10kV配網架空線路抗風加固設計改造及應用

梁明智

摘要：10k配電網架空輸電線路供電容量大，配電范圍廣，對自然災害影響較大。在廣東省沿海地區，三季度是臺風登陸高峰期，臺風對電網安全運行造成極大危害。因此，研究配電網架空線路的特點、風對10kV電網架空線的危害、10kV電網架空線的抗風能力等具有重要意義。分析了10kV電網架空輸電線路的臺風危害及特點，總結了10kV電網架空輸電線路抗風能力弱的原因，提出了提高抗風能力的改造方案。研究適用于10kV電網架空輸電線路，變電站研究實現了10kV電網架空輸電線路的加固，提高了10kV電網架空輸電線路的穩定性和抗風能力，實現了安全穩定供電。對于配電、建筑安全、技術改造等架空線路的設計，減少臺風對電網的影響和損失，也具有一定的參考意義。

關鍵詞：10kV配網架空線;抗風加固;改造方案

一、10kV配網架空線路現狀分析

電網線路的運行是連接電力用戶和電力系統的紐帶，日常生活中隨處可以看到通過電網配電線路來供電，10kv配電網線路更是不可或缺的一部分，它具有以下特點：首先網線線路運行的范圍長，覆蓋面積大，其次在運行過程中面臨的環境比較復雜，最后安裝過程繁瑣。配電網線路的安裝，它的安全性對電網系統發展具有重要意義。最近幾年，我國第三產業發展迅猛，隨著經濟發展速度的加快，對配電網線路可靠性和安全性的要求越來越嚴格。部分地區受到地理條件的限制，臺風的突發會影響整個電網系統，10kV架空線路抗風能力弱，對區域經濟發展構成極大威脅。配電網作為城市的重要組成部分，與普通的供電系統相比，10kV配電網具有負荷更高、敷設范圍更廣、供電能力更強的優勢。自然環境和地區建筑的差異，使得對架空線路有不同的要求，氣候不同的地區，可能形成的風速也不同，那么對10kv架空輸電線路的防風設計也不一樣，在臺風多發區，對防風設計的架空輸電線路要求高，臺風產生的自然災害對電力系統的危害嚴重，在沿海地區，線路的防風線路一直在加固，但是抗風能力還是不高，抗風能力比較弱，需要不斷地改進，對產生的問題進行試驗，加固防風系統，確保電力能夠安全運行，10kV維護檢修難度明顯加大，對電力資源管理產生不利影響。隨著電力資源消耗的增加，我國電力部門正在加大該地區10kV電網的建設力度，以確保電力資源的持續穩定供應。

二、10kV配網架空線路抗風能力不足的影響因素

電網結構改變，使電網線路更加牢固，架空輸電線路鐵塔越來越高。在一些特殊情況下，可以采用架設更高線路的方法來保證供電安全。風速的設計、輸電線路的間距、輸電線路方向、桿塔結構構件這些都是影響輸電線路風荷載的主要因素條件，風速設計的過快或者過慢、線路的線塔結構部件不合理、塔桿之間的距離過寬這些都會對線塔造成影響。有的10kV鐵塔按35kV鐵塔建設標準建設，有的配電塔高15m以上。沿海地區的線塔及架空輸電線要高于其他線塔風荷的載重，沒有考慮到風壓變化的狀態，使得塔架壓力過大，塔架被壓塌，這些架空電力線的工作安全系數影響因素過多，以下會介紹影響線路防風的因素。

1、風速變化的影響

風荷載與風速的平方呈正相關，隨著風速的增加，施加在塔身和線路上的風荷載呈指數增加。假設設計風速為40m/s，線路風荷載為55m/s，設計的風速值比較大，其值大于設計強度基線，會折斷鋼絲。同時，增大設計風速必然會導致斷線。線路要在可控制范圍內，不能忽略其荷載最大值。經濟成本的增加，要求必須要全方位的考慮設計風速，地形結構變化會引起空氣中的水蒸氣增加，形成下雨天氣，對于該地區的線塔結構設計，利用地形，使得輸電線路與風向的角度為90度左右，線材的選用也需要選擇減弱風速的，使得風速能保持在同一風載下，風速在不同區間對線塔的影響也不同，在25到25m/s左右，會發生跳線，不會導致線塔斷線或倒塌，強風會使得周圍的導體震動，周圍的物體受到放電干擾。導線成波狀分布，導線可能會偏離位置，但是會按照時間和距離移動，在同樣的風速下，導體傳遞的電波一致，不會使得線路短路。

2、絕緣子的偏差分析

由于其結構，輸電塔線路系統不能固定。在風的作用下，導體由于復雜的力和復雜的動力系統相互影響而產生振動。因此，在施工過程中，更要注意輸電鐵塔和輸電線路的建設，以及它們之間的災害關系。許多研究論證了，多桿塔比單桿塔可以承受更多的支柱。近年來，大多數跨接絕緣串都采用復合絕緣，用于防污閃和跨接絕緣的方便操作和維護。復合絕緣子重量輕，當風偏向時會產生大的震動，這也是風速作用造成閃絡的原因。因此，對于調整或更換延長補償的輸電線路，應根據當地天氣情況徹底檢查風偏差間隙。對于有故障的電力線路，張力塔跳線配備重錘和跳線，絕緣子和直塔絕緣子串聯安裝，二者之間配有重錘，如果沒有，則需要將其抬起并更換，還應檢查齒輪距離內的樹木和斜坡是否有風偏差，對絕緣子的偏差分析能夠提高防風系統的加固。

3、桿塔水平檔距的影響

導線與地面水平風荷載呈正相關。塔架抗風能力通過增加塔架高度縮短直線距離和增加塔架縮短受拉段長度。為了改善這種情況，有兩種方法可以改善，其一是增加桿塔，縮短受拉段長度。根據原線的位置，應檢查原線的強度和基礎和塔架的結構，以滿足風速要求。總體考慮是增加張力桿和塔，以減少張力段的長度。其二是增加桿塔數量，縮短大線性區間長度。如果線材強度達到規定水平，埋深不足，塔桿的基礎將得到加強。如果強度達不到要求，則需要在齒距中間加一根底桿。如果條件不允許添加桿，則需要將防風電纜連接到齒輪兩端的桿上。如果電線桿不符合電纜牽引要求，則需要更換電線桿。

4、設備結構的影響

因風偏引起線路跳閘和重合閘失敗的概率為75%，待大風消失后試運行成功。缺點是傳輸設備的設計和施工沒有充分考慮，抗臺風能力明顯不足。例如，根據臺風“平”的分析，在結構的最大受力處加斜撐和隔板，在塔上加5%鋼筋。這使設備的抗風能力提高了17%。由于臺風的影響，跳線與塔身距離不夠，容易造成飛弧跳閘。忽略了設計對各種變化天氣和當地小氣候的影響，輸電塔排水管的設計是荒謬的，長排水管和跳閘絕緣串的不穩定施工也是風偏跳閘的原因。銅鼓電廠10kV輸電線路大部分為干角塔單回輸電線路，線角越小，電線與塔之間的距離越小，可以看出設備的基本結構對線塔有重要作用。

三、10kV配網架空線路抗風加固設計改造及應用

在對沿海地區既有10kV架空線進行加固改造時，要基于精益管理，以微地形、小氣候為理念，對沿海地區10kV架空線進行認真檢查，確認后，評估線路是否能有效抗風，對比工期。按照優先原則，制定和實施合理可行的中長期線路改造方案，不能確定長期、綜合加固的鐵塔強度水平。對于架空線路的改造可以從多個方面進行，比如可以降低塔桿接地的電阻，雷雨天氣頻繁地區可以安裝避雷設備，為了使線路少設備損壞，可以將線路重疊，設計重合閘，塔間距離也會影響線的使用時間，塔距越大，線張力越大，要綜合考慮影響因素。

1、縮短耐張段的長度

對于10kV電網架空輸電線路，需對原輸電線路抗拉桿的強度和基礎進行校核，根據輸電線路的位置，電線桿和聯絡線的布局必須滿足風速要求。整個工程需要拼裝在一起，可以合理增加張力桿的數量，以減少張力部件之間的距離，選擇絕緣架空電線或電纜以滿足高度電源要求，根據實際的同一條線數、線型、距離，需要縮短不同線的張力段長度。應計算線路和其他參數之間的力，以及設計風塔和基礎上的力，并在此基礎上確定加固措施。電纜的線型和距離以及可以長縮的程度，都會影響對風力的阻礙。

2、縮短直線大檔距的長度

鐵絲的強度可以達到目的，但埋深達不到要求，此時需要加強塔架基礎，必須在齒輪兩端的桿上加防風電纜，由于實際環境影響無法增加桿數，如果桿不滿足電纜牽引要求，則桿將裸線與絕緣線的距離超過80m和70m，兩者的極限強度兩側距離滿足，埋深不足時，應加強桿狀地基，強度達不到要求時，需在縫隙中間加一根立桿。裸線和絕緣線超過90m和80m，滿足間隙兩側的極點強度，如果毛刺如果強度不符合要求，可以在間隔中間加桿塔，如果周圍環境不符合施工要求，不能加塔，必須采取措施在其上布設防風纜。間隔兩端的電線桿，如果不滿足線纜要求，則需要更換原電線桿。為了防止電線短路，應該將導線的垂度保持在風力下擺動幅度和周期一致的范圍內，避免因兩導線接近產生短路。

3、優化線路的設計方法

通過分析線路風向偏移的理論和計算最佳路線結果，在原設計規定基礎上，將輸電線路的風速設計放在距離地面合適的位置上，滿足最大的風速測定值后，架空線路風速是可預測到的，當風速大于設計風速時，設計的懸式絕緣子的角度會超過允許的范圍，并且導致線路跳閘，出現跳閘的這種現象可以通過重錘裝置來應對直桿塔偏離，調整線路的長度，試運行時請求相關部門獲取意見，檢測好風速記設備，例如10kV配電網架架空跳線的雙吊點、吊點的剛性絕緣、跨接端的液壓連接等，應盡量采用，以防發生故障。跳線彈入塔內后，跳線斷股難以修復和更換。另一方面，在設計或修改傳輸線時，微地形和微氣候具有非常重要的意義，需要進行分析。此外，還需要對航路設計區的氣象區劃分和劃分進行實際調查分析。強風受地形影響，必須格外小心，注意線路的排布，對不同的路段采取不同的技術措施，有助于提高線路部件的安全系數和設計裕度。

4、直線桿加固措施

如果要增加桿塔數量以減小受拉距離和間距，則需要在受拉端對現有直桿進行加固。如果原電線桿的強度等級小于M，或者絕緣導體的強度等級小于N，則需要在受拉段每隔一個直桿上安裝一組防風電纜，如果其他直桿沒有加固，則需要檢查埋深。這些都達不到要求的話，就需要加強基礎，將局部增設橫梁和支架，以提高既有塔在結構最大應力下的抗風能力。為了節省投資，間隔良好、落差大的塔容易受到雷擊，由于閃電云不時移動，它平行于山頂的線路漂浮，電力在塔下傳輸。想要提高架空線路的防風能力，就必須要嘗試在架空線路塔桿上增加防風電纜，在基礎主筋和夾頭數量正常架設條件下，再增加數量，保證塔桿不斷裂，實現塔桿各個部分承受的力不相同，分解力的強度，不至于塔桿在受到最大力的程度下，遭到損壞。

四、結語

綜上所述，用于10kV架空輸電線路的安全穩定運行，特別是在對輸電線路抗風能力要求較高的情況下。因此，必須采取合理可行的技術措施對既有線路進行加固，不斷提高線路的抗風能力。這不僅降低了維護成本，而且保證了線路的安全運行。需要分析風特性和危害、風路徑和強度。由于臺風侵襲海岸的情況每年都有所不同，臺風會造成電力線路跳閘、斷線、塔架倒塌等事故，嚴重影響人們的生活和生產，同時，大量泥沙造成的滑坡、滑坡、洪水等次生災害也時有發生。我國10kV電網架空輸電線路運維不足、設計標準不高、抗風能力不足是造成10kV電網架空輸電線路抗風能力不足的主要因素，此外，10kV電網投資不足，老舊電網未充分考慮應急預案，影響供電安全可靠。最后，考慮到10kV電網架空輸電線路抗風能力不足，對10kV電網架空輸電線路防風和減災工程的抗風能力進行了改進，實現“防/防/救”。提出應急救援方案計劃。“在做到預防的同時，注重工程措施，加強監測、預警、綜合應急等非工程措施的建設。

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