10kV架空線路單回路無拉線轉(zhuǎn)角桿設(shè)計探討

季亮

摘 要：本文介紹了10kV架空線路單回路無拉線轉(zhuǎn)角桿的優(yōu)點和設(shè)計思路，本桿塔的應(yīng)用在社會效益和經(jīng)濟效益方面都將取得良好的效果。

關(guān)鍵詞：無拉線；轉(zhuǎn)角桿

目前10kV架空線路的導(dǎo)線主要架設(shè)于鐵塔或電桿上，導(dǎo)線的各種受力最終將傳導(dǎo)到桿塔及其基礎(chǔ)上，因此桿塔及其基礎(chǔ)的受力情況直接影響到架空線路的運行安全。

1 傳統(tǒng)電桿存在問題

為確保配電線路安全運行，轉(zhuǎn)角桿、耐張桿、分支桿和終端桿等承力桿，必須用拉線來平衡電桿受力，一般采用帶拉線普通轉(zhuǎn)角電桿，這種桿型是線路造價最經(jīng)濟、電桿最穩(wěn)固的一種方案。然而，因拉線、電桿、地面形成一個三角形，占用了較多土地。

在施工和運行中常常存在以下問題：①施工難度大。農(nóng)田菜地中，電桿拉線的存在嚴重影響機械作業(yè)，施工時常受到農(nóng)民阻撓。②影響了行人行車和城市的環(huán)境。③拉線容易被人為損壞影響電桿的安全運行。

2 解決措施

解決上述問題的最有效的措施是設(shè)計采用無拉線桿塔代替帶拉線普通混凝土電桿，取消電桿的拉線。一般采用以下設(shè)計方案：

方案一：用鐵塔或鋼管桿在轉(zhuǎn)角和終端位替代普通水泥電桿。

本方案可去掉普通水泥電桿拉線，但其笨重和造價相對較高。在單回路上架空線路上，特別是對小截面導(dǎo)線（120mm2以下）及小轉(zhuǎn)角位置，對于10kV線路轉(zhuǎn)角又比較多線路，若所有轉(zhuǎn)角均采用鐵塔或鋼管桿，線路造價勢必將會增加較多。鐵塔或鋼管桿一般適用于大導(dǎo)線，大轉(zhuǎn)角。

方案二、用無拉線高承載力混凝土電桿在轉(zhuǎn)角和終端位替代普通水泥電桿。

目前大部分電桿廠家均可生產(chǎn)合格的高承載力水泥電桿，在一定的范圍內(nèi)高承載力水泥電桿可替代鋼管桿和鐵塔，無拉線高承力桿相比于鋼管桿和鐵塔具有節(jié)約投資、低碳環(huán)保的優(yōu)勢。因此在交通運輸較方便，特別是對單回路小截面導(dǎo)線（120mm2以下）及小轉(zhuǎn)角位置，且線路轉(zhuǎn)角比較多的線路，應(yīng)用無拉線高承力電桿具有明顯的優(yōu)勢。

所謂高承載力電桿，就是與目前的普通鋼筋混凝土桿相比，在強度方面有較大提高的部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿。其外觀與一般混凝土拔梢桿基本相同。

3 無拉線轉(zhuǎn)角桿設(shè)計特點

本方案是將高承載力電桿用作受力較大的無拉線單回路轉(zhuǎn)角桿，特點如下：

1）現(xiàn)場施工速度快，安裝簡便，大大縮短線路停電時間：高承載力電桿一般為杯形混凝土基礎(chǔ)，可提前制作基礎(chǔ)，全線完成后只需將電桿插入基礎(chǔ)杯口內(nèi)；而普通電桿基礎(chǔ)開挖一般需在立桿前較短時間內(nèi)完成或與組立電桿同期。因此對于改造線路，高承載力電桿比普通電桿安裝速度快，停電時間短。

2）節(jié)約線路走廊寬度：相對于含有拉線的普通電桿，無拉線高承載力電桿可以不用裝設(shè)拉線，減少占地面積節(jié)約線路走廊寬度。

3）減少桿塔占地面積、節(jié)約土地：相對于鐵塔、鐵塔跟開一般在1米以上，高承載力電桿根部直徑最大為0.55米，相對鐵塔基礎(chǔ)立柱寬度減少0.45米。

4）降低工程造價、節(jié)約資源：對于40度以內(nèi)線路無拉線轉(zhuǎn)角桿相對于鐵塔，高承載力電桿比鐵塔要節(jié)約投資36.11%，相對于鋼管桿，高承載力電桿比鋼管桿要節(jié)約投資44.03%。

5）低碳環(huán)保、美化城市：相對于鋼管桿鐵塔，可節(jié)約大量鋼材，從而低碳環(huán)保。另一方面電桿無需日常維護、環(huán)境友好，避免鐵塔生銹影響市容環(huán)境。

6）運行安全，無需防盜：普通電桿的拉線容易被破壞，鐵塔螺栓容易被盜。

7）使用壽命長，節(jié)約資源：電桿使用壽命比鋼結(jié)構(gòu)桿塔長，目前現(xiàn)有熱鍍鋅桿塔的壽命在35年左右，大彎矩水泥桿的壽命可達50年，對比熱鍍鋅桿塔壽命延長15年。

4 單回路無拉線轉(zhuǎn)角桿的設(shè)計概述

4.1 無拉線轉(zhuǎn)角桿彎矩計算

1）無拉線轉(zhuǎn)角桿的強度控制條件為電桿最大風(fēng)荷載受力工況。應(yīng)根據(jù)電桿最大風(fēng)荷載計算電桿根部彎矩。2）電桿附加彎矩主要包括導(dǎo)線不對稱產(chǎn)生的彎矩、電桿繞度及橫擔(dān)構(gòu)件、絕緣子及金具產(chǎn)生的彎矩，本設(shè)計按計算彎矩的15%計取電桿附加彎矩。3）選用電桿時，應(yīng)根據(jù)線路的情況確定導(dǎo)線、氣象條件、檔距等條件后，確定電桿桿根部點彎矩設(shè)計值。4）選用電桿時，應(yīng)進行電桿承載力驗算：根部彎矩設(shè)計值≤電桿承載力檢驗彎矩。

4.2 電桿基礎(chǔ)配置

本設(shè)計的無拉線轉(zhuǎn)角水泥桿電桿基礎(chǔ)形式主要有推薦套筒無筋式、套筒式、和臺階式三種基礎(chǔ)型式。

1）套筒無筋式基礎(chǔ)：采用人工開挖方式，基礎(chǔ)開挖后先用混凝土澆制套筒基礎(chǔ)，待基礎(chǔ)養(yǎng)護達到混凝土強度的70%后，將電桿插入后進行第二次混凝土澆注，使電桿和基礎(chǔ)連接牢固。

2）套筒式基礎(chǔ)：類似于灌注樁基礎(chǔ)，施工方式采用人工開挖或機械鉆孔，成孔后在孔內(nèi)放置鋼筋籠，并按電桿埋深預(yù)留好電桿埋設(shè)孔，將電桿插入后澆注混凝土使電桿和基礎(chǔ)連接牢固。

3）臺階式基礎(chǔ)：主柱配置鋼筋，臺階寬高比在滿足剛性角要求的基礎(chǔ)上，一般底板不配筋，必要時采用基礎(chǔ)墊層?；A(chǔ)施工時混凝土必須一次澆注完成，回填土應(yīng)分層夯實。

4.3 經(jīng)濟比較結(jié)果

從經(jīng)濟性方面對架空線路轉(zhuǎn)角處桿/塔設(shè)計方案進行比較、分析，得出以下結(jié)論：1）采用高強度水泥桿比鐵塔、鋼管桿更經(jīng)濟：其中每基鐵塔造價比高強度水泥桿造價平均約高26.39%、鋼管桿造價比高強度水泥桿造價平均約高25.41%；主要差異原因在于鐵塔、鋼管桿材料單價（兩者還需地腳螺栓及接地）總體費用比高強度桿要高。2）采用普通水泥桿比高強度水泥桿更經(jīng)濟：每基普通水泥桿造價比高強度水泥桿造價約低67.73%；主要差異原因在于高強度桿材料單價、桿基礎(chǔ)費用比普通桿要高。所以，從經(jīng)濟性角度分析，在架空線路轉(zhuǎn)角處，采用高強度水泥桿替代鐵塔、鋼管桿具備經(jīng)濟優(yōu)勢；采用高強度水泥桿替代普通水泥桿不具備經(jīng)濟優(yōu)勢，但還應(yīng)考慮普通水泥桿中的拉線占地、防盜、環(huán)境等隱形社會成本。

5 結(jié)論

可見對于配網(wǎng)架空線中的采用無拉線轉(zhuǎn)角桿設(shè)計，根據(jù)線路轉(zhuǎn)角桿的荷載大小選用適當?shù)母叱休d力電桿?？蓮V泛應(yīng)用于小截面導(dǎo)線線路的轉(zhuǎn)角桿，特別適合農(nóng)田菜地及城區(qū)道路。對于快速施工和電桿安全運行以及減少架空線行征地困難具有重要的意義。

參考文獻：

[1] 南方電網(wǎng)公司基建“金點獎”大賽—綠色配網(wǎng)10kV架空線路建設(shè)單回路無拉線轉(zhuǎn)角桿設(shè)計方案.