10kV配電網架空線路防風加固綜合應用與分析

摘 要：文章通過分析臺風災害發生時10kV配電網架空線路所將承受的破壞，提出有效提高10kV架空線路防風等級的思路，并整理出一些10kV架空線路的加固方法供實際參考。

關鍵詞：10kV配電網；架空線路；防風加固；綜合加固

10kV配電線路是連接電源與用戶之間的樞紐，承擔著將電能輸送到用戶最后一公里的責任，10kV配電線路的安全可靠運行直接影響到對用戶所供電能的安全與質量，而隨著經濟的發展，家用電器的進一步普及，農村地區的用電量也頻繁增長，與城市地區的電纜網架相比，農村地區采用的架空線路網架雖然有投資低、建設周期短、易于擴建改造等優點，但也存在可靠性較低、網架薄弱、受外部環境影響較大等因素的制約。

近年來，受厄爾尼諾現象造成的氣候反常影響，廣東沿海地區多次遭受臺風災害的侵襲，惡劣天氣的頻發給沿海地區的10kV架空線路造成慘重的破壞與損失，供電部門也需要投入大量的人力物力進行災后的復電搶修工作，既影響極大地影響了供電的可靠性，也不符合經濟效益，因此，提高10kV架空線路的抗風能力是有解決該問題的有效途徑。

1 臺風災害對10kV架空線路的影響

廣東地處中國南端沿海，常年受西太平洋形成臺風的影響。自2013年以來，在廣東省登陸并造成劇烈影響的臺風有7個，其中熱帶風暴1個：2014年的“海貝思”，登陸風速9級，達23m/s；強熱帶風暴1個：2013年的“溫比亞”，登陸時風速11級，達30m/s；臺風3個：2014年的“海鷗”，登陸風速13級，達40m/s；2015年的“杜鵑”，登陸風速12級，達35m/s；2015年的“蓮花”，登陸風速12級，達35m/s；強臺風2個：2013年的“尤特”，登陸風速14級，達到了42m/s；2013年的“天兔”，登陸風速15級，達到了48m/s。

從上面的數據可以看出，近年來在廣東登陸的臺風，普遍存在風速級別高、破壞力強的特點，要提高線路的防風能力來應對其帶來的破壞，降低臺風正面登陸襲擊時造成的損失，就得先了解臺風災害發生時，會對10kV架空線路造成哪些方面的影響。

1.1 自然災害直接造成的影響

10kV架空線路涵蓋了電桿、導線、金具、絕緣子、變壓器、真空開關、隔離刀閘等，這些設備都直接架設在露天環境中，因此當臺風災害天氣發生時，架空線路的設備都會受到直接侵襲而受損。臺風災害發生時會產生風速十幾級的強風，并伴隨著大雨和雷暴等次生災害氣象，而其中雷暴與強風對架空設備的直接影響最大。

運行中的架空線路設備安裝位置較高且帶有電流，架設在農田、山道等空曠地區的設備容易成為雷擊的目標，防止雷擊一直以來都是架空線路運行的一個重要課題，架空線路上必須安裝足夠的避雷器或過電壓保護器來保護設備不受到雷擊破壞。

強風也會對10kV配電網架空線路造成巨大破壞，主要表現在導線受到強烈的橫向風力時，產生的劇烈搖擺和晃動導致電桿承受不住其張力而攔腰折斷，位于農田、河川邊等土質較為松軟的電桿則會整體傾倒，進而導致接連的電桿發生折斷串倒，造成桿上設備損毀，搶修時需要重新拔出和樹立新電桿，由于在臺風災害過后這些地區變得泥濘，車輛器械等難以進入搶修現場，這是10kV架空線路災后復電搶修需要花費大量時間與人力的主要原因。

1.2 外部環境間接造成的影響

臺風災害發生時往往伴隨著各種次生災害，大雨會導致河川、水庫、湖泊、魚塘等水位上漲，這些地區的土質往往也比較松軟，容易出現堤壩崩塌、水土流失的情況；而在山區往往會出現泥石流沖擊、大樹傾倒等現象，位于這些地形周圍的桿塔往往也會因地形的變化而產生傾斜、傾倒、基礎受損等情況導致設備故障。位于國道、省道等道路兩側的桿塔，所處位置也比較空曠，旁邊往往種植著綠化或自然生長的樹木，臺風災害發生時，樹木、廣告牌等傾倒、鐵皮屋掀翻飛走，都有可能導致壓倒電桿、割斷導線等情況的發生。

2 10kV架空線路抗風加固措施應用分析

經由上述分析，臺風災害發生時，10kV架空線路的設備會將會承受到來自災害的直接影響和由各種次生災害引發的地形突變等因素而導致損壞，而架空線路的防風加固改造則應該從抵御這些不利影響的目的出發，明確改造的思路和目標，結合設備所處環境和工程造價、施工難度等各方面的綜合影響，選擇合適的改造方法，以達到既定的實現防風加固的效果。

2.1 10kV架空線路抗風加固目標與思路分析

10kV架空線路進行防風加固改造的目標，是防止在臺風災害發生時出現斷桿、倒桿，從而避免線路出現串倒的現象，降低設備的受損率，以提高災后復電搶修的難度，減少搶修的所需的人力物力，以一次性的前期投入，換取降低未來災害發生后復電搶修所需的時間和資金成本。

明確改造目標后，應分析設備在臺風災害發生時會受到哪一類型的影響。從近幾年登陸臺風數據可以看出，臺風登陸時其風速最高可能達到15級48m/s，將所有設備的防風等級都提到相同的高度并不符合經濟效益，所以在設計前期，應該根據氣象風區圖將整個地區分成不同的區域，沿海20公里范圍內的區域按照50年一遇的風速、20公里以后的區域按照35年一遇的風速進行改造設計即可。其次，根據不同的用戶類型，對于一些需要確保電力不間斷供應的重要用戶，應當在分區的基礎上提升對其進行供電設備的防風能力等級。

2.2 10kV配電網線路現有設備抗風加固的手段方法

對于已經建好投入運行的10kV架空線路設備，由于基建時缺乏對防風加固方面的考量，所以線路從桿塔基礎、電桿強度質量、線路檔距、拉線數量等各方面因素都難以滿足該地區抗風等級的要求，所以對于現有的架空線路應采取綜合加固的措施手段提高其防風能力等級。

提高現有線路防風能力等級，應根據現場勘查的結果選擇多種方法進行綜合加固。首先從整體出發，提高電桿的強度，增加電桿密度，將線路的平均檔距縮短到50～70m的范圍，并將線路耐張段控制在單回路線路500m內、雙回路400m內，這是現有架空線路提高防風等級能力需要達到的基本要求。

在此達到基礎要求的前提下，每兩支電桿安裝一組防風拉線，在耐張桿、轉角等關鍵部位安裝四方拉線。這樣的改造形式造價低，效果好，但因為安裝拉線后會導致期周邊土地的使用產生阻礙，所以施工時民事問題突出，只能在一些比較空曠的地方實施，且大量安裝的拉線也相應提高了日后運行維護的難度。

對于沒法安裝拉線的區域，在達到基礎要求的前提上，將耐張桿、T接位置電桿、轉角較大的電桿等關鍵部位更換為鐵塔，再增加或更換適量的直線鐵塔，這種加固方法能達到相應的加固效果，也能減少日后運維的壓力，但由于鐵塔基礎需要占用的面積較大，一些道地下管道密集、或道路兩側區域較小的地方難以進澆筑。對于無法更換鐵塔的關鍵部位可以選擇更換成開裂彎矩不小于80kN.m的12m電桿或不小于100kN.m的15m電桿的高強度電桿，并選擇基礎杯進行基礎加固。這種方法可以有效地解決鐵塔占地面積過大的問題。

對于一些無法澆筑基礎杯的地方，在硬塑土上的電桿可以選擇底盤加雙卡盤做基礎并增加電桿埋深的方法來解決，具體埋深應通過設計計算得出。對于在軟塑土的電桿，可以選擇在底部澆筑水泥加固塊，但前提必須保證電桿是高強度電桿，以防止電桿強度不夠導致被折斷后因底部被澆筑固定無法更換，這種方法也適用于直線電桿的加固。對于一些處于特殊位置，如水塘水溝邊、斜坡、山地等地方，需要通過堆砌水泥沙包或漿砌塊石護坡來防止水土流失，具體方法得視現場勘查結果進行設計。