理念，具體的改造措施包括以下幾個(gè)方面。第一，針對(duì)耐張段大、線路檔距較遠(yuǎn)的問題，依據(jù)微地形特征，可以肯定10kV配網(wǎng)架空線路的檔距要在50米以內(nèi)，耐張段長度控制在400米以內(nèi)。針對(duì)線路檔距大于100米的情況，為了防止大面積內(nèi)的串倒問題出現(xiàn)，要在此種類型的線路中另外建造電桿，用來縮小檔距，這樣可以提高線路的抗風(fēng)效果，確保運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。第二，套筒混凝土基礎(chǔ)的使用極大地增強(qiáng)了水泥桿的穩(wěn)定系數(shù)，尤其是針對(duì)一些沒有辦法設(shè)置防風(fēng)拉線的桿塔，具體的使用方案如圖4所示。

我國沿海區(qū)域土體質(zhì)量較差，采用自然土或者卡盤基礎(chǔ)不能滿足實(shí)際的需求。這兩種方式在內(nèi)陸地區(qū)使用較多，可以滿足電桿的抗傾覆彎矩程度，但是在沿海地區(qū)卻很容易造成電桿的傾倒。使用套筒混凝土基礎(chǔ)則可以提高電桿的抗傾覆力度，這與其結(jié)構(gòu)特征密切相關(guān)。該基礎(chǔ)主要有內(nèi)套筒和外套筒兩個(gè)部分構(gòu)成，中間灌注混凝土。外套筒的作用是避免開挖過程中出現(xiàn)淤泥塌陷問題，增強(qiáng)抗傾覆力度。立桿時(shí)將水泥桿置于內(nèi)套筒中，并用中砂把中間的縫隙都填滿，在套筒最頂面約50毫米的地方采用混凝土砂漿密封好。如需重新更換水泥電桿只需將表面的砂層鑿開，再拔出電桿，維護(hù)的效率得到了極大的提高。

此外，根據(jù)不同的地形，選擇不同形狀的基礎(chǔ)可以有效節(jié)約資源，提高穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益。例如，在一些丘陵地區(qū)，配網(wǎng)線路鋼塔分體基礎(chǔ)使用掏挖類型作為基礎(chǔ)，能夠提高原狀土的總體承載能力，降低混凝土和土石方的用量，減少對(duì)鋼材的損耗，并且施工過程簡單容易操作，對(duì)環(huán)境也可以起到較好的保護(hù)作用。又例如，在水田地段配網(wǎng)架空線路塔的基礎(chǔ)可以使用臺(tái)階造型，不僅節(jié)約工程建造的用料，也可以保護(hù)地下水資源質(zhì)量。往往新建的基礎(chǔ)體積是原有基礎(chǔ)的兩倍。第三，不同類型的桿塔在充分滿足標(biāo)準(zhǔn)檔距后，高度不應(yīng)過高，可減小高強(qiáng)度風(fēng)的影響。防風(fēng)拉線多采用“人”字形，要在轉(zhuǎn)角、內(nèi)角和外角處均設(shè)置防風(fēng)加固拉線，最大限度增強(qiáng)電桿的抗傾覆性能，提高使用的穩(wěn)固性高和安全性。另外，在一些山頂線路上或者風(fēng)口位置使用鐵塔更加穩(wěn)妥，同時(shí)要依據(jù)風(fēng)力大小，選擇重量大的鐵塔，一般比老鐵塔重2倍的鐵塔，其抗傾覆彎矩可以提高3倍以上。針對(duì)容易出現(xiàn)的銹蝕問題，采用鋁包鋼絞線和膠裝式陶瓷橫擔(dān)較為穩(wěn)妥。

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用可知，本區(qū)域10kV配網(wǎng)架空線路抗風(fēng)加固設(shè)計(jì)技術(shù)改造之后，最大設(shè)計(jì)風(fēng)速為40米/秒的線路一年運(yùn)行中，每公里所花費(fèi)的維修與養(yǎng)護(hù)費(fèi)用比改造前節(jié)約了3.5萬元，55米/秒的線路一年運(yùn)行過程中，每公里所花費(fèi)的維護(hù)費(fèi)用比改造前節(jié)約了4.7萬元，極大地節(jié)約了運(yùn)營成本。

4 總結(jié)

綜上所述，受到沿海區(qū)域氣候特征與自然環(huán)境的制約，10kV配網(wǎng)架空線路設(shè)計(jì)和應(yīng)用的抗風(fēng)能力一直以來都備受重視。根據(jù)現(xiàn)有的客觀條件，采取因地制宜和因時(shí)制宜相結(jié)合的解決方案，增強(qiáng)技術(shù)的可操作性，不斷增強(qiáng)線路的抗風(fēng)水平，從而減小運(yùn)行維護(hù)方面的支出，最大限度提高經(jīng)濟(jì)效益。

[1]彭向陽,黃志偉,戴志偉.配電線路臺(tái)風(fēng)受損原因及風(fēng)災(zāi)防御措施分析[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2010.

[2]廣東沿海地區(qū)電網(wǎng)防御臺(tái)風(fēng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和加固措施[J].廣電計(jì)部[2011]101號(hào).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.157