10kV配網架空線路及桿塔基礎設計探究

陳孟斌

摘要：10kV配網處于電力系統的末端，同廣大用戶距離較近，是電力系統中相對關鍵的環節。配網建設施工過程中最關鍵的是要進行架空線路設計與桿塔地基設計，積極優化配網結構，夯實桿塔基礎。文章探究了10kV配網架空線路及桿塔基礎的設計。

關鍵詞：10kV配網；架空線路；桿塔基礎設計；電力系統；配網結構 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM752 文章編號：1009-2374（2016）34-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.012

用戶用電需求的上升，對供電提出了全新的要求，只有積極優化配網設計，提高架空線路設計水平，牢固桿塔基礎設計，才能從整體上實現最優的設計目標，配網的安全性、可靠性才能得到保證。

1 10kV線路優化設計

1.1 配網結構優化

10kV配網線路優化設計的關鍵是對電網結構進行優化設計，第一步要科學設計環網點，為了達到分區域供電的目標，可以采用網格狀配網結構，從而控制相同區域內配網重復架設的現象，主接線可以嘗試閉環接線、開環運行的架構形態，采用這一配網結構形態能夠有效增強各個電源的聯系互動，而且能夠實現轉供電。在此基礎上科學選配環網設備，例如柱上設置分段斷路器、設計自動化接口，當故障發生時能實現自動化故障隔離。

1.2 環網供電方式

10kV配網架空線路適合選擇環網供電方式，環網供電能夠實現自動化轉供電，而且當前線路絕緣水平不斷提高，配網故障也不斷減少。要盡量采用智能化設備，以就地保護的方式將故障隔開，發揮環網的故障轉移與自動化恢復供電的功能，同時，實現負荷的均衡布局與調整，提高電氣設備等的使用效率，提高環網線路的運行水平，減少故障發生率。所謂的環網供電，其最顯著的原理體現在通過智能技術來查找故障，科學定位故障，再進行就地保護，并有效隔離故障，減少故障停電范圍。環網供電模式下，需要對線路進行特殊優化設計，根據線路的設計特點來對應選擇設備，對配網線路進行分段處理，控制因為線路故障問題導致的斷電現象或者科學安排分段數目，為用戶提供更加健全、到位的供電服務。線路分段要遵循科學的思路，要確保線路的長度大致相等，負荷能夠均衡分布，每一段服務的用戶數量大致相當。

1.3 完善配網自動化

提高配網自動化水平，才能有效提高供電服務質量，供電企業必須認識到配網自動化建設的必要性，從各個方面入手，加強配網自動化建設。例如提高變電站自動化水平，逐步達到數據采集、計算、處理等的自動化，開關控制、監督等的自動化，提高饋線自動化水平，通過線路的自動化操控、監測等達到饋線的自動化運轉。

1.4 線路導線的合理選擇

線路的電阻大小將影響線損，因此必須科學設計線路導線截面，通過控制電阻二控制線損。對于10kV配網來說，由于同用戶的距離較近，可以嘗試擴大導線截面尺寸來控制其電阻，從而控制線路的負面損耗。表1為不同導線截面電阻的差價關系統計表。

通過查看表1可以看出，要想有效控制線損就必須從導線截面入手，通過控制導線截面，來減少線路的電能損耗，從而維護供電企業的經濟利益，減少由于線損過大而出現的低效益問題，同時控制導線截面也能延長其使用壽命，控制由于線路頻繁更換而增加的成本。

2 桿塔基礎設計

2.1 承受荷重設計

桿塔地基是桿塔的基礎部分，是整個桿塔設計的關鍵，其承重能力關系到桿塔整體安全，桿塔的荷重來自于多方面，例如風力、各種線路，如絕緣子、避雷設備等的豎向荷重，同時在設立桿塔與線路架設過程中也將出現安裝荷重，這是由于避雷線以及周圍導線之間出現重力不平衡的問題所致，由此帶來了巨大的重力，甚至可能形成沖擊力。

實際的桿塔地基設計與施工過程中必須提前對桿塔地基需要承受的一切載荷力、作用力等進行統計、計算，在得出科學的數據基礎上再對應設計桿塔基礎，這樣才能從根本上確保桿塔地基質量。

2.2 桿塔基礎設計的問題分析

桿塔基礎在實際的設計施工過程中可能會遭受多種不良因素的影響，出現多種問題，例如塔基不牢、基礎不穩、地基下沉、混凝土斷裂等，甚至可能帶來桿塔倒塌等故障，結合以往的施工經歷，應該重點從以下方面引起注意：

第一，桿塔倒塌與斷線。過大的風力可能導致線路斷裂，桿塔地基設計與施工中必須事先進行風載荷預測與統計，以風載荷為基礎來科學設計桿塔地基，并在實際的施工中采取特別措施來抵御風力襲擊。當前，配網桿塔地基設計通常依賴于安全總系數法，事實上這一方法具有局限性，不能徹底適應桿塔地基所面臨的多種影響因素，對此可以嘗試將其同分項系數法配合使用，以提高桿塔地基的牢固度。

第二，特殊自然與地理環境的干擾。桿塔工程如果處于軟土質，桿塔地基的牢固度則將面臨嚴峻考驗，這就需要設計者在達到最基本的桿塔地基設計標準基礎上，同時對桿塔的傾斜度、沉降度等做出特殊的設計與安排或者通過土層置換、軟土加固等方式來改善桿塔基礎所處環境，以提高桿塔地基牢固度。

2.3 抗風加固桿塔基礎設計

沿海地區桿塔基礎設計要考慮到海風、臺風侵襲問題，此地區桿塔基礎則要重點進行抗風加固設計。可以嘗試安裝防風拉線達到桿塔抗風加固的目的。

對于安裝防風拉線的電桿，電桿埋深應不低于表2的要求。不滿足要求時，需加固基礎。

防風拉線應采用鍍鋅鋼絞線，拉線截面不小于35mm2。拉線與電桿的夾角宜采用45°，如受地形限制，可適當減少，但不應小于30°。跨越道路的拉線，對路面中心的垂直距離不應小于6m，對路面的垂直距離不應小于4.5m，拉樁桿的傾斜角宜采用10°～20°。鋼筋混凝土電桿的拉線從導線之間穿過時，必須裝設拉線絕緣子或采取其他絕緣措施，拉線絕緣子距地面不應小于2.5m。拉線棒的直徑不應小于16mm。拉線棒應熱鍍鋅。單回路線路防風拉線選用LP6型拉盤，拉盤埋深不小于1.6m。雙回路線路防風拉線選用LP8型拉盤，拉盤埋深不小于1.8m。

2.4 塔基優化選型與科學設計

第一，基礎開挖型式的選擇。根據桿塔所處的地質條件、地基環境等來優選地基型式，例如：根據地基形狀、尺寸等選擇掏挖型式，如果客觀條件限制無法大開挖，則可以嘗試灌注樁，掏挖的原理在于提高地基承載力，維護桿塔地基的穩定性，從而保護桿塔良好的抗拔性能。要盡量控制所挖掘土石方量，掏挖施工通常更適合于高海拔的地質條件，適應范圍相對有限。

第二，坡體桿塔地基施工。配網實際架設過程中要經過各種地形區，例如：坡體地形、梯田等，不同高度坡體之間存在某種高差，對此則應引入高低腿來有效平衡，對塔腿級差需要進行科學設計。

如果桿塔地基設計達不到規定標準，以及由于多方因素的干擾，導致主柱不能再上升時，則應該對短腿基面進行開方處理，調整桿塔4個塔腿的長短，彼此間形成差異，從而更好地適應各類地形條件、達到安全施工要求，具體如圖1所示：

如果桿塔途經山地環境，塔基通常應設置于山頂、坡體等部位，此時如果依然選擇大開挖模式，則將增加開挖量，開挖范圍大、基坑的施工量也較大，最主要的是山體內巖石復雜，且腐蝕風化后可能變質受損，同時山體巖體表面將有一層質地較硬的外覆層，對此則應選擇原狀態土地基，例如巖石錨桿地基、巖石嵌固地基等，因為這些地基的選擇能夠控制開挖量，而且可以切實發揮優良的力學優勢，確保桿塔的抗拔能力，能夠控制施工過程中模板用量，有效穩定牢固塔基。

3 結語

10kV配網架空線路與桿塔基礎設計是一項復雜而又艱巨的任務，架空線路的設計需要考慮到故障自動隔離的問題，要采用先進的供電方式，同時強化配網結構優化、提高配網運行水平、加大對桿塔基礎的設計力度、提高桿塔的設計水平、牢固桿塔地基，為配網系統提供一個堅實的地基基礎，提高架空線路的運行水平。

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）