110kV電纜終端塔支架平臺設計改進相關措施分析

摘 要：近幾年，隨著城市對電力系統的要求越來越高，電纜需要直接安裝在鐵塔上。但是，隨著電纜數目的逐年增多，電纜終端塔在運行過程中容易出現諸多問題，在這種情況下，必須對電纜終端塔支架平臺進行優化改進。文章通過分析110kV電纜終端塔支架平臺的布置形式及故障原因，提出電纜終端塔支架平臺設計改進措施，為今后的設計提供依據。

關鍵詞：110kV；電纜終端塔；支架平臺；設計改進措施

隨著城市人口數量的不斷增長，城市土地資源的利用面臨著嚴峻的挑戰，這就要求電力線路由傳統電纜終端場改為電纜終端塔，將電纜終端塔安裝在架空線路終端桿塔身上，從而實現架空線下地的方式。但是，據調查顯示，110kV電纜終端塔在運行過程中容易出現失穩的問題[1]。針對這樣的問題，結合某工程實例分析110kV電纜終端塔支架平臺設計，文章提出了改進措施以保證電纜終端塔的穩定運行。

1 某電纜終端塔工程概況

某110kV電纜終端塔采用型號為LGJ-400/35、LGJ-95/55的導地線，水平檔距為300m、垂直檔距為350m、代表檔距為300m，采用架空高壓線電纜下地的方式，該電纜終端塔已在多地方送電線路中使用，使用歷時8年。在2012年初，運行人員對該電纜終端塔進行檢查，發現某地方的C相電纜出現下沉，電纜終端頭傾斜，個別電纜支架平臺出現杠件變形的情況，該電纜終端頭支架平臺存在嚴重的安全隱患，運行人員應對電纜終端塔運行中出現的問題引起足夠重視，提出設計改進措施，以減少安全隱患的發生。

2 電纜終端塔在運行中出現問題的原因分析

通過運行人員的現場勘察，發現該該塔的C相電纜頭的支承角鋼出現下移的現象。根據桁架的設計資料分析，得出其是基于桿件只受拉力的原理假設來實現的。由于C相電纜頭支承角剛的杠件受力已遠遠超出了假設的受力大小，主要原因是電纜支架平臺中節點板上的支撐角剛對電纜頭的支承角鋼產生下壓力，導致電纜頭的支承角鋼出現壓彎杠件的現象。因此，為了有效對電纜頭的支承角鋼產生變形的原因進行分析，通過計算分析，在計算過程中，首先必須確定已知條件，即產生下壓力的杠件的長度L1=2400m，該杠件的長度L2=3200，截面積A=7.42cm2，凈面積An=6.43cm2，Wxmin=7.30cm3，Wxmax=19.67cm3；針對杠件所產生的作用力，主要包括電纜頭、避雷器等，即F1=F2=1.35kN，已經F1、F2點與杠件中點的距離為200mm；通過對整個鐵塔的計算結果進行分析，得出在最嚴重情況下縱向力F3的拉力為2.55kN，通過受彎應力計算公式：FA=FB=F1，Mx=FL；My=0。通過受彎構建的強度計算，可以得出受彎構建的強度<[f]=300N/mm2。[2]由此可知，該杠件的受力小于鋼材許用應力，在原設計的條件下，該杠件不會發生失穩現象。

為了再次分析該杠件產生受彎變形的原因，通過運行人員對現場進行調查，發現該電纜終端塔的上部土層為回填土及軟弱土，軟土地基容易下沉，導致整個電纜一起下沉。通過測量，發現該電纜沉降6cm，電纜杠件的內力在不斷發生改變，電纜頭側的荷載力也在增加，F1'=2.5kN，如圖1所示[3]。通過對整個鐵塔進行計算，發現在最嚴重情況下縱向力F3'=5.1kN。因此，針對該杠件受彎應力的計算，首先必須計算出支座A與B點的力矩平衡，公式為：

圖1

由此可知，D點的彎矩小于C點的彎矩，那么C點出問題后受到的最大彎矩為C點彎矩，通過計算，可得出電纜端頭的杠件開始下沉時的應力為2.683kN.m。通過計算可見，該杠件在電纜下沉時已超過了鋼材許用應力，縱橫彎曲加大了梁的應力，大于36.75kN/mm2，結構出現失穩現象。

3 110kV電纜終端塔支架平臺設計改進措施

針對該電纜終端頭出現的問題，為了有效解決結構失穩的問題 ，應提出合理的設計改進措施。首先，對原有電纜終端頭支架平臺設計的結構進行加固；其次，對電纜終端頭上部地基進行土壤處理，避免因電纜下沉而增加對該杠件的附加力。由于出現問題的電纜終端處只允許采用單回停電施工，這就要求必須采用兩回輪流停電的方式對電纜終端支架平臺進行加固。在停電一側，將已變形的杠件換為新的支承角鋼，并在該杠件中間點增加新的結點板和新的輔助杠桿，如圖2所示，通過增加新的輔助杠件和新的結點板來增加該杠件的承受能力，避免電纜終端頭杠件因受上部結構的下壓力而產生彎曲變形。除此之外，為了減少電纜沉降，以消除電纜附加拉力為根本點，將原來的上塔前一段的電纜敷設改為電纜溝，對軟土地基進行處理。受施工條件的限制，當前只能采用加木樁處理的方式對地基進行處理，避免因地基沉降而造成整個電纜下沉，防止電纜終端頭結構失穩的現象再次發生。

圖2

4 結束語

在電力系統建設中，電纜終端塔的設計有效解決了當前城市面臨土地資源昂貴的問題，將電纜終端頭安裝在架空線路終端桿塔身上。但在實際生活中，常常發生高壓架空線線與電纜混合架設的現象，容易導致電纜終端塔在運行中出現各種各樣的問題。因此，必須分析電纜終端頭出現問題的原因，有針對性地提出設計改進措施，加強對軟土地基的處理，更換原有受彎變形的支承角鋼，從而保證整個電纜終端頭的穩定性。

參考文獻

[1]王漢寶.有關110kV電纜的若干問題探討[J].廣東科技，2008，4：108-109.

[2]陶春鳳，李念喬.不同電壓等級架空線和電纜混合線路的過渡方式[J].電力與能源，2012，6：590-592.

[3]趙愛華，葉劍濤，李偉，等.電纜終端局部放電帶電測試方法的比較與應用[J].安徽電氣工程職業技術學院學報，2013，3：11-13.

[4]余陽澄.110kV電纜故障測尋技術研究與應用[D].華南理工大學，2013.

作者簡介：方祺（1985，11-），男，上海人，本科學歷，助理工程師，研究方向：高電壓等級電力設計研究與應用，現工作于上海東捷電力設計有限公司。