對沿海地區(qū)配電線路建設(shè)運(yùn)維的思考和建議

●廖建良

對沿海地區(qū)配電線路建設(shè)運(yùn)維的思考和建議

●廖建良

2003～2014年共有19個臺風(fēng)登陸我國南部區(qū)域（廣東14個，海南5個），其中登陸時風(fēng)力達(dá)到15級以上的有2006年登陸海南萬寧的“達(dá)維”、2008年登陸廣東陽江的“黑格比”、2013年登陸廣東汕尾的“天兔”、2014年登陸海南文昌的“威馬遜”?！巴R遜”為自1949年有氣象記錄以來第二個以60米/秒超強(qiáng)臺風(fēng)級別登陸我國的臺風(fēng)，也是自1949年以來第十二個登陸我國3次的臺風(fēng)。

一、電網(wǎng)受臺風(fēng)影響概況

根據(jù)2014年有關(guān)資料，受臺風(fēng)的影響，2014年臺風(fēng)造成沿海某網(wǎng)區(qū)內(nèi)220kV線路68條次、110kV線路17條次停電，造成1座220kV變電站和3座110kV變電站全站失壓。

10kV及以下中低壓線路是此次臺風(fēng)的重災(zāi)區(qū)，多處出現(xiàn)電桿傾斜、倒桿、斷桿、斷線、金具損壞、橫擔(dān)損壞等情況，其中，電桿傾斜、倒桿、斷桿是此次受損類型最普遍的現(xiàn)象。此次臺風(fēng)共造成10kV電桿斷桿645基，傾斜、倒桿共1167基，400V電桿斷桿965基，傾斜、倒桿共651基；造成7537臺配電變壓器停運(yùn)，約48.95萬戶停電。受此影響，該地區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷大幅下降，日供電量比正常情況降幅超過50%。

二、網(wǎng)區(qū)內(nèi)中低壓線路受損情況調(diào)查及分析

此次臺風(fēng)過境，該網(wǎng)區(qū)港口區(qū)10kV以下配電線路受災(zāi)最為嚴(yán)重，現(xiàn)針對該港口區(qū)10kV配電線路傾斜、倒桿、斷桿等方面受災(zāi)情況進(jìn)行分析。

該網(wǎng)區(qū)港口區(qū)現(xiàn)有10kV配電線路共計57條，此次臺風(fēng)共造成46條線路受損停電，線路受損停電率高達(dá)80.7%，多處線路電桿傾斜、倒桿、折斷，部分線路導(dǎo)線斷線，絕緣子斷裂、橫擔(dān)扭曲等。其中，受損的10kV中低壓配電線路中又以10kV濱海支線損壞最為慘重，現(xiàn)以該線路為重點(diǎn)案例做簡要分析。

（一）10kV濱海支線概況

該10kV線路于2013年7月竣工投運(yùn)，設(shè)計采用雙回同桿架設(shè)，共90基水泥桿（新建87基、利用原有電桿3基），導(dǎo)線采用LGJ-240/30型鋼芯鋁絞線，沿濱海公路北側(cè)路基邊緣一直往東架設(shè)，線路總長度為5.02km，其中，穿越鐵路橋段G26-G27段約0.191km為電纜敷設(shè)，其余均為架空線路，長度為4.829km。

1.工程項(xiàng)目設(shè)計概況

（1）線路設(shè)計風(fēng)速

經(jīng)查閱該工程資料得知，該工程根據(jù)該地區(qū)氣象臺、站歷年記錄資料分析及《架空送電線路設(shè)計計算用氣象條件區(qū)劃》以及10kV架空線路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計氣象組合的劃分，設(shè)計最大風(fēng)速取35m/s，符合設(shè)計要求。

（2）導(dǎo)線安全系數(shù)

經(jīng)查閱該工程資料得知，該工程導(dǎo)線安全系數(shù)參考南方電網(wǎng)標(biāo)設(shè)推薦采用的安全系數(shù)值，導(dǎo)線設(shè)計安全系數(shù)取值為8.0，符合標(biāo)設(shè)要求。

（3）桿塔設(shè)計情況

經(jīng)查閱該工程資料得知，該工程桿塔按雙回路設(shè)計，全線均采用水泥桿，共計87基，其中，雙回直線桿共65基，雙回轉(zhuǎn)角桿、雙回終端桿共20基（詳見表1）。

表1中87基水泥電桿分別按15m普通桿（86基）、18m普通桿（1基）進(jìn)行設(shè)計，15m普通桿原設(shè)計配筋為：上段14Φ14，下段18Φ18；18m普通桿原設(shè)計配筋為：上段16Φ18，下段18Φ18。

該工程水泥桿屬于框招物資，根據(jù)配筋情況，選用物資系統(tǒng)提供的15m、18m普通桿彎矩值分別為75kn.m和68.25kn.m。根據(jù)該工程電桿物資招標(biāo)情況，對應(yīng)框招水泥桿型號表，查15m、18m普通桿彎矩值分別為75kn.m和68.25kn.m時所對應(yīng)的電桿配筋為：15m普通桿（上段：14φ18，下段：18φ18），18m普通桿（上段：14φ14，下段：14φ16），已滿足《66kV及以下架空電力線路設(shè)計規(guī)范》(GB50061-2010)、《架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定》(DL/T5154-2002)、《環(huán)形鋼筋混凝土電桿》GB396-1994)等規(guī)程規(guī)范的要求。

（4）檔距設(shè)計情況

經(jīng)查閱該工程資料，原設(shè)計15m、18m普通桿代表檔距為65m，水平檔距、垂直檔距分別為80m、120m。該工程實(shí)際最大代表檔距為62m，最大水平檔距、最大垂直檔距分別為65m、82m，均符合桿塔使用條件要求。

（5）桿塔基礎(chǔ)設(shè)計情況

經(jīng)查閱該工程資料得知，原設(shè)計考慮該線路位于港口濱海區(qū)，風(fēng)速較大，而部分線路沿濱海公路路基邊緣立桿架線，受現(xiàn)場環(huán)境條件限制，無法裝設(shè)防風(fēng)拉線，故水泥桿采用深埋設(shè)計處理：15m桿埋深為3.1m，18m桿埋深為3.4m，符合設(shè)計規(guī)程規(guī)范要求。

綜合上述工程項(xiàng)目設(shè)計資料情況，原設(shè)計風(fēng)速、導(dǎo)線安全系數(shù)、桿塔選型、桿塔基礎(chǔ)、檔距等線路參數(shù)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計技術(shù)及相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求。

2.現(xiàn)場倒桿、斷桿情況

表1　桿塔一覽表

經(jīng)統(tǒng)計，該線路電桿總數(shù)90基（新建87基），受損電桿共64基，占新建電桿73.6%。

3.倒桿原因分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，結(jié)合原設(shè)計資料進(jìn)行分析，造成該10kV線路電桿傾斜、倒桿、斷桿原因分析如下：

（1）從設(shè)計方面分析

1）實(shí)際最大風(fēng)速超過最大設(shè)計風(fēng)速

據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳緦?shí)測離地10m高2min平均最大風(fēng)速資料可知：該地區(qū)最大風(fēng)速值為氣象觀測站觀測到的37.2m/s（12級），3s瞬時極大風(fēng)速高達(dá)52.2m/s。10kV濱海支線離臺風(fēng)中心約14.8km，處于海岸線邊緣，風(fēng)力集中，風(fēng)速較大。按臺風(fēng)中心10級風(fēng)圈半徑范圍估算，該線路沿線瞬時極大風(fēng)速估計高達(dá)42m/s，根據(jù)《電力工程氣象勘測技術(shù)規(guī)程》（DL/T5158-2012）時距換算關(guān)系系數(shù)表，按網(wǎng)區(qū)內(nèi)距換算公式：Y=0.793X +4.710，將該氣象觀測站實(shí)測離地10m高2min平均最大風(fēng)速值換算成離地10m高10min平均最大風(fēng)速值得38.02m/s，已超過設(shè)計最大風(fēng)速值35m/s。按《架空輸電線路氣象條件區(qū)劃技術(shù)研究報告》（2010年8月），沿海地區(qū)氣象站2分鐘平均最大風(fēng)速序列與自記10分鐘平均最大風(fēng)速序列建立距換算公式：Y=1.1321X+1.1265，將該氣象觀測站實(shí)測離地10m高2min平均最大風(fēng)速值換算成離地10m高10min平均最大風(fēng)速值得48.7m/s，已大大超過該工程設(shè)計最大風(fēng)速值35m/s，是造成該線路大量電桿傾斜、倒桿、斷桿的主要因素。

2）電桿基礎(chǔ)土質(zhì)抗傾覆能力不足

該線路沿濱海公路建設(shè)，部分地段為削峰推土，部分為填海造路，沿線土質(zhì)大多為粉細(xì)砂土以及回填素土，其承載力特征值分別為120kPa和90kPa，小于普通粘土200kPa，在暴風(fēng)雨的侵蝕下飽和液化，造成電桿基礎(chǔ)土質(zhì)松軟，抗傾覆承載力、摩擦力不足，是造成部分電桿傾斜、倒桿的次要因素。

3）該線路桿塔設(shè)計未使用鐵塔

因受典型造價控制要求，該線路設(shè)計時未考慮使用鐵塔配合，線路抗風(fēng)能力未得到進(jìn)一步加強(qiáng)，是造成部分電桿傾斜、倒桿的次要因素。

4）直線桿未裝設(shè)防風(fēng)拉線

由于該線路沿濱海公路路基架設(shè)，受地理位置限制，無法裝設(shè)防風(fēng)拉線，線路抗風(fēng)能力未得到進(jìn)一步加強(qiáng)，是造成部分電桿傾斜、倒桿的次要因素。

（2）從物資材料方面分析

電桿配筋截面過小。根據(jù)現(xiàn)場對6基斷桿鋼筋進(jìn)行實(shí)測，只有1基水泥桿（15#桿）的配筋按框招物資（上段：14φ18+下段：18φ18）生產(chǎn)，其余5基電桿上段配筋直徑均為φ4.8，下段配筋直徑均為φ6，不滿足設(shè)計要求，致使電桿彎矩嚴(yán)重偏小，在臺風(fēng)作用下最終造成電桿折斷，是電桿折斷的主要因素。

（3）從施工（工藝）質(zhì)量方面分析

1）電桿基礎(chǔ)抗傾覆能力不足

原設(shè)計考慮該線路位于濱海區(qū)，風(fēng)速較大，水泥桿的埋深按深埋設(shè)計：15m桿埋深為3.1m，18m桿埋深為3.4m。一方面現(xiàn)場施工過程中受一些客觀條件限制，實(shí)際大部分電桿埋深均不滿足設(shè)計要求（15m桿下段為6m，按設(shè)計要求下段露頭應(yīng)為2.9m）;另一方面，電桿施工工藝不到位，立桿后，桿坑回填原地取土，回填土中夾雜草皮、樹枝等，且回填土夯實(shí)不夠規(guī)范，加上部分桿位土質(zhì)為粉細(xì)砂土，抗傾覆能力不足，在臺風(fēng)暴雨作用下造成電桿傾斜、倒桿。

2）電桿未裝設(shè)卡盤

搶修現(xiàn)場拔出的部分?jǐn)鄺U均未發(fā)現(xiàn)按設(shè)計要求裝設(shè)卡盤，使電桿抗傾覆能力減弱，是電桿傾斜、倒桿的次要因素。

（二）該港口區(qū)其他既有10kV線路斷桿情況

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)得知，該港口區(qū)大部分舊線路斷桿的電桿均為既有的10kV預(yù)應(yīng)力電桿。

在相同區(qū)域且地質(zhì)相似的10kV濱海Ⅰ、Ⅱ線在此次臺風(fēng)中未發(fā)生任何傾斜或倒桿現(xiàn)象，現(xiàn)以該線路為例做對比分析。

1.10kV905濱海線簡要概況

該線路于2008年10月竣工投運(yùn)，線路沿臨海公路、濱海公路以及吹沙填海形成的二號公路邊緣架設(shè)，線路總長度為7.484km，其中變電站出線及跨越江采用電纜敷設(shè)，長度共為1.655km，其余段均為架空線路，長度為5.829km。該線路架空部分采用雙回同桿架設(shè)，導(dǎo)線型號為LGJ-240/30，全線桿塔數(shù)量為117基，其中27基轉(zhuǎn)角（含終端桿）采用15m或18m大拔梢桿，其余90基直線均采用15m或18m普通桿。

2.未倒桿原因分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，結(jié)合原設(shè)計資料分析，該線路在此次臺風(fēng)中未發(fā)生任何傾斜或倒桿現(xiàn)象原因主要有以下幾個方面。

（1）從設(shè)計方面分析

1）設(shè)計風(fēng)速

經(jīng)查閱該線路設(shè)計資料得知，該線路設(shè)計風(fēng)速按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計取值為35m/s，已滿足規(guī)程規(guī)范要求。

2）電桿基礎(chǔ)設(shè)計

該線路主要經(jīng)過的臨海公路、二號公路大部分為填海造路，電桿基礎(chǔ)設(shè)計采用裝設(shè)底盤、卡盤形式，15m桿、18m桿埋深按設(shè)計取值分別為2.5m、2.8m，已滿足規(guī)程規(guī)范要求。

3）桿塔設(shè)計

同樣受到網(wǎng)區(qū)典型造價控制要求，該線路在設(shè)計時，在轉(zhuǎn)角、終端處考慮使用大拔梢桿加拉線的設(shè)計方式，全線使用的是普通桿、大拔梢桿。其中，15m、18m普通桿配筋：上段14φ14，下段18φ18；18m大拔梢桿配筋：上段18φ18，中段20φ22，下段24φ22，桿塔設(shè)計滿足規(guī)程規(guī)范要求。

4）直線桿加裝防風(fēng)拉線

該線路電桿在濱海公路段根據(jù)地形條件有選擇的加裝兩組防風(fēng)拉線，在二號路段每隔3～4基直線桿加裝兩組防風(fēng)拉線，進(jìn)一步提高了線路抗風(fēng)能力。

（2）從施工（工藝）質(zhì)量方面分析

1）電桿埋深

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查核實(shí)，線路Ⅱ的15m桿、18m桿的埋深均按不小于2.5m、2.8m進(jìn)行施工，滿足設(shè)計要求。

2）電桿底盤、卡盤裝設(shè)

根據(jù)相關(guān)資料，該線路施工時已按設(shè)計要求裝設(shè)底盤和卡盤，提高了電桿抗傾覆能力（倒桿線路與未倒桿線路部分桿塔裝設(shè)防風(fēng)拉線及埋深情況詳見表2）。

3.其他線路防風(fēng)措施

該網(wǎng)區(qū)2014年防風(fēng)加固項(xiàng)目共有8個分項(xiàng)工程，地理位置、環(huán)境、地質(zhì)條件均與上述2回線路類似。為提高線路的抗風(fēng)能力，該工程把部分10kV線路水泥電桿改造為鋼管桿或自立式鐵塔，部分直線桿加裝兩組防風(fēng)拉線，經(jīng)調(diào)查，改造后的線路均未發(fā)生桿塔傾斜、倒桿現(xiàn)象。

（三）分析對比及結(jié)論

通過以上調(diào)查分析，10kV濱海支線設(shè)計風(fēng)速未預(yù)計抗臺風(fēng)、未采用鐵塔且未設(shè)有防風(fēng)拉線，現(xiàn)場部分電桿采用預(yù)應(yīng)力水泥桿，且電桿配筋以及電桿施工埋深不滿足設(shè)計要求，對比10kV濱海Ⅰ、Ⅱ線及其他未倒桿線路，該部分線路在設(shè)計過程中考慮了鐵塔與水泥電桿結(jié)合使用及裝設(shè)防風(fēng)拉線，電桿配筋及電桿埋深均能滿足設(shè)計要求，因此在9號超強(qiáng)臺風(fēng)中該部分線路未發(fā)生任一基電桿傾斜、倒桿、折斷情況。

綜上所述，為確保沿海地區(qū)配電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行，一是從設(shè)計方面提高設(shè)計最大風(fēng)速、采用部分鐵塔以及減少預(yù)應(yīng)力電桿的使用，直線普通電桿適當(dāng)裝設(shè)防風(fēng)拉線，采用混凝土基礎(chǔ)護(hù)墩等加強(qiáng)線路的抗風(fēng)能力；二是從物資材料方面把關(guān)，加強(qiáng)監(jiān)造工作，防止不合格設(shè)備材料滲入到基建工程中；三是從施工方面把關(guān)，監(jiān)理、設(shè)代、建設(shè)方加強(qiáng)現(xiàn)場施工質(zhì)量監(jiān)督，把好竣工驗(yàn)收關(guān)，杜絕不合格工程投入運(yùn)行。

三、暴露問題

沿海地區(qū)使用預(yù)應(yīng)力電桿，該類型電桿在受臺風(fēng)沖擊時，抗彎力矩超過其本身極限值后易折斷倒桿，且電桿配筋屬于隱蔽部分，不易檢驗(yàn)，降低水泥桿配筋截面，以小代大，以次充好，都將會導(dǎo)致水泥桿抗彎矩偏小，達(dá)不到設(shè)計要求，在大風(fēng)作用下往往會出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，危及安全。

標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計最大風(fēng)速為35m/s，而本次臺風(fēng)最大瞬時風(fēng)速高達(dá)42m/s（10m高)，沿海地區(qū)每年受臺風(fēng)影響嚴(yán)重，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計最大風(fēng)速不能更好適應(yīng)網(wǎng)區(qū)要求。

表2　裝設(shè)防風(fēng)拉線及埋深情況對比

設(shè)計因受造價控制，按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計典型造價進(jìn)行，全線均采用鋼筋混凝土電桿，故線路抗強(qiáng)風(fēng)能力不足。

施工單位不嚴(yán)格按設(shè)計要求施工，如電桿埋深沒達(dá)到設(shè)計要求，不按設(shè)計要求裝設(shè)卡盤等。

監(jiān)理單位工作不到位，未嚴(yán)格要求施工單位按設(shè)計要求施工。

竣工驗(yàn)收工作把關(guān)不嚴(yán)，導(dǎo)致施工不合格的工程投入運(yùn)行。

四、防范措施及建議

（一）設(shè)計方面

（1）建議提高抗風(fēng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值，即將距海岸線10km范圍內(nèi)的線路抗風(fēng)設(shè)計值提高至40m/s，市區(qū)部分提高至35m/s。

（2）建議提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求，沿海地區(qū)配網(wǎng)線路每隔4～5基桿設(shè)置1基鐵塔，在淤泥土質(zhì)及回填土等不良地質(zhì)條件地帶考慮全線鐵塔設(shè)計，在地形受限制地帶采用混凝土墩加強(qiáng)，在容易受風(fēng)地段采取防風(fēng)加固措施。

（3）合理選擇線路通道。建議沿海易受風(fēng)地區(qū)架空線路走廊應(yīng)位于地形背風(fēng)、地質(zhì)穩(wěn)定地帶，線路通道盡可能降低海拔高程，避開風(fēng)口、埡口、迎風(fēng)坡面等地形。

（4）嚴(yán)格控制線路檔距，合理設(shè)置耐張段長度。建議單回路線路檔距，沿海地區(qū)城鎮(zhèn)應(yīng)控制在50m以內(nèi)，郊區(qū)空曠地帶控制在70m以內(nèi)。同桿多回路線路檔距應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)一步縮小。沿海地區(qū)配電線路耐張段長度建議控制在500米以內(nèi)。

（5）縮小裝設(shè)防風(fēng)拉線的桿塔間隔基數(shù)。根據(jù)《10kv及以下架空配電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL/T5220-2005）的規(guī)定，“空曠地區(qū)配電線路連續(xù)直線桿超過10基時，宜裝設(shè)防風(fēng)拉線”，對沿海易受臺風(fēng)襲擊地區(qū)，應(yīng)縮小裝設(shè)防風(fēng)拉線的桿塔間隔基數(shù)，建議每隔2～4基裝設(shè)一組防風(fēng)拉線。

（6）加大電纜線路的使用。對沿海易受臺風(fēng)襲擊地區(qū)，有條件的，應(yīng)加大電纜線路的使用。

（7）對于線路更換導(dǎo)線改造項(xiàng)目，應(yīng)對原有電桿強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，同步改造原線路檔距、耐張段長度，以滿足設(shè)計要求。

（二）施工方面

1.施工單位必須嚴(yán)格按設(shè)計要求進(jìn)行施工，監(jiān)理單位加強(qiáng)施工現(xiàn)場監(jiān)督管理，竣工驗(yàn)收必須嚴(yán)格仔細(xì)。

2.施工單位對于現(xiàn)場與原設(shè)計條件不符時，必須辦理變更申請，并經(jīng)設(shè)計核實(shí)出具變更方案后施工，不得擅作主張，隨意施工。

3.施工單位對于電桿、橫擔(dān)、金具等材料的領(lǐng)料出庫，必須嚴(yán)格依照設(shè)計要求認(rèn)真核對，并做好相關(guān)取證，以備核查。在電桿運(yùn)輸、施工過程中須嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。

（三）物資方面建議

1.核查該水泥桿生產(chǎn)廠家，并排查近3年來該廠家所提供的水泥桿使用情況，清理出合格供應(yīng)商范圍，確保電桿供貨質(zhì)量。

2.加強(qiáng)物資驗(yàn)收把關(guān)管理，加強(qiáng)監(jiān)造工作，防止不合格設(shè)備材料流入基建工程中。

3.沿海地區(qū)盡量少用預(yù)應(yīng)力桿，特別是主干線部分，建議采用普通水泥桿。

4.水泥桿出廠時在桿身上清晰的印制廠家名稱、桿型、配筋、日期等主要參數(shù)。

（四）建設(shè)方管理方面

1.沿海區(qū)域?qū)δ蛷埗屋^長的線路進(jìn)行抗風(fēng)評估，采取加固措施，如裝設(shè)防風(fēng)拉線或更換為直線耐張鐵塔等。

2.嚴(yán)格把好建設(shè)質(zhì)量管控關(guān)。施工單位必須嚴(yán)格按設(shè)計要求進(jìn)行施工，監(jiān)理單位加強(qiáng)施工現(xiàn)場監(jiān)督管理，竣工驗(yàn)收必須嚴(yán)格仔細(xì)。

（作者單位：欽州供電局）