110kV电缆终端塔支架平台设计改进相关措施分析

摘 要：近几年，随着城市对电力系统的要求越来越高，电缆需要直接安装在铁塔上。但是，随着电缆数目的逐年增多，电缆终端塔在运行过程中容易出现诸多问题，在这种情况下，必须对电缆终端塔支架平台进行优化改进。文章通过分析110kV电缆终端塔支架平台的布置形式及故障原因，提出电缆终端塔支架平台设计改进措施，为今后的设计提供依据。

关键词：110kV；电缆终端塔；支架平台；设计改进措施

随着城市人口数量的不断增长，城市土地资源的利用面临着严峻的挑战，这就要求电力线路由传统电缆终端场改为电缆终端塔，将电缆终端塔安装在架空线路终端杆塔身上，从而实现架空线下地的方式。但是，据调查显示，110kV电缆终端塔在运行过程中容易出现失稳的问题[1]。针对这样的问题，结合某工程实例分析110kV电缆终端塔支架平台设计，文章提出了改进措施以保证电缆终端塔的稳定运行。

1 某电缆终端塔工程概况

某110kV电缆终端塔采用型号为LGJ-400/35、LGJ-95/55的导地线，水平档距为300m、垂直档距为350m、代表档距为300m，采用架空高压线电缆下地的方式，该电缆终端塔已在多地方送电线路中使用，使用历时8年。在2012年初，运行人员對该电缆终端塔进行检查，发现某地方的C相电缆出现下沉，电缆终端头倾斜，个别电缆支架平台出现杠件变形的情况，该电缆终端头支架平台存在严重的安全隐患，运行人员应对电缆终端塔运行中出现的问题引起足够重视，提出设计改进措施，以减少安全隐患的发生。

2 电缆终端塔在运行中出现问题的原因分析

通过运行人员的现场勘察，发现该该塔的C相电缆头的支承角钢出现下移的现象。根据桁架的设计资料分析，得出其是基于杆件只受拉力的原理假设来实现的。由于C相电缆头支承角刚的杠件受力已远远超出了假设的受力大小，主要原因是电缆支架平台中节点板上的支撑角刚对电缆头的支承角钢产生下压力，导致电缆头的支承角钢出现压弯杠件的现象。因此，为了有效对电缆头的支承角钢产生变形的原因进行分析，通过计算分析，在计算过程中，首先必须确定已知条件，即产生下压力的杠件的长度L1=2400m，该杠件的长度L2=3200，截面积A=7.42cm2，净面积An=6.43cm2，Wxmin=7.30cm3，Wxmax=19.67cm3；针对杠件所产生的作用力，主要包括电缆头、避雷器等，即F1=F2=1.35kN，已经F1、F2点与杠件中点的距离为200mm；通过对整个铁塔的计算结果进行分析，得出在最严重情况下纵向力F3的拉力为2.55kN，通过受弯应力计算公式：FA=FB=F1，Mx=FL；My=0。通过受弯构建的强度计算，可以得出受弯构建的强度<[f]=300N/mm2。[2]由此可知，该杠件的受力小于钢材许用应力，在原设计的条件下，该杠件不会发生失稳现象。

为了再次分析该杠件产生受弯变形的原因，通过运行人员对现场进行调查，发现该电缆终端塔的上部土层为回填土及软弱土，软土地基容易下沉，导致整个电缆一起下沉。通过测量，发现该电缆沉降6cm，电缆杠件的内力在不断发生改变，电缆头侧的荷载力也在增加，F1'=2.5kN，如图1所示[3]。通过对整个铁塔进行计算，发现在最严重情况下纵向力F3'=5.1kN。因此，针对该杠件受弯应力的计算，首先必须计算出支座A与B点的力矩平衡，公式为：

图1

由此可知，D点的弯矩小于C点的弯矩，那么C点出问题后受到的最大弯矩为C点弯矩，通过计算，可得出电缆端头的杠件开始下沉时的应力为2.683kN.m。通过计算可见，该杠件在电缆下沉时已超过了钢材许用应力，纵横弯曲加大了梁的应力，大于36.75kN/mm2，结构出现失稳现象。

3 110kV电缆终端塔支架平台设计改进措施

针对该电缆终端头出现的问题，为了有效解决结构失稳的问题 ，应提出合理的设计改进措施。首先，对原有电缆终端头支架平台设计的结构进行加固；其次，对电缆终端头上部地基进行土壤处理，避免因电缆下沉而增加对该杠件的附加力。由于出现问题的电缆终端处只允许采用单回停电施工，这就要求必须采用两回轮流停电的方式对电缆终端支架平台进行加固。在停电一侧，将已变形的杠件换为新的支承角钢，并在该杠件中间点增加新的结点板和新的辅助杠杆，如图2所示，通过增加新的辅助杠件和新的结点板来增加该杠件的承受能力，避免电缆终端头杠件因受上部结构的下压力而产生弯曲变形。除此之外，为了减少电缆沉降，以消除电缆附加拉力为根本点，将原来的上塔前一段的电缆敷设改为电缆沟，对软土地基进行处理。受施工条件的限制，当前只能采用加木桩处理的方式对地基进行处理，避免因地基沉降而造成整个电缆下沉，防止电缆终端头结构失稳的现象再次发生。

图2

4 结束语

在电力系统建设中，电缆终端塔的设计有效解决了当前城市面临土地资源昂贵的问题，将电缆终端头安装在架空线路终端杆塔身上。但在实际生活中，常常发生高压架空线线与电缆混合架设的现象，容易导致电缆终端塔在运行中出现各种各样的问题。因此，必须分析电缆终端头出现问题的原因，有针对性地提出设计改进措施，加强对软土地基的处理，更换原有受弯变形的支承角钢，从而保证整个电缆终端头的稳定性。

参考文献

[1]王汉宝.有关110kV电缆的若干问题探讨[J].广东科技，2008，4：108-109.

[2]陶春凤，李念乔.不同电压等级架空线和电缆混合线路的过渡方式[J].电力与能源，2012，6：590-592.

[3]赵爱华，叶剑涛，李伟，等.电缆终端局部放电带电测试方法的比较与应用[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2013，3：11-13.

[4]余阳澄.110kV电缆故障测寻技术研究与应用[D].华南理工大学，2013.

作者简介：方祺（1985，11-），男，上海人，本科学历，助理工程师，研究方向：高电压等级电力设计研究与应用，现工作于上海东捷电力设计有限公司。