10kV配網架空線路抗風加固設計改造及應用

梁國碩（鶴山市電力設計有限公司,廣東 鶴山 529700）

10kV配網架空線路抗風加固設計改造及應用

梁國碩
（鶴山市電力設計有限公司,廣東 鶴山 529700）

文章結合實際經驗，論述了10kV配網架空線路抗風加固技術的改造常見問題和措施，以供相關實踐參考借鑒。

10kV配網架空線路；抗風加固設計；改造措施

0 前言

氣候特征和地理環境的差異，使得不同地區對10kV配網架空線路的抗風加固設計存在不同的要求。在沿海區域，臺風登陸次數較為頻繁，自然災害影響范圍廣，現階段，該地區線路的抗風能力存在明顯缺陷，因此提高線路的抗風性能設計勢在必行。針對設計中不同的問題進行有效的改造，才能夠在今后的運行中保證供電的安全性與穩定性。

1 10kV配網架空線路抗風加固設計中的主要問題

通過對實際應用情況的勘察，線路抗風加固設計中主要存在以下問題：

一是線路檔距普遍較大，削弱了防風力度，如圖1所示。

10kV配網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到1200米以上。

圖1 配網架空線路檔距

同時，在實際應用中，很多工程施工技術不能達到國家標準，綜合各種評價指標結果表明抗風能力非常差。

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

圖2 因建造基礎差而傾倒的水泥桿

三是很多電桿存在嚴重的老化問題，在服役期內就出現斷裂問題，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裂紋，另一些水泥桿存在不同程度的剝落，導致配筋裸露在外，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型的全瓷橫擔時，防風加固效果受到固定螺栓銹蝕程度的影響，出現銹蝕的螺栓往往將全瓷橫擔脹裂，安全性得不到保證。但是更換P-20T或者P-20M的針式絕緣子，又有隨時遭受雷擊損害的危險，安全性和運行的穩定性同樣令人擔憂。

五是10kV配網架空線路使用的鋼芯鋁絞線受到環境的影響，很容易產生銹蝕。沿海地區的溫度普遍較高，空氣濕度也非常大，同時還受到海邊高鹽分環境的制約，又因為鋼絞線一般在導線的里面，一旦出現銹蝕便很難在第一時間被檢查出來，并增加了維修的難度，這就導致運行中隨時會出現不穩定因素。另外，對一些截面積較小的導線而言，通常只有一條鋼芯，有些導線則沒有鋼芯，這兩種導線在外力的作用下，非常容易斷裂，也難以在短時間內修好，因此給線路的正常使用帶來了很多不利影響。

2 10kV配網架空線路抗風加固設計改造原則

針對10kV配網架空線路常見設計問題進行改造時，主要遵循以下幾個原則：

首先，要對沿海區域內經常出現的氣象災害進行研究與分析，詳細統計熱帶氣旋過境時的影響地點、風力等級、雨量大小等數據，在此基礎上，提高氣象預報準確性，尤其要科學準確掌握區域風力等級狀況，增強對線路抗風加固設計安全的指導性。其次，針對新建的配網架空線路，要根據地理環境的狀況，科學選擇建造路徑，在設計時避開地形惡劣的區間，也要避開建造基礎薄弱的地段，同時也要避開植物高度與密度均非常大的地段，設定好安全距離，線路檔距不要超過50米，耐張段長度要控制在400米以內才較為安全。最大設計風速每秒要大于40米，針對一些特殊用電部門可增加到45米，例如政府部門、醫院等單位。桿塔的選擇最好為預應力水泥桿，標準較高地區使用高強度電桿。交通運輸不便的地方也可以采用自立塔。電纜線路的架設根據不同的級別需求選擇不同的配電方式。最后，針對已經建成的配網架空線路經常出現的問題，先要根據氣象狀況對其最大設計風速進行檢驗和校對，最大風速不能小于每秒35千米。水泥桿要安裝防拉風線，根據實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，確保運行使用的安全性。線路檔距較大的地方，可以單獨設置耐張段。必須更換老化程度較為嚴重、配筋裸露和出現裂縫的電桿，提高電力供應的穩定性。針對建造基礎比較薄弱的電桿，根據實際的地理環境和電桿種類進行加固處理，例如鐵塔使用灌注樁比較牢固，或者在基礎墊層內部使用松木樁增強牢固性。跨越一級公路、鐵路和高速公路的跨越段部分采用電纜穿越方式，針對城區內重要環網路線可采取有針對性的電纜線路改造方案。

圖4 套筒混凝土基礎設計標準

3 10kV配網架空線路抗風加固設計改造的措施和應用

在實際應用中，遵循以上改造原則的過程中，還要秉持著因地制宜和因時制宜的設計與改造理念，具體的改造措施包括以下幾個方面。第一，針對耐張段大、線路檔距較遠的問題，依據微地形特征，可以肯定10kV配網架空線路的檔距要在50米以內，耐張段長度控制在400米以內。針對線路檔距大于100米的情況，為了防止大面積內的串倒問題出現，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效果，確保運行的穩定性和安全性。第二，套筒混凝土基礎的使用極大地增強了水泥桿的穩定系數，尤其是針對一些沒有辦法設置防風拉線的桿塔，具體的使用方案如圖4所示。

我國沿海區域土體質量較差，采用自然土或者卡盤基礎不能滿足實際的需求。這兩種方式在內陸地區使用較多，可以滿足電桿的抗傾覆彎矩程度，但是在沿海地區卻很容易造成電桿的傾倒。使用套筒混凝土基礎則可以提高電桿的抗傾覆力度，這與其結構特征密切相關。該基礎主要有內套筒和外套筒兩個部分構成，中間灌注混凝土。外套筒的作用是避免開挖過程中出現淤泥塌陷問題，增強抗傾覆力度。立桿時將水泥桿置于內套筒中，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，維護的效率得到了極大的提高。

此外，根據不同的地形，選擇不同形狀的基礎可以有效節約資源，提高穩定性和經濟效益。例如，在一些丘陵地區，配網線路鋼塔分體基礎使用掏挖類型作為基礎，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，減少對鋼材的損耗，并且施工過程簡單容易操作，對環境也可以起到較好的保護作用。又例如，在水田地段配網架空線路塔的基礎可以使用臺階造型，不僅節約工程建造的用料，也可以保護地下水資源質量。往往新建的基礎體積是原有基礎的兩倍。第三，不同類型的桿塔在充分滿足標準檔距后，高度不應過高，可減小高強度風的影響。防風拉線多采用“人”字形，要在轉角、內角和外角處均設置防風加固拉線，最大限度增強電桿的抗傾覆性能，提高使用的穩固性高和安全性。另外，在一些山頂線路上或者風口位置使用鐵塔更加穩妥，同時要依據風力大小，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。針對容易出現的銹蝕問題，采用鋁包鋼絞線和膠裝式陶瓷橫擔較為穩妥。

根據實際應用可知，本區域10kV配網架空線路抗風加固設計技術改造之后，最大設計風速為40米/秒的線路一年運行中，每公里所花費的維修與養護費用比改造前節約了3.5萬元，55米/秒的線路一年運行過程中，每公里所花費的維護費用比改造前節約了4.7萬元，極大地節約了運營成本。

4 總結

綜上所述，受到沿海區域氣候特征與自然環境的制約，10kV配網架空線路設計和應用的抗風能力一直以來都備受重視。根據現有的客觀條件，采取因地制宜和因時制宜相結合的解決方案，增強技術的可操作性，不斷增強線路的抗風水平，從而減小運行維護方面的支出，最大限度提高經濟效益。

[1]彭向陽,黃志偉,戴志偉.配電線路臺風受損原因及風災防御措施分析[J].南方電網技術,2010.

[2]廣東沿海地區電網防御臺風技術標準和加固措施[J].廣電計部[2011]101號.

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