220kV輸電線路拉線塔緊急缺陷應急搶修分析

常虎

（荊州市荊力工程設計咨詢有限責任公司 湖北省荊州市 434000）

架空輸電線路作為輸送電力及聯接電網的載體，在電力系統中占有極為重要的地位。近年來，輸電線路通道環境有復雜、惡化趨勢，其中有自然環境因素，也有眾多人為因素，因此即使線路本體狀況健康良好，也難以完全避免因外部因素導致的線路故障。隨著城鎮化速度不斷加快，施工建設越來越多的影響著我們的線路運行安全，大型機械施工和工農業生產威脅著線路安全運行。本文即記錄一起因外破倒塔，臨時選用庫存拉線鐵塔進行搶修，當原設計的大規格拉盤一時難以到貨，采用小規格拉盤應急的搶修案例。該案例中全部采用現有庫存物資材料，僅耗時三天即完成搶修任務，恢復供電。

1 線路基本情況

某220千伏線路81#塔位于機動車道邊，因機動車撞擊一側塔腿，導致該塔塔腿主材嚴重變形，急需更換該塔。因該線路負荷較大，停電時間有限，必須在三天內完成線路修復工作。輸電運檢室考慮采用庫存的一基220ZML-24型拉線塔（使用條件滿足本工程實際需求）補立在原塔遠離機動車道一側的田地里，用以取代原81#塔。220ZML-24型拉線塔為獨腳拉線塔，原設計采用四根GJ-135鍍鋅鋼絞線，四個0.9m×1.8m×0.25m規格的拉盤進行固定，拉線盤埋深2.6米，拉線對橫擔夾角在水平面投影45o，拉線對水平面夾角60o，拉線公稱抗拉強度不應小于1400MPa，拉線初始應力為1400MPa。塔型示意圖見圖1，拉線布置方式俯視圖見圖2。

圖1：塔型示意圖

圖2：拉線布置方式俯視圖

220ZML-24型拉線塔為舊線路拆除的老舊塔型，原設計適配的0.9m×1.8m×0.25m規格的拉盤及GJ-135型鍍鋅鋼絞線倉庫已無庫存，且因現階段使用率較低，導致市面存量較少，一時難以采購到位。目前施工單位倉庫僅余部分35千伏及以下農配網線路使用的0.6m×1.2m×0.2m規格拉盤8支及500米GJ-70型鍍鋅鋼絞線。因此，業主單位考慮充分利用現有庫存物資，考慮利用庫存物資替換原設計方案的拉線及拉盤，重新布置拉線、拉線盤布局方式，并進行相應的穩定計算。

2 擬定方案

因ZML-24型拉線塔原設計方案的GJ-135拉線布置方式，為以塔身中心為圓心成等分90o布置，現考慮在原設計每根拉線方向上采用兩根GJ-70型拉線進行等效替換，由兩根細拉線分解原單根粗拉線的拉力荷載，同時兩根細拉線還需成一定夾角進行布置，避免因拉盤布置過近，導致在進行拉盤上拔穩定計算時產生互相影響。

經查閱拉線規格表1及拉線盤規格表2，結合拉線及拉線盤具體性能參數，初步認為采用小規格拉線及拉線盤以二換一的方式對原設計方案的大規格拉線及拉線盤進行替換，能達到原設計方案的荷載能力，因此該設計方案在理論上存在一定可行性。

表1：拉線規格表

表2：拉線盤規格表

3 計算分析

3.1 上拔穩定驗算

原220ZML-24設計使用拉線為四根GJ-135鍍鋅鋼絞線，額定拉斷力為187.94kN，拉線安全系數一般取K=2，反推得原每根拉線拉力設計值為T=187.94/2=93.97kN。原拉線與地面夾角為60度，原上拔力Ny=T×sin60o=93.97×sin60o=81.38kN,直線塔上拔穩定附加分項系數γf=1.1。

計算原設計條件下每根拉線上拔穩定力γf×Ny=1.1×81.38=89.52 kN。

計算條件：地質選取可塑粘土，現考慮選擇2個小規格拉線盤替換原來的1個大規格拉線盤，小拉線盤規格為0.6m×1.2m×0.2m，拉線盤自重Q=3kN,拉線與地面夾角為60度，拉線盤上平面與鉛錘面的夾角取ω1=60o，土的計算土重度取γs=16kN/m3，上拔角取α=20o，計算內摩擦角取β=30o。考慮地面有0.5m的耕土層。

基于基礎施工安全風險考慮，應盡量避免出現超過開挖深度超過3米的深基坑作業，因此考慮將拉盤埋置深度設置為3米。

故拉盤土體上拔深度為ht=3-0.5=2.5m。

擬采用的長方形拉盤長寬比為2，換算成圓形底板D=0.6×（a+b）=0.6×（1.2+0.6）=1.08m

臨界深度hc=1.5×D=1.62m

因上拔埋置深度大于基礎上拔臨界深度，故上拔土體體積計算簡圖參見圖3。

圖3：上拔深度ht大于臨界深度hc時，拉線盤上拔計算簡圖

通過采用公式Vt=Hc×[（b×l×sinω1+（b×sinω1+l）×Hc×tanα+4/3×Hc2×（tanα）2]+b×l×(Ht-Hc)×sinω1

計算得本設計方案的小規格拉線盤抗拔土體的體積Vt=3.95 m3。

由此計算得單個小規格拉線盤抗上拔力δ=Vt×γs+Q=3.95×16+3=66.24kN

為避免因相同方向上的兩個相鄰拉線盤布置距離過近導致在進行上拔穩定計算時產生互相影響，充分利用單個拉線盤的抗拔能力。通過綜合拉線盤規格、土體上拔深度、上拔角等因素，并經過計算分析，兩個小規格拉線盤宜以原設計拉線方向為對稱軸，成13o夾角布置。故本次設計方案擬采用的拉線布置方式俯視圖詳見圖4。

圖4：擬采用的拉線布置方式俯視圖

由此計算兩個拉線盤在原設計拉線方向上的上拔穩定合力δ1=2×δ×cos(13o/2)=2×66.24×cos6.5o=131.63kN>原設計條件下每根拉線上拔穩定力γf×Ny=1.1×81.38=89.52kN

據此，可認為采用本設計方案布置的小規格拉線及拉線盤上拔穩定驗算合格。

3.2 水平穩定驗算

將原設計拉線的拉力值置于單個小拉盤上進行驗算

被動土抗力為X1=γs×tan2(45o+β/2)×h0×l×t=16×tan260o×2.5×1.2×0.6×cos60o=43.2kN

由垂直分量Ny產生水平抗力為T1=Ny×tanβ=81.38×tan30o=46.98kN

X=X1+T1=43.2+46.98=90.18kN>γf×Nx=γf×T×cos60o=1.1×93.97×c os60o=51.68kN

由此，可認為采用本設計方案布置的小規格拉線及拉線盤水平穩定驗算也合格。

3.3 穩定計算結論

綜合上述小規格拉線及拉線盤上拔穩定驗算及水平穩定驗算結果，發現采用小規格拉線及拉線盤以二換一的方式對原設計方案的大規格拉線及拉線盤進行替換，能達到原設計方案的荷載能力，且等效替換后，還具有較大裕度，滿足本工程實際需求。

4 結語

隨著我國城鎮化建設程度的不斷加深，各種人為原因導致的輸電線路緊急事件幾乎無法完全避免。考慮電網的特殊性質，一旦因發生事故造成輸電線路停運，導致長時間的社會停電，對社會經濟及人民生活造成較大影響。因此，電力設施的搶修應充分考慮社會影響，而盡量逐漸減少停電時間和停電范圍。本文中論述的某線路81#塔的應急搶修即屬于線路最嚴重的桿塔緊急缺陷之一。經過業主、設計及施工單位的充分論證、精心策劃，搶修工作順利進行，施工結束后線路運行順利。總結該次成功經驗，有以下三點：

（1）充分利用現有資源，采用輕質、小型化拉線盤，便于運輸和安裝。

（2）設計方案因地制宜，與施工現場緊密結合，解決了輸電線路搶修塔拉線盤的選型問題，為安全、合理、經濟地選用拉線盤提供了理論依據，適用于快速搶修。

（3）對于地質資料較為詳實的區域，采用拉線塔方案時，可采用小規格拉線及拉線盤以二換一的方式對原設計方案的大規格拉線及拉線盤進行替換，此方案可作為拉線塔建設和改造的永久性方案。同時，該方案亦可作為線路施工過程中，各種拉線地錨的實施參考方案，具有較大的便利性和安全性。