同杆四回10kV直线杆的选择

李善金 牛俊友 耿伟亚

（1.河南商丘供电公司，河南 商丘 476000；2.商丘夏邑供电局，河南 商丘 476400）

在城市规划区，受工程造价等因素限制，10kV仍大量采用架空方式架设，但随着城市的发展，电力线路与电力走廊的矛盾也越来越突出，由此催生了10kV同杆多回架设。10kV杆塔种类主要按使用用途主要分为直线杆型、耐张杆型和混合杆型三类，现在多回路转角耐张杆一般都采用钢管杆或者铁塔，而用量最多的直线杆主要仍然采用环形混凝土杆。

而现在的 10kV电杆往往根据经验选择，没有经过受力分析，从而造成安全问题或者浪费。本文以以河南商丘地区为例，就同杆四回 10kV直线杆当中的电杆选择和电杆埋深进行探讨。以期达到在不同的工程中，能根据工程实际情况，合理设置杆头布置，选择合理的电杆高度，再通过计算杆塔荷载分析，确定电杆强度和埋深。以达到经济合理使用电杆的目的。

1 电杆使用条件

1）气象条件

根据《66kV及以下架空电力线路设计规范》（GB50061-2010）和《架空绝缘配电线路设计技术规程》（DL/T 601—1996）相关规定，商丘地区10kV气象条件选用最高气温＋40℃，最低气温－20℃，最大覆冰10mm，最大风速25m/s。

2）导线型号

本文以10kV配网中比较常用导线 JKLYJ-240铝绞线芯架空绝缘电缆为例计算，其外径为26.5mm，单位重量为935kg/km，额定抗拉强度为34696N。

3）使用档距

按照《架空绝缘配电线路设计技术规程》规定，架空绝缘线路的档距不宜大于50m。

4）地质条件

根据商丘地区地质勘探的结果，土壤为亚粘土或粉质粘土，其物理特性按取值如下：计算容重γ0=18kN/m3，计算内摩阻角β=30°，土壤侧压力系数取0.72，地基承载力Fk=100kPa。

5）电杆形式

在城市走廊日趋紧张的情况下，需要降低杆塔高度、减小线路宽度，同时便于线路各回路检修和下线。

根据规程规定，10kV架空绝缘线路的线间距离应不小于0.4m；10kV架空绝缘线路的过引线、引下线与邻相的过引线、引下线及低压线路的净空距离不应小于0.2m；绝缘线路横担之间的最小垂直距离和导线支承点间的最小水平距离均为0.5m；架空绝缘电线与电杆、拉线或构架间的净空距离不应小于0.2m。

本文考虑按如下杆头尺寸计算荷载：

本文暂假定采用15m或18mφ230头电杆，电杆埋深3m，根据杆头尺寸和埋深，电杆呼称高分别为10.2m和13.2m，可以满足大多数电气距离要求。

2 电杆荷载计算

按上述电杆形式，对于直线杆主要按下列荷载条件进行计算：

最大风速、无冰、未断线；覆冰、相应风速、未断线；同档内不同相2根导线断线，无冰、无风

电杆、绝缘导线的风荷载按下式计算：

式中，W为电杆或绝缘导线的风荷载，N；C为风载体型系数，采用下列数值；圆形截面的钢筋混凝土杆，0.7；绝缘导线外径小于17mm，1.2；绝缘导线外径不小于17mm，1.1；绝缘导线复冰(不论直径大小)，1.2；α为电线风荷载档距系数，20≤V＜30时取0.85，30≤V＜35时取0.75；计算杆身荷载时取1；F为电杆杆身侧面的投影面积或单根绝缘导线外径与水平档距的乘积，m2；v为设计风速，m/s。

导线垂直荷载计算公式：G=LV qn+G1

式中，LV为杆塔垂直档距，m；q为电线单位长度的重力，N/m；n为每相电线的根数；G1为绝缘子串、金具、防振锤等的重力，N。

根据上述公式，计算各工况下杆塔荷载：

1）最大风工况

导线风荷载

导线垂直荷载为

15m电杆1/3埋深处杆身风压：

同理计算15m电杆地面处杆身风压：

18m电杆1/3埋深处杆身风压：WDG3≈90.3N

18m电杆地面处杆身风压：WDG4≈88.5N

2）最大覆冰工况

风荷载

3）断线工况

按GB50061-2010的规定，截面210mm2以上导线，直线钢筋混凝土杆断线张力按最大使用张力的40%。而10kV导线一般设计安全系数都大于5，因此，断线后导线张力TD＝34696/5×0.4≈2776N

3 电杆弯距

正常情况下，杆身任意截面X处的弯距和切力计算公式为

2）最大覆冰工况：Ma2≈29.7kN·m

3）断线工况：考虑最不利的断线情况，

通过上述计算知道，距地面 1/3电杆埋深处杆身最大弯距为85.5kN·m，切力为6.8kN。

同理计算在地面处，杆身最大弯距为77.8kN·m，切力为6.7kN。

当采用18m电杆时，仍然按电杆埋深3m可计算得出：

距地面1/3埋深处杆身最大弯距为110.6kN·m，切力为7.2kN。

地面处杆身最大弯距为 102.4kN·m，切力为7.1kN。

4 电杆选择

根据《环形混凝土电杆》（GB/T 4623－2006）规定，参照“组装钢筋混凝土锥形杆的开裂检验弯距”、“组装预应力、部分预应力混凝土锥形杆的开裂检验弯距”、“宽度增大系数K0值”、 “µ及θ值”四组表格数据，组装混凝土锥形杆的开裂检验弯距应不小于规定数据。

根据弯距计算结果，对照前两组表数据，10kV同杆四回架设时，选择稍径为φ230的钢筋混凝土锥形杆或者预应力、部分预应力混凝土锥形杆均可满足要求，电杆的强度等级应不小于“O”级（开裂检验弯距15m电杆为98 kN·m，18m电杆为122 kN·m）。

5 电杆埋深

根据商丘土壤力学特性计算得m值为54kN/m3；µ值与埋深、倾覆力作用点高度有关，经计算，本文近似取12.1。

基础计算宽度，按相关公式计算，本文15m电杆时，K0b0值取 0.865m，18m 电杆时，K0b0值取0.93m。

直线电杆基础的倾覆稳定安全系数不应小于1.5，即

此推算15m电杆时，电杆埋深

因此，考虑 15m电杆埋深3.2m，18m电杆埋深3.4m，验算基础抗倾覆力满足要求。

同理计算18m电杆埋深

6 结论

本文结合商丘地区实际情况，通过对电杆荷载分析和基础倾覆计算的结果，可以知道在使用JKLYJ-240铝绞线芯架空绝缘电缆，同杆四回架设时，电杆可选择φ230头的环形混凝土电杆，电杆的强度等级应不小于“O”级。电杆埋深按通常的1/6杆高不能满足倾覆要求，需增加埋深或者增设卡盘。