一種新型高強度水泥電桿在10 kV線路中的應用

陳高英

(廣東電網有限責任公司 佛山順德供電局，廣東 佛山 528000)

一種新型高強度水泥電桿在10 kV線路中的應用

陳高英

(廣東電網有限責任公司 佛山順德供電局，廣東 佛山 528000)

新型城鎮化對配電架空線路的設計和應用提出了線路走廊集約化的要求，詳細介紹了一種新型高強度水泥電桿在10 kV線路上的應用，其可以滿足城鎮配電線路大負荷輸、配送的要求，從而解決了城鎮道路架設線路遇到的地下管網交錯復雜和通道狹窄的問題。

新型；高強度水泥電桿；應用

十八大后國家提出了新型城鎮化建設戰略，新型城鎮化對輸電線路走廊的土地集約化提出了比較高的要求，尤其是對處于珠江三角洲腹地的佛山市順德區，優化城鎮架空輸配電線路設計和應用非常重要。經過多年的探索和實踐證明，在10 kV線路上采用佛山市順德電力設計院有限公司研制的高強度水泥電桿，其安全可靠，經濟合理。

1 高強度水泥電桿

高強度水泥電桿即高強度鋼筋混凝土桿，為采用高強鋼筋和高強砼研制生產的新型水泥桿。它通過優選配方，加入適量的纖維和納米材料，以及高效減水劑和增強劑，將電桿砼強度從目前的C40提高到C80～C100，使電桿的承載力提高了3～5倍，目前在技術水平上處于國內領先地位。高強度水泥電桿和鋼管桿相比，可節省投資35%，節省鋼材40%，減少鋼材鍍鋅量80%，既經濟又環保。

用高強度水泥電桿代替鐵塔，以砼代鋼，以砼護鋼，可使其使用年限比鋼管桿和鐵塔要長。高強度水泥電桿比鐵塔節省投資25%，節省鋼材30%，同時減少80%的占地面積。

高強度水泥電桿具有良好的防風性能，水泥桿的受風面積小，體型系數只有角鋼的53.8%，經計算，桿塔高度在25～30 m時，高強度水泥電桿的桿身風載彎距僅為導地線風載彎距的25%，而同等條件下，鐵塔塔身風載彎距約占導地線風載彎距的50%。由此可見，高強度水泥電桿的抗風性能明顯優于鐵塔，同時其安全系數為2.0，鐵塔和鋼管桿的設計安全系數為1.5，高強度水泥電桿的超載性能比鐵塔和鋼管桿大33%；因此，在臺風區采用高強度水泥電桿不僅經濟合理，而且安全可靠。

2 優先選用高強度水泥電桿的場合

1)道路沿線走向有小弧度，線路測量中每基桿都有小轉角(≤10°)。

2)導線采用LGJ-150及以上的單回路或多回路同桿架設線路，或采用單邊掛雙回路線路。

3)新建道路的人行道寬度≤3.0 m的線路。

4)有較大線徑分支，且不便打拉線的線路。

3 應用工程實例

現以佛山市順德區勒流街道辦事處某10 kV線路為例進行說明。

3.1 該10 kV線路工程概況

本工程線路路徑總長0.9 km，雙回路架設，采用LGT-240/30導線，線路路徑為擴建公路(靠近河邊)的人行道，人行道寬度為1.5 m，線路沿線走向有小弧度。

3.2 桿塔選型

若選擇普通角鋼塔，呼稱高為13.5 m，小轉角<15°時，則鐵塔的根開為1.242 m，基礎根開為1.289 m；大轉角>60°時，則鐵塔的根開為1.764 m，基礎根開為1.834 m。由此可見，在1.5 m人行道上應用普通角鋼塔是行不通的。

若選擇普通的水泥電桿，則強度較低，使用擋距較小，而線路線徑大，水泥電桿所受的根部彎距較大，基礎處理采用在水泥桿根部加卡盤的形式來預埋，根據實測現場地質報告分析，不宜應用此種基礎形式。同時，帶轉角的水泥電桿必須要打拉線才能滿足線路受力要求，而實際情況是1.5 m寬的人行道上沒有位置打拉線；因此，在此工程中選用普通水泥電桿也是行不通的。

嘗試選用了高強度水泥電桿，根據線路的受力情況，由佛山市順德電力設計院有限公司設計了新的3種桿型，并相應配套設計了3種基礎型式，均為鉆孔灌注樁。新設計的高強度水泥電桿承載力大，根部所能承受的彎距也較大，解決了線路轉角或有分支線受力時不能打拉線的問題，從而解決了線路走廊不夠和現場地質較差的問題。

3.3 桿型設計

本工程應用了9基高強度水泥電桿，主要設計的桿型如圖1所示。

圖1 桿型設計及基礎施工圖

3.4 高強度水泥電桿RZ-14直線桿設計計算

3.4.1 電桿的強度計算

1)導線風壓。

Pd=cdLV2/1 600

(1)

式中，c是導線的體型系數，當導線的直徑≥17 mm時取1.1；d是導線的直徑，取26.4 mm；L是檔距，取50 m；V是最大設計風速，取35 m/s。

代入式1得：

Pd=1.1×0.026 4×50×352/1 600=1.112 (kN)

2)導線自重。

Pz=qL

(2)

式中，q是導線自重，為10.61 N/m。

代入式2得：

Pz=0.010 61×50=0.530 5 (kN)

3)橫擔自重取0.5 kN。

4)電桿自身風壓。

Pg=0.7×352Dcp/1 600

(3)

式中，Dcp是電桿平均直徑，取0.337 m；0.7是電桿的體型系數。

代入式3得：

Pg=0.7×352×0.337/1 600=0.180 6 (kN/m)

5)電桿的根部彎矩標準值。

M=[Pd×2×(14+15.2+16.4)+Pz×3×(1+1)+Pg×0.5×182+0.5×0.5×6]×1.15=155.65 (kN·m)

RZ-14直線桿的實測檢驗彎矩為200 kN·m，強度滿足要求。

3.4.2 電桿的撓度計算

根據規程規定，在長期荷載作用下，無拉線直線單桿桿頂的撓度應不大于桿全高的5‰,對于本桿應為 16.6×5‰=83 (mm)。

下述計算在風速5 m/s，年平均氣溫條件下，電桿的根部彎矩。

1)由導線風壓引起。Pd＇=1.1×0.026 4×50×52/1 600=0.022 69 (kN)M1=Pd＇×2×(14+15.2+16.4)=2.07 (kN·m)

2)由導線自重引起。

M2=Pz×3×(1+1)=0.530 5×3×2 =3.18 (kN·m)

3)由橫擔自重引起。

M3=0.5×0.5×6=1.5 (kN·m)

4)由桿身風壓引起。

Pg＇=0.7×0.337×50×52/1 600 =3.685×10-3(kN/m)

M4=Pg＇×0.5×16.62=0.51 (kN·m)

合計：

M=M1+M2+M3+M4=7.26 ( kN·m)

根據RZ-14高強度電桿的檢驗報告，在100%檢驗彎矩時，其桿頂的撓度為38.5‰，即16.6×38.5=639 (mm)。在100%檢驗荷重以內，電桿的撓度和荷重成正比，可推算得長期荷載下桿頂的撓度為639×7.26/200=23.2 (mm)(<83 mm)，滿足規程要求。3.4.3 電桿的抗裂計算

RZ-14高強度電桿在100%檢驗彎矩時的實測裂縫寬度為0.1 mm，因此可以推算出在本桿根部彎矩達到標準值155.65 kN·m，其相應的裂縫寬度為0.1×155.65/200=0.08 (mm)(≤0.2 mm)，滿足規程要求。

3.5 高強度水泥電桿RD-14終端桿設計計算

導線的最大使用張力為12.65 kN，導線的水平荷重為1 kN，桿身水平風壓為0.7×0.739×352/1 600=0.40 (kN/m)，橫線向電桿的水平作用力為SX=6×1+0.4×16.6=12.64 (kN)，橫線向電桿的支點彎矩為Mx=2×1×(14+15.2+16.4)+0.4×16.6×8.3=146.31 (kN·m)，順線向電桿的水平作用力為Sy=6×12.65=75.9 (kN)，順線向電桿的支點彎矩為My=2×12.65×(14+15.2+16.4) =1 153.68 (kN·m)。

綜合彎矩：

在RD-14高強度水泥電桿制造公司企業標準中，其開裂檢驗彎矩為1 500 kN·m，故電桿的抗彎標準彎矩滿足要求。

電桿綜合水平作用力：

合力作用點高度H0=1 337.36/88.49=15.11 (m)。

高強度水泥電桿RJ5-14轉角桿設計計算同上，省略計算。同時，上述3種高強度水泥電桿基礎的抗傾覆力和抗扭計算均滿足受力要求。

3.6 技術經濟比較

工程采用了高強度水泥電桿，相比采用鋼管桿，可以降低工程造價40%。

工程項目竣工后安全運行的圖片如圖2所示。

圖2 工程項目竣工后安全運行圖片

4 高強度水泥電桿在10 kV線路應用中需注意的問題

1)建議由生產廠家負責運輸到施工現場，由生產廠家指揮卸車，高強度水泥電桿分段運輸裝卸前，向生產廠家詢問起吊綁扎點，以保證起吊時桿體平衡。

2)連接(分段的桿體)高強度水泥電桿宜由生產廠家負責現場焊接工作。

3)高強度水泥電桿外觀顏色可以由用戶單位訂貨時選定，建議選用與周圍環境相協調的顏色，如銀灰色或綠色。

4)高強度水泥電桿需要設計專門的橫擔、爬梯和接地孔。建議委托生產廠家生產，配套廠家需要在高強度水泥電桿身安裝預埋件(在生產水泥桿時已預埋好，預埋件與桿身主鋼筋有焊接)。另外，橫擔和爬梯在起吊電桿本體前，先在電桿上安裝好，然后整體吊裝，一次就位成功。

5)組立桿身前，需準備好C15混凝土，待桿身就位正確后，將混凝土澆入基坑(轉角桿和終端桿需按照設計要求留好預偏)，澆完后，靜置2 h后才能放松吊繩，撤去吊機。

6)架設線路前，轉角桿和終端桿需打臨時拉線，臨時拉線須待主桿現澆混凝土養護期滿后才能撤銷。

5 結語

該新型高強度水泥電桿在佛山市順德區10 kV線路上已應用多年，可以滿足城鎮工業園區配電線路大負荷輸、配送的要求，解決了城鎮道路架設線路遇到的地下管網交錯復雜和通道狹窄的問題，具有廣泛的應用前景。

責任編輯李思文

ANewTypeofHighStrengthConcretePoleintheApplicationof10kVLine

CHEN Gaoying

(Foshan Shunde Power Supply Bureau, Guangdong Power Grid Co., Ltd., Foshan 528000, China)

Design and application of the new type of urbanization on distribution overhead line raised line corridors intensive requirement, the paper introduced a new type of high strength concrete pole in the application of the 10 kV line can satisfy the urban distribution circuit big load transmission, distribution requirements, which solved the problem of urban road construction of underground pipe network intertwined and narrow channels.

new type, high strength cement pole, application

TP 183

：B

陳高英 (1968-)，男，高級工程師，主要從事線路施工等方面的研究。

2014-12-22