10kV架空線路單回路無拉線轉(zhuǎn)角桿設(shè)計(jì)探討

季亮

摘 要：本文介紹了10kV架空線路單回路無拉線轉(zhuǎn)角桿的優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)思路，本桿塔的應(yīng)用在社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益方面都將取得良好的效果。

關(guān)鍵詞：無拉線；轉(zhuǎn)角桿

目前10kV架空線路的導(dǎo)線主要架設(shè)于鐵塔或電桿上，導(dǎo)線的各種受力最終將傳導(dǎo)到桿塔及其基礎(chǔ)上，因此桿塔及其基礎(chǔ)的受力情況直接影響到架空線路的運(yùn)行安全。

1 傳統(tǒng)電桿存在問題

為確保配電線路安全運(yùn)行，轉(zhuǎn)角桿、耐張桿、分支桿和終端桿等承力桿，必須用拉線來平衡電桿受力，一般采用帶拉線普通轉(zhuǎn)角電桿，這種桿型是線路造價(jià)最經(jīng)濟(jì)、電桿最穩(wěn)固的一種方案。然而，因拉線、電桿、地面形成一個(gè)三角形，占用了較多土地。

在施工和運(yùn)行中常常存在以下問題：①施工難度大。農(nóng)田菜地中，電桿拉線的存在嚴(yán)重影響機(jī)械作業(yè)，施工時(shí)常受到農(nóng)民阻撓。②影響了行人行車和城市的環(huán)境。③拉線容易被人為損壞影響電桿的安全運(yùn)行。

2 解決措施

解決上述問題的最有效的措施是設(shè)計(jì)采用無拉線桿塔代替帶拉線普通混凝土電桿，取消電桿的拉線。一般采用以下設(shè)計(jì)方案：

方案一：用鐵塔或鋼管桿在轉(zhuǎn)角和終端位替代普通水泥電桿。

本方案可去掉普通水泥電桿拉線，但其笨重和造價(jià)相對(duì)較高。在單回路上架空線路上，特別是對(duì)小截面導(dǎo)線（120mm2以下）及小轉(zhuǎn)角位置，對(duì)于10kV線路轉(zhuǎn)角又比較多線路，若所有轉(zhuǎn)角均采用鐵塔或鋼管桿，線路造價(jià)勢(shì)必將會(huì)增加較多。鐵塔或鋼管桿一般適用于大導(dǎo)線，大轉(zhuǎn)角。

方案二、用無拉線高承載力混凝土電桿在轉(zhuǎn)角和終端位替代普通水泥電桿。

目前大部分電桿廠家均可生產(chǎn)合格的高承載力水泥電桿，在一定的范圍內(nèi)高承載力水泥電桿可替代鋼管桿和鐵塔，無拉線高承力桿相比于鋼管桿和鐵塔具有節(jié)約投資、低碳環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。因此在交通運(yùn)輸較方便，特別是對(duì)單回路小截面導(dǎo)線（120mm2以下）及小轉(zhuǎn)角位置，且線路轉(zhuǎn)角比較多的線路，應(yīng)用無拉線高承力電桿具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

所謂高承載力電桿，就是與目前的普通鋼筋混凝土桿相比，在強(qiáng)度方面有較大提高的部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿。其外觀與一般混凝土拔梢桿基本相同。

3 無拉線轉(zhuǎn)角桿設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本方案是將高承載力電桿用作受力較大的無拉線單回路轉(zhuǎn)角桿，特點(diǎn)如下：

1）現(xiàn)場施工速度快，安裝簡便，大大縮短線路停電時(shí)間：高承載力電桿一般為杯形混凝土基礎(chǔ)，可提前制作基礎(chǔ)，全線完成后只需將電桿插入基礎(chǔ)杯口內(nèi)；而普通電桿基礎(chǔ)開挖一般需在立桿前較短時(shí)間內(nèi)完成或與組立電桿同期。因此對(duì)于改造線路，高承載力電桿比普通電桿安裝速度快，停電時(shí)間短。

2）節(jié)約線路走廊寬度：相對(duì)于含有拉線的普通電桿，無拉線高承載力電桿可以不用裝設(shè)拉線，減少占地面積節(jié)約線路走廊寬度。

3）減少桿塔占地面積、節(jié)約土地：相對(duì)于鐵塔、鐵塔跟開一般在1米以上，高承載力電桿根部直徑最大為0.55米，相對(duì)鐵塔基礎(chǔ)立柱寬度減少0.45米。

4）降低工程造價(jià)、節(jié)約資源：對(duì)于40度以內(nèi)線路無拉線轉(zhuǎn)角桿相對(duì)于鐵塔，高承載力電桿比鐵塔要節(jié)約投資36.11%，相對(duì)于鋼管桿，高承載力電桿比鋼管桿要節(jié)約投資44.03%。

5）低碳環(huán)保、美化城市：相對(duì)于鋼管桿鐵塔，可節(jié)約大量鋼材，從而低碳環(huán)保。另一方面電桿無需日常維護(hù)、環(huán)境友好，避免鐵塔生銹影響市容環(huán)境。

6）運(yùn)行安全，無需防盜：普通電桿的拉線容易被破壞，鐵塔螺栓容易被盜。

7）使用壽命長，節(jié)約資源：電桿使用壽命比鋼結(jié)構(gòu)桿塔長，目前現(xiàn)有熱鍍鋅桿塔的壽命在35年左右，大彎矩水泥桿的壽命可達(dá)50年，對(duì)比熱鍍鋅桿塔壽命延長15年。

4 單回路無拉線轉(zhuǎn)角桿的設(shè)計(jì)概述

4.1 無拉線轉(zhuǎn)角桿彎矩計(jì)算

1）無拉線轉(zhuǎn)角桿的強(qiáng)度控制條件為電桿最大風(fēng)荷載受力工況。應(yīng)根據(jù)電桿最大風(fēng)荷載計(jì)算電桿根部彎矩。2）電桿附加彎矩主要包括導(dǎo)線不對(duì)稱產(chǎn)生的彎矩、電桿繞度及橫擔(dān)構(gòu)件、絕緣子及金具產(chǎn)生的彎矩，本設(shè)計(jì)按計(jì)算彎矩的15%計(jì)取電桿附加彎矩。3）選用電桿時(shí)，應(yīng)根據(jù)線路的情況確定導(dǎo)線、氣象條件、檔距等條件后，確定電桿桿根部點(diǎn)彎矩設(shè)計(jì)值。4）選用電桿時(shí)，應(yīng)進(jìn)行電桿承載力驗(yàn)算：根部彎矩設(shè)計(jì)值≤電桿承載力檢驗(yàn)彎矩。

4.2 電桿基礎(chǔ)配置

本設(shè)計(jì)的無拉線轉(zhuǎn)角水泥桿電桿基礎(chǔ)形式主要有推薦套筒無筋式、套筒式、和臺(tái)階式三種基礎(chǔ)型式。

1）套筒無筋式基礎(chǔ)：采用人工開挖方式，基礎(chǔ)開挖后先用混凝土澆制套筒基礎(chǔ)，待基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)達(dá)到混凝土強(qiáng)度的70%后，將電桿插入后進(jìn)行第二次混凝土澆注，使電桿和基礎(chǔ)連接牢固。

2）套筒式基礎(chǔ)：類似于灌注樁基礎(chǔ)，施工方式采用人工開挖或機(jī)械鉆孔，成孔后在孔內(nèi)放置鋼筋籠，并按電桿埋深預(yù)留好電桿埋設(shè)孔，將電桿插入后澆注混凝土使電桿和基礎(chǔ)連接牢固。

3）臺(tái)階式基礎(chǔ)：主柱配置鋼筋，臺(tái)階寬高比在滿足剛性角要求的基礎(chǔ)上，一般底板不配筋，必要時(shí)采用基礎(chǔ)墊層。基礎(chǔ)施工時(shí)混凝土必須一次澆注完成，回填土應(yīng)分層夯實(shí)。

4.3 經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果

從經(jīng)濟(jì)性方面對(duì)架空線路轉(zhuǎn)角處桿/塔設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較、分析，得出以下結(jié)論：1）采用高強(qiáng)度水泥桿比鐵塔、鋼管桿更經(jīng)濟(jì)：其中每基鐵塔造價(jià)比高強(qiáng)度水泥桿造價(jià)平均約高26.39%、鋼管桿造價(jià)比高強(qiáng)度水泥桿造價(jià)平均約高25.41%；主要差異原因在于鐵塔、鋼管桿材料單價(jià)（兩者還需地腳螺栓及接地）總體費(fèi)用比高強(qiáng)度桿要高。2）采用普通水泥桿比高強(qiáng)度水泥桿更經(jīng)濟(jì)：每基普通水泥桿造價(jià)比高強(qiáng)度水泥桿造價(jià)約低67.73%；主要差異原因在于高強(qiáng)度桿材料單價(jià)、桿基礎(chǔ)費(fèi)用比普通桿要高。所以，從經(jīng)濟(jì)性角度分析，在架空線路轉(zhuǎn)角處，采用高強(qiáng)度水泥桿替代鐵塔、鋼管桿具備經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；采用高強(qiáng)度水泥桿替代普通水泥桿不具備經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，但還應(yīng)考慮普通水泥桿中的拉線占地、防盜、環(huán)境等隱形社會(huì)成本。

5 結(jié)論

可見對(duì)于配網(wǎng)架空線中的采用無拉線轉(zhuǎn)角桿設(shè)計(jì)，根據(jù)線路轉(zhuǎn)角桿的荷載大小選用適當(dāng)?shù)母叱休d力電桿。可廣泛應(yīng)用于小截面導(dǎo)線線路的轉(zhuǎn)角桿，特別適合農(nóng)田菜地及城區(qū)道路。對(duì)于快速施工和電桿安全運(yùn)行以及減少架空線行征地困難具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 南方電網(wǎng)公司基建“金點(diǎn)獎(jiǎng)”大賽—綠色配網(wǎng)10kV架空線路建設(shè)單回路無拉線轉(zhuǎn)角桿設(shè)計(jì)方案.