同桿四回10kV直線桿的選擇

李善金 牛俊友 耿偉亞

（1.河南商丘供電公司，河南 商丘 476000；2.商丘夏邑供電局，河南 商丘 476400）

在城市規劃區，受工程造價等因素限制，10kV仍大量采用架空方式架設，但隨著城市的發展，電力線路與電力走廊的矛盾也越來越突出，由此催生了10kV同桿多回架設。10kV桿塔種類主要按使用用途主要分為直線桿型、耐張桿型和混合桿型三類，現在多回路轉角耐張桿一般都采用鋼管桿或者鐵塔，而用量最多的直線桿主要仍然采用環形混凝土桿。

而現在的 10kV電桿往往根據經驗選擇，沒有經過受力分析，從而造成安全問題或者浪費。本文以以河南商丘地區為例，就同桿四回 10kV直線桿當中的電桿選擇和電桿埋深進行探討。以期達到在不同的工程中，能根據工程實際情況，合理設置桿頭布置，選擇合理的電桿高度，再通過計算桿塔荷載分析，確定電桿強度和埋深。以達到經濟合理使用電桿的目的。

1 電桿使用條件

1）氣象條件

根據《66kV及以下架空電力線路設計規范》（GB50061-2010）和《架空絕緣配電線路設計技術規程》（DL/T 601—1996）相關規定，商丘地區10kV氣象條件選用最高氣溫＋40℃，最低氣溫－20℃，最大覆冰10mm，最大風速25m/s。

2）導線型號

本文以10kV配網中比較常用導線 JKLYJ-240鋁絞線芯架空絕緣電纜為例計算，其外徑為26.5mm，單位重量為935kg/km，額定抗拉強度為34696N。

3）使用檔距

按照《架空絕緣配電線路設計技術規程》規定，架空絕緣線路的檔距不宜大于50m。

4）地質條件

根據商丘地區地質勘探的結果，土壤為亞粘土或粉質粘土，其物理特性按取值如下：計算容重γ0=18kN/m3，計算內摩阻角β=30°，土壤側壓力系數取0.72，地基承載力Fk=100kPa。

5）電桿形式

在城市走廊日趨緊張的情況下，需要降低桿塔高度、減小線路寬度，同時便于線路各回路檢修和下線。

根據規程規定，10kV架空絕緣線路的線間距離應不小于0.4m；10kV架空絕緣線路的過引線、引下線與鄰相的過引線、引下線及低壓線路的凈空距離不應小于0.2m；絕緣線路橫擔之間的最小垂直距離和導線支承點間的最小水平距離均為0.5m；架空絕緣電線與電桿、拉線或構架間的凈空距離不應小于0.2m。

本文考慮按如下桿頭尺寸計算荷載：

本文暫假定采用15m或18mφ230頭電桿，電桿埋深3m，根據桿頭尺寸和埋深，電桿呼稱高分別為10.2m和13.2m，可以滿足大多數電氣距離要求。

2 電桿荷載計算

按上述電桿形式，對于直線桿主要按下列荷載條件進行計算：

最大風速、無冰、未斷線；覆冰、相應風速、未斷線；同檔內不同相2根導線斷線，無冰、無風

電桿、絕緣導線的風荷載按下式計算：

式中，W為電桿或絕緣導線的風荷載，N；C為風載體型系數，采用下列數值；圓形截面的鋼筋混凝土桿，0.7；絕緣導線外徑小于17mm，1.2；絕緣導線外徑不小于17mm，1.1；絕緣導線復冰(不論直徑大小)，1.2；α為電線風荷載檔距系數，20≤V＜30時取0.85，30≤V＜35時取0.75；計算桿身荷載時取1；F為電桿桿身側面的投影面積或單根絕緣導線外徑與水平檔距的乘積，m2；v為設計風速，m/s。

導線垂直荷載計算公式：G=LV qn+G1

式中，LV為桿塔垂直檔距，m；q為電線單位長度的重力，N/m；n為每相電線的根數；G1為絕緣子串、金具、防振錘等的重力，N。

根據上述公式，計算各工況下桿塔荷載：

1）最大風工況

導線風荷載

導線垂直荷載為

15m電桿1/3埋深處桿身風壓：

同理計算15m電桿地面處桿身風壓：

18m電桿1/3埋深處桿身風壓：WDG3≈90.3N

18m電桿地面處桿身風壓：WDG4≈88.5N

2）最大覆冰工況

風荷載

3）斷線工況

按GB50061-2010的規定，截面210mm2以上導線，直線鋼筋混凝土桿斷線張力按最大使用張力的40%。而10kV導線一般設計安全系數都大于5，因此，斷線后導線張力TD＝34696/5×0.4≈2776N

3 電桿彎距

正常情況下，桿身任意截面X處的彎距和切力計算公式為

2）最大覆冰工況：Ma2≈29.7kN·m

3）斷線工況：考慮最不利的斷線情況，

通過上述計算知道，距地面 1/3電桿埋深處桿身最大彎距為85.5kN·m，切力為6.8kN。

同理計算在地面處，桿身最大彎距為77.8kN·m，切力為6.7kN。

當采用18m電桿時，仍然按電桿埋深3m可計算得出：

距地面1/3埋深處桿身最大彎距為110.6kN·m，切力為7.2kN。

地面處桿身最大彎距為 102.4kN·m，切力為7.1kN。

4 電桿選擇

根據《環形混凝土電桿》（GB/T 4623－2006）規定，參照“組裝鋼筋混凝土錐形桿的開裂檢驗彎距”、“組裝預應力、部分預應力混凝土錐形桿的開裂檢驗彎距”、“寬度增大系數K0值”、 “μ及θ值”四組表格數據，組裝混凝土錐形桿的開裂檢驗彎距應不小于規定數據。

根據彎距計算結果，對照前兩組表數據，10kV同桿四回架設時，選擇稍徑為φ230的鋼筋混凝土錐形桿或者預應力、部分預應力混凝土錐形桿均可滿足要求，電桿的強度等級應不小于“O”級（開裂檢驗彎距15m電桿為98 kN·m，18m電桿為122 kN·m）。

5 電桿埋深

根據商丘土壤力學特性計算得m值為54kN/m3；μ值與埋深、傾覆力作用點高度有關，經計算，本文近似取12.1。

基礎計算寬度，按相關公式計算，本文15m電桿時，K0b0值取 0.865m，18m 電桿時，K0b0值取0.93m。

直線電桿基礎的傾覆穩定安全系數不應小于1.5，即

此推算15m電桿時，電桿埋深

因此，考慮 15m電桿埋深3.2m，18m電桿埋深3.4m，驗算基礎抗傾覆力滿足要求。

同理計算18m電桿埋深

6 結論

本文結合商丘地區實際情況，通過對電桿荷載分析和基礎傾覆計算的結果，可以知道在使用JKLYJ-240鋁絞線芯架空絕緣電纜，同桿四回架設時，電桿可選擇φ230頭的環形混凝土電桿，電桿的強度等級應不小于“O”級。電桿埋深按通常的1/6桿高不能滿足傾覆要求，需增加埋深或者增設卡盤。