10kV架空线路单回路无拉线转角杆设计探讨

季亮

摘 要：本文介绍了10kV架空线路单回路无拉线转角杆的优点和设计思路，本杆塔的应用在社会效益和经济效益方面都将取得良好的效果。

关键词：无拉线；转角杆

目前10kV架空线路的导线主要架设于铁塔或电杆上，导线的各种受力最终将传导到杆塔及其基础上，因此杆塔及其基础的受力情况直接影响到架空线路的运行安全。

1 傳统电杆存在问题

为确保配电线路安全运行，转角杆、耐张杆、分支杆和终端杆等承力杆，必须用拉线来平衡电杆受力，一般采用带拉线普通转角电杆，这种杆型是线路造价最经济、电杆最稳固的一种方案。然而，因拉线、电杆、地面形成一个三角形，占用了较多土地。

在施工和运行中常常存在以下问题：①施工难度大。农田菜地中，电杆拉线的存在严重影响机械作业，施工时常受到农民阻挠。②影响了行人行车和城市的环境。③拉线容易被人为损坏影响电杆的安全运行。

2 解决措施

解决上述问题的最有效的措施是设计采用无拉线杆塔代替带拉线普通混凝土电杆，取消电杆的拉线。一般采用以下设计方案：

方案一：用铁塔或钢管杆在转角和终端位替代普通水泥电杆。

本方案可去掉普通水泥电杆拉线，但其笨重和造价相对较高。在单回路上架空线路上，特别是对小截面导线（120mm2以下）及小转角位置，对于10kV线路转角又比较多线路，若所有转角均采用铁塔或钢管杆，线路造价势必将会增加较多。铁塔或钢管杆一般适用于大导线，大转角。

方案二、用无拉线高承载力混凝土电杆在转角和终端位替代普通水泥电杆。

目前大部分电杆厂家均可生产合格的高承载力水泥电杆，在一定的范围内高承载力水泥电杆可替代钢管杆和铁塔，无拉线高承力杆相比于钢管杆和铁塔具有节约投资、低碳环保的优势。因此在交通运输较方便，特别是对单回路小截面导线（120mm2以下）及小转角位置，且线路转角比较多的线路，应用无拉线高承力电杆具有明显的优势。

所谓高承载力电杆，就是与目前的普通钢筋混凝土杆相比，在强度方面有较大提高的部分预应力混凝土电杆。其外观与一般混凝土拔梢杆基本相同。

3 无拉线转角杆设计特点

本方案是将高承载力电杆用作受力较大的无拉线单回路转角杆，特点如下：

1）现场施工速度快，安装简便，大大缩短线路停电时间：高承载力电杆一般为杯形混凝土基础，可提前制作基础，全线完成后只需将电杆插入基础杯口内；而普通电杆基础开挖一般需在立杆前较短时间内完成或与组立电杆同期。因此对于改造线路，高承载力电杆比普通电杆安装速度快，停电时间短。

2）节约线路走廊宽度：相对于含有拉线的普通电杆，无拉线高承载力电杆可以不用装设拉线，减少占地面积节约线路走廊宽度。

3）减少杆塔占地面积、节约土地：相对于铁塔、铁塔跟开一般在1米以上，高承载力电杆根部直径最大为0.55米，相对铁塔基础立柱宽度减少0.45米。

4）降低工程造价、节约资源：对于40度以内线路无拉线转角杆相对于铁塔，高承载力电杆比铁塔要节约投资36.11%，相对于钢管杆，高承载力电杆比钢管杆要节约投资44.03%。

5）低碳环保、美化城市：相对于钢管杆铁塔，可节约大量钢材，从而低碳环保。另一方面电杆无需日常维护、环境友好，避免铁塔生锈影响市容环境。

6）运行安全，无需防盗：普通电杆的拉线容易被破坏，铁塔螺栓容易被盗。

7）使用寿命长，节约资源：电杆使用寿命比钢结构杆塔长，目前现有热镀锌杆塔的寿命在35年左右，大弯矩水泥杆的寿命可达50年，对比热镀锌杆塔寿命延长15年。

4 单回路无拉线转角杆的设计概述

4.1 无拉线转角杆弯矩计算

1）无拉线转角杆的强度控制条件为电杆最大风荷载受力工况。应根据电杆最大风荷载计算电杆根部弯矩。2）电杆附加弯矩主要包括导线不对称产生的弯矩、电杆绕度及横担构件、绝缘子及金具产生的弯矩，本设计按计算弯矩的15%计取电杆附加弯矩。3）选用电杆时，应根据线路的情况确定导线、气象条件、档距等条件后，确定电杆杆根部点弯矩设计值。4）选用电杆时，应进行电杆承载力验算：根部弯矩设计值≤电杆承载力检验弯矩。

4.2 电杆基础配置

本设计的无拉线转角水泥杆电杆基础形式主要有推荐套筒无筋式、套筒式、和台阶式三种基础型式。

1）套筒无筋式基础：采用人工开挖方式，基础开挖后先用混凝土浇制套筒基础，待基础养护达到混凝土强度的70%后，将电杆插入后进行第二次混凝土浇注，使电杆和基础连接牢固。

2）套筒式基础：类似于灌注桩基础，施工方式采用人工开挖或机械钻孔，成孔后在孔内放置钢筋笼，并按电杆埋深预留好电杆埋设孔，将电杆插入后浇注混凝土使电杆和基础连接牢固。

3）台阶式基础：主柱配置钢筋，台阶宽高比在满足刚性角要求的基础上，一般底板不配筋，必要时采用基础垫层。基础施工时混凝土必须一次浇注完成，回填土应分层夯实。

4.3 经济比较结果

从经济性方面对架空线路转角处杆/塔设计方案进行比较、分析，得出以下结论：1）采用高强度水泥杆比铁塔、钢管杆更经济：其中每基铁塔造价比高强度水泥杆造价平均约高26.39%、钢管杆造价比高强度水泥杆造价平均约高25.41%；主要差异原因在于铁塔、钢管杆材料单价（两者还需地脚螺栓及接地）总体费用比高强度杆要高。2）采用普通水泥杆比高强度水泥杆更经济：每基普通水泥杆造价比高强度水泥杆造价约低67.73%；主要差异原因在于高强度杆材料单价、杆基础费用比普通杆要高。所以，从经济性角度分析，在架空线路转角处，采用高强度水泥杆替代铁塔、钢管杆具备经济优势；采用高强度水泥杆替代普通水泥杆不具备经济优势，但还应考虑普通水泥杆中的拉线占地、防盗、环境等隐形社会成本。

5 结论

可见对于配网架空线中的采用无拉线转角杆设计，根据线路转角杆的荷载大小选用适当的高承载力电杆。可广泛应用于小截面导线线路的转角杆，特别适合农田菜地及城区道路。对于快速施工和电杆安全运行以及减少架空线行征地困难具有重要的意义。

参考文献：

[1] 南方电网公司基建“金点奖”大赛—绿色配网10kV架空线路建设单回路无拉线转角杆设计方案.