配网架空线路及杆塔基础设计探究

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  【摘要】本文针对配网架空线路及杆塔基础设计,结合理论实践,先分析了浙江温岭配网架空线路现存的问题,然后分别探究了配网架空线路和杆塔基础设计要点。探究结果表明,配网架空线路结构组成复杂,设计内容众多,任何一个环节控制不当,都会影响后期施工和使用的安全性,在具体设计中需要结合目前存在的问题,开展有针对性的设计,以提升设计效果,保证配网架空线路运行的安全性和稳定性。
  【关键词】配网架空线路;杆塔基础;短路;线路导线
  【引言】在当前社会经济高速发展的背景下,用电量与日俱增,对配网架空线路运行的可靠性、稳定性、安全性提出了更高的要求。配网架空线路是电力系统主要组成部分,一旦发生问题,会引起大范围停电,影响用电质量。杆塔基础是配网架空线路设计的重中之重,其设计效果,对配网架空线路造成的影响比较大,基于此,开展配网架空线路及杆塔设计探究就显得尤为必要。
  1. 目前配网架空线路中存在的问题

  1.1短路故障频繁发生
  一些配网架空线路设计人员专业水平有限,无法按照要求设计出高质量的配网架空线路设计方案,无法为后期施工提供必要的参考和指导,导致线路安装错误。再加上配网架空线路比较复杂,在设计中经常发生结构混淆问题,难以保证设计方案的完善性,埋下了严重的安全隐患。配网架空线路结构复杂,且受到外界环境的影响比较大,在设计中,任何一个设计标准不达标,都会引发短路故障,不但会影响用电质量,而且容易发生火灾、爆炸等安全事故。
  1.2杆塔设计不合理
  当配网架空线路的位置、功率确定好之后,杆塔的结构、形式也就基本确定,在设计时需要结合配网架空线路的特性,制定设计方案,并按照专业标准进行设计,保证杆塔的最低限度能够承受10级台风破坏,以保证配网架空线路运行安全性【1】。但就目前设计现状来看,一些单位为压缩成本,尽快开工,没有进行实地调查,只是参照类似的工程进行设计,致使杆塔抗风能力不足、埋设深度不够、紧固性不达标。当风力较大时,经常发生杆塔倒塌问题,致使供电中断,安全事故频发。
  1.3避雷设计不到位
  雷击对配网架空线路造成的影响非常大,配网架空线路多位于空旷的野外,或者高山峻岭中,如果避雷设计不到位,在雷雨天遭受雷击之后,会对配网架空线路造成严重破坏,也是引发配网架空线路发生供电故障的主要原因之一。配网架空线路所选的导线具有非常好的导电性,遭受雷击的概率也就大大增加。因此,在具体设计中,需要采取有针对性的防雷措施和结构,能够将雷电流及时导入地下,降低对配网架空线路自身总成的影响。
  1. 配网架空线路设计要点

  2.1科学合理的选择线路导线
  配网架空线路比较长,电能损耗比较严重,电能损耗量和导线电阻息息相关,按照配网架空线路电压的要求,合理选择导线材质和截面积,可大幅度降低电能损耗【2】。配网架空线路通常和用电用户相连,要想在不改变负荷输送的条件下,降低电能损耗,在设计中要适当增大导线截面积,降低导线电阻。比如:每度电的价格是a元,相邻两截面点电线每米的差价为b元,当导线截面积增大之后,线损电费可减少M元,线路投资成本增加N元,M和N的计算公式如下:
  这两个公式中,Wx表示配网架空线路中有功功率损耗的下降值,L表示导线的长度,如果能够保证M=N,在增加的投资量和节约电费的费用相同,导线截面积增大之后,可节约的电能量如表1所示:
  通常情况下,配网架空线路选用导线,其使用寿命为10年,如果在设计中适当增加导线的截面积,有助于降低线路损耗,而且还能获得客观经济效益。
  2.2导线排列连接和档距设计
  为便于后期线路架设,在设计时要尽量将导线设计成三角形或者水平排列形式。而导线档距则要结合当地条件合理设计,配网架空线路中有一些城镇架设线路,挡距要控制在40~50m之间,如果穿越乡村地区,则档距可适当提升,但也要控制在60~100m之间。配网架空线路导线的排列情况需要结合档距合理设计,当档距离小于或者等于40m时,导线排列时最小间距为0.6m,此后,档距每增加10m,导线的最小间距增加0.5m【3】。在进行导线连接设计中,必须保证导线的连接和档距有一定的距离。如果配网架空线路导线搭设在相同的横担之上,则要保证每个搭在横担上的导线截面距离都在三级以上。
  2.3电杆选择设计
  在配网架空线路设计中,电杆设计是重中之重,其设计效果对配网架空线路的总体运行效果有较大影响。因此,需要结合当地实际情况,选择合理的电杆。比如:对 10kV配网架空线路而言,可选择制质地比较坚硬混凝土电杆。400 标高电杆的最小保护距离1cm圆形截面混凝土电杆,300 标号电杆是以1.5cm为最小保护距离的矩形截面预应力混凝土電杆。在电杆设计中,除标号选择之外,还要结合当地实际情况和周围环境,进行埋设深度和安全系数设计,以保证电杆的稳定性。
  2.4防雷设计
  防雷设计也是配网架空线路设计的重点,配网架空线路位于野外和地势比较高的区域,在雷雨天极易遭受雷击,从而发生短路故障,影响供电质量,如果情况严重,甚至会发生火灾和爆炸,为当地用户造成不利影响。所以在防雷设计中,需要结合配网架空线路所在区域的气候条件,地形地貌,选择有针对性的防雷措施【4】。比如:可选择防雷能力比较强的绝缘子,提升配网架空线路的防雷能力和耐压能力,针对那些容易发生雷击的场所,可设计一些避雷器,并提升避雷器设计密度,保护配网架空线路免受雷击侵害。还可以按照具体地形情况来设计相应的防雷路线,降低配网架空线路遭受雷击的概率。此外,在设计还要适当降低杆塔接地电阻,减低配网架空线路发生跳闸的频次,提升配网架空线路运行的稳定性。
  1. 配网架空线路杆塔基础设计

  3.1杆塔基础承受荷载设计
  地基质量对杆塔的影响比较大,也杆塔基础设计的重点,需要适当提升杆塔地基的强度和承载力,以保证杆塔运行的安全性。杆塔在运行中荷载来源比较多,包括:风力荷载、线路自重、各种设备的竖向荷载。此外,杆塔和线路在架设时,也会出现安装荷载,为满足承受多项荷载的要求,在杆塔基础设计中,需要对各项荷载进行统计、计算、分析,得出最后的荷载数据,为杆塔承重设计提供数据支持,保证设计效果。
  3.2抗风加固杆塔基础设计
  配网架空线路杆塔基础设计中还要充分考虑风力的影响,需要加强抗风加固设计,可适当加设防风拉线来提升杆塔基础的加固效果。对加装防风拉线的配网架空线路电杆而言,电杆的埋设深度要符合表2中的规定,如果现场条件特殊,无法满足需要适当加固基础。
  防风拉线材料最好选择镀锌钢绞线,且截面积不应小于35mm2,拉线和电杆之间的夹角要控制在45°左右。如果收到地形条件的限制,夹角可适当减少,但最小不应小于30°。
  3.3斜坡位置杆塔基础设计
  配网架空线路比较长,难免会遇到特殊地形,当杆塔布置在斜坡上时,杆塔腿间必然会存在一定的高度差,此时需要通过高低腿进行平衡处理,可在任意四个放心上设计高低腿。前塔腿级差可设计为1.5m,最大差值设计为9m,地面高差而言可任意设计。如果在具体设计中,长短腿无法有效平衡地面高差,可通过布設主柱的方法进行弥补,通过此种设计方法,长短腿差值的最大量也可以适当扩大。在斜坡上设计杆塔基础时,需要综合考虑杆塔在陡峭山顶的位置,尽量减少后期施工工程量【5】。如果基础设计无法满足实际要求,在一些特殊地段,可采取特殊的设计方法,比如:如果主柱无法升高,可适当放大短腿所在的基面,以便更好的适应不规则地形。
  【结束语】
  综上所述,本文结合理论实践,探究了配网架空线路及杆塔基础设计,探究结果表明,配网架空线路及杆塔基础设计难度较大,具有很强的技术性和综合性,涉及到的因素比较多。在具体设计中,需要结合当地地理条件、气候条件、地形地貌等,寻找有针对性的设计方法,加强现场调研,保证设计方案具有可行性和科学性,为后期施工建设提供参考和指导,促使配网架空线路事业稳健发展。
  【参考文献】
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  [4]权锋, 闫可为. 某750kV输电线路杆塔基础加固设计[J].山西建筑,2019, 45(17):45-46.
  [5]周天雨,黄子豪,施巍杰.城区配网10kV架空线路地埋改造设计研究[J].科技创新与应用,2019,259(03):93-94.
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