10kV配网架空线路抗风加固设计改造及应用

梁明智

摘要：10k配电网架空输电线路供电容量大，配电范围广，对自然灾害影响较大。在广东省沿海地区，三季度是台风登陆高峰期，台风对电网安全运行造成极大危害。因此，研究配电网架空线路的特点、风对10kV电网架空线的危害、10kV电网架空线的抗风能力等具有重要意义。分析了10kV电网架空输电线路的台风危害及特点，总结了10kV电网架空输电线路抗风能力弱的原因，提出了提高抗风能力的改造方案。研究适用于10kV电网架空输电线路，变电站研究实现了10kV电网架空输电线路的加固，提高了10kV电网架空输电线路的稳定性和抗风能力，实现了安全稳定供电。对于配电、建筑安全、技术改造等架空线路的设计，减少台风对电网的影响和损失，也具有一定的参考意义。

关键词：10kV配网架空线;抗风加固;改造方案

一、10kV配网架空线路现状分析

电网线路的运行是连接电力用户和电力系统的纽带，日常生活中随处可以看到通过电网配电线路来供电，10kv配电网线路更是不可或缺的一部分，它具有以下特点：首先网线线路运行的范围长，覆盖面积大，其次在运行过程中面临的环境比较复杂，最后安装过程繁琐。配电网线路的安装，它的安全性对电网系统发展具有重要意义。最近几年，我国第三产业发展迅猛，随着经济发展速度的加快，对配电网线路可靠性和安全性的要求越来越严格。部分地区受到地理条件的限制，台风的突发会影响整个电网系统，10kV架空线路抗风能力弱，对区域经济发展构成极大威胁。配电网作为城市的重要组成部分，与普通的供电系统相比，10kV配电网具有负荷更高、敷设范围更广、供电能力更强的优势。自然环境和地区建筑的差异，使得对架空线路有不同的要求，气候不同的地区，可能形成的风速也不同，那么对10kv架空输电线路的防风设计也不一样，在台风多发区，对防风设计的架空输电线路要求高，台风产生的自然灾害对电力系统的危害严重，在沿海地区，线路的防风线路一直在加固，但是抗风能力还是不高，抗风能力比较弱，需要不断地改进，对产生的问题进行试验，加固防风系统，确保电力能够安全运行，10kV维护检修难度明显加大，对电力资源管理产生不利影响。随着电力资源消耗的增加，我国电力部门正在加大该地区10kV电网的建设力度，以确保电力资源的持续稳定供应。

二、10kV配网架空线路抗风能力不足的影响因素

电网结构改变，使电网线路更加牢固，架空输电线路铁塔越来越高。在一些特殊情况下，可以采用架设更高线路的方法来保证供电安全。风速的设计、输电线路的间距、输电线路方向、杆塔结构构件这些都是影响输电线路风荷载的主要因素条件，风速设计的过快或者过慢、线路的线塔结构部件不合理、塔杆之间的距离过宽这些都会对线塔造成影响。有的10kV铁塔按35kV铁塔建设标准建设，有的配電塔高15m以上。沿海地区的线塔及架空输电线要高于其他线塔风荷的载重，没有考虑到风压变化的状态，使得塔架压力过大，塔架被压塌，这些架空电力线的工作安全系数影响因素过多，以下会介绍影响线路防风的因素。

1、风速变化的影响

风荷载与风速的平方呈正相关，随着风速的增加，施加在塔身和线路上的风荷载呈指数增加。假设设计风速为40m/s，线路风荷载为55m/s，设计的风速值比较大，其值大于设计强度基线，会折断钢丝。同时，增大设计风速必然会导致断线。线路要在可控制范围内，不能忽略其荷载最大值。经济成本的增加，要求必须要全方位的考虑设计风速，地形结构变化会引起空气中的水蒸气增加，形成下雨天气，对于该地区的线塔结构设计，利用地形，使得输电线路与风向的角度为90度左右，线材的选用也需要选择减弱风速的，使得风速能保持在同一风载下，风速在不同区间对线塔的影响也不同，在25到25m/s左右，会发生跳线，不会导致线塔断线或倒塌，强风会使得周围的导体震动，周围的物体受到放电干扰。导线成波状分布，导线可能会偏离位置，但是会按照时间和距离移动，在同样的风速下，导体传递的电波一致，不会使得线路短路。

2、绝缘子的偏差分析

由于其结构，输电塔线路系统不能固定。在风的作用下，导体由于复杂的力和复杂的动力系统相互影响而产生振动。因此，在施工过程中，更要注意输电铁塔和输电线路的建设，以及它们之间的灾害关系。许多研究论证了，多杆塔比单杆塔可以承受更多的支柱。近年来，大多数跨接绝缘串都采用复合绝缘，用于防污闪和跨接绝缘的方便操作和维护。复合绝缘子重量轻，当风偏向时会产生大的震动，这也是风速作用造成闪络的原因。因此，对于调整或更换延长补偿的输电线路，应根据当地天气情况彻底检查风偏差间隙。对于有故障的电力线路，张力塔跳线配备重锤和跳线，绝缘子和直塔绝缘子串联安装，二者之间配有重锤，如果没有，则需要将其抬起并更换，还应检查齿轮距离内的树木和斜坡是否有风偏差，对绝缘子的偏差分析能够提高防风系统的加固。

3、杆塔水平档距的影响

导线与地面水平风荷载呈正相关。塔架抗风能力通过增加塔架高度缩短直线距离和增加塔架缩短受拉段长度。为了改善这种情况，有两种方法可以改善，其一是增加杆塔，缩短受拉段长度。根据原线的位置，应检查原线的强度和基础和塔架的结构，以满足风速要求。总体考虑是增加张力杆和塔，以减少张力段的长度。其二是增加杆塔数量，缩短大线性区间长度。如果线材强度达到规定水平，埋深不足，塔杆的基础将得到加强。如果强度达不到要求，则需要在齿距中间加一根底杆。如果条件不允许添加杆，则需要将防风电缆连接到齿轮两端的杆上。如果电线杆不符合电缆牵引要求，则需要更换电线杆。

4、设备结构的影响

因风偏引起线路跳闸和重合闸失败的概率为75%，待大风消失后试运行成功。缺点是传输设备的设计和施工没有充分考虑，抗台风能力明显不足。例如，根据台风“平”的分析，在结构的最大受力处加斜撑和隔板，在塔上加5%钢筋。这使设备的抗风能力提高了17%。由于台风的影响，跳线与塔身距离不够，容易造成飞弧跳闸。忽略了设计对各种变化天气和当地小气候的影响，输电塔排水管的设计是荒谬的，长排水管和跳闸绝缘串的不稳定施工也是风偏跳闸的原因。铜鼓电厂10kV输电线路大部分为干角塔单回输电线路，线角越小，电线与塔之间的距离越小，可以看出设备的基本结构对线塔有重要作用。

三、10kV配网架空线路抗风加固设计改造及应用

在对沿海地区既有10kV架空线进行加固改造时，要基于精益管理，以微地形、小气候为理念，对沿海地区10kV架空线进行认真检查，确认后，评估线路是否能有效抗风，对比工期。按照优先原则，制定和实施合理可行的中长期线路改造方案，不能确定长期、综合加固的铁塔强度水平。对于架空线路的改造可以从多个方面进行，比如可以降低塔杆接地的电阻，雷雨天气频繁地区可以安装避雷设备，为了使线路少设备损坏，可以将线路重叠，设计重合闸，塔间距离也会影响线的使用时间，塔距越大，线张力越大，要综合考虑影响因素。

1、缩短耐张段的长度

对于10kV电网架空输电线路，需对原输电线路抗拉杆的强度和基础进行校核，根据输电线路的位置，电线杆和联络线的布局必须满足风速要求。整个工程需要拼装在一起，可以合理增加张力杆的数量，以减少张力部件之间的距离，选择绝缘架空电线或电缆以满足高度电源要求，根据实际的同一条线数、线型、距离，需要缩短不同线的张力段长度。应计算线路和其他参数之间的力，以及设计风塔和基础上的力，并在此基础上确定加固措施。电缆的线型和距离以及可以长缩的程度，都会影响对风力的阻碍。

2、缩短直线大档距的长度

铁丝的强度可以达到目的，但埋深达不到要求，此时需要加强塔架基础，必须在齿轮两端的杆上加防风电缆，由于实际环境影响无法增加杆数，如果杆不满足电缆牵引要求，则杆将裸线与绝缘线的距离超过80m和70m，两者的极限强度两侧距离满足，埋深不足时，应加强杆状地基，强度达不到要求时，需在缝隙中间加一根立杆。裸线和绝缘线超过90m和80m，满足间隙两侧的极点强度，如果毛刺如果强度不符合要求，可以在间隔中间加杆塔，如果周围环境不符合施工要求，不能加塔，必须采取措施在其上布设防风缆。间隔两端的电线杆，如果不满足线缆要求，则需要更换原电线杆。为了防止电线短路，应该将导线的垂度保持在风力下摆动幅度和周期一致的范围内，避免因两导线接近产生短路。

3、优化线路的设计方法

通过分析线路风向偏移的理论和计算最佳路线结果，在原设计规定基础上，将输电线路的风速设计放在距离地面合适的位置上，满足最大的风速测定值后，架空线路风速是可预测到的，当风速大于设计风速时，设计的悬式绝缘子的角度会超过允许的范圍，并且导致线路跳闸，出现跳闸的这种现象可以通过重锤装置来应对直杆塔偏离，调整线路的长度，试运行时请求相关部门获取意见，检测好风速记设备，例如10kV配电网架架空跳线的双吊点、吊点的刚性绝缘、跨接端的液压连接等，应尽量采用，以防发生故障。跳线弹入塔内后，跳线断股难以修复和更换。另一方面，在设计或修改传输线时，微地形和微气候具有非常重要的意义，需要进行分析。此外，还需要对航路设计区的气象区划分和划分进行实际调查分析。强风受地形影响，必须格外小心，注意线路的排布，对不同的路段采取不同的技术措施，有助于提高线路部件的安全系数和设计裕度。

4、直线杆加固措施

如果要增加杆塔数量以减小受拉距离和间距，则需要在受拉端对现有直杆进行加固。如果原电线杆的强度等级小于M，或者绝缘导体的强度等级小于N，则需要在受拉段每隔一个直杆上安装一组防风电缆，如果其他直杆没有加固，则需要检查埋深。这些都达不到要求的话，就需要加强基础，将局部增设横梁和支架，以提高既有塔在结构最大应力下的抗风能力。为了节省投资，间隔良好、落差大的塔容易受到雷击，由于闪电云不时移动，它平行于山顶的线路漂浮，电力在塔下传输。想要提高架空线路的防风能力，就必须要尝试在架空线路塔杆上增加防风电缆，在基础主筋和夹头数量正常架设条件下，再增加数量，保证塔杆不断裂，实现塔杆各个部分承受的力不相同，分解力的强度，不至于塔杆在受到最大力的程度下，遭到损坏。

四、结语

综上所述，用于10kV架空输电线路的安全稳定运行，特别是在对输电线路抗风能力要求较高的情况下。因此，必须采取合理可行的技术措施对既有线路进行加固，不断提高线路的抗风能力。这不仅降低了维护成本，而且保证了线路的安全运行。需要分析风特性和危害、风路径和强度。由于台风侵袭海岸的情况每年都有所不同，台风会造成电力线路跳闸、断线、塔架倒塌等事故，严重影响人们的生活和生产，同时，大量泥沙造成的滑坡、滑坡、洪水等次生灾害也时有发生。我国10kV电网架空输电线路运维不足、设计标准不高、抗风能力不足是造成10kV电网架空输电线路抗风能力不足的主要因素，此外，10kV电网投资不足，老旧电网未充分考虑应急预案，影响供电安全可靠。最后，考虑到10kV电网架空输电线路抗风能力不足，对10kV电网架空输电线路防风和减灾工程的抗风能力进行了改进，实现“防/防/救”。提出应急救援方案计划。“在做到预防的同时，注重工程措施，加强监测、预警、综合应急等非工程措施的建设。

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