10kV配网架空线路及杆塔基础设计探究

陈孟斌

摘要：10kV配网处于电力系统的末端，同广大用户距离较近，是电力系统中相对关键的环节。配网建设施工过程中最关键的是要进行架空线路设计与杆塔地基设计，积极优化配网结构，夯实杆塔基础。文章探究了10kV配网架空线路及杆塔基础的设计。

关键词：10kV配网；架空线路；杆塔基础设计；电力系统；配网结构 文献标识码：A

中图分类号：TM752 文章编号：1009-2374（2016）34-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.012

用户用电需求的上升，对供电提出了全新的要求，只有积极优化配网设计，提高架空线路设计水平，牢固杆塔基础设计，才能从整体上实现最优的设计目标，配网的安全性、可靠性才能得到保证。

1 10kV线路优化设计

1.1 配网结构优化

10kV配网线路优化设计的关键是对电网结构进行优化设计，第一步要科学设计环网点，为了达到分区域供电的目标，可以采用网格状配网结构，从而控制相同区域内配网重复架设的现象，主接线可以尝试闭环接线、开环运行的架构形态，采用这一配网结构形态能够有效增强各个电源的联系互动，而且能够实现转供电。在此基础上科学选配环网设备，例如柱上设置分段断路器、设计自动化接口，当故障发生时能实现自动化故障隔离。

1.2 环网供电方式

10kV配网架空线路适合选择环网供电方式，环网供电能够实现自动化转供电，而且当前线路绝缘水平不断提高，配网故障也不断减少。要尽量采用智能化设备，以就地保护的方式将故障隔开，发挥环网的故障转移与自动化恢复供电的功能，同时，实现负荷的均衡布局与调整，提高电气设备等的使用效率，提高环网线路的运行水平，减少故障发生率。所谓的环网供电，其最显著的原理体现在通过智能技术来查找故障，科学定位故障，再进行就地保护，并有效隔离故障，减少故障停电范围。环网供电模式下，需要对线路进行特殊优化设计，根据线路的设计特点来对应选择设备，对配网线路进行分段处理，控制因为线路故障问题导致的断电现象或者科学安排分段数目，为用户提供更加健全、到位的供电服务。线路分段要遵循科学的思路，要确保线路的长度大致相等，负荷能够均衡分布，每一段服务的用户数量大致相当。

1.3 完善配网自动化

提高配网自动化水平，才能有效提高供电服务质量，供电企业必须认识到配网自动化建设的必要性，从各个方面入手，加强配网自动化建设。例如提高变电站自动化水平，逐步达到数据采集、计算、处理等的自动化，开关控制、监督等的自动化，提高馈线自动化水平，通过线路的自动化操控、监测等达到馈线的自动化运转。

1.4 线路导线的合理选择

线路的电阻大小将影响线损，因此必须科学设计线路导线截面，通过控制电阻二控制线损。对于10kV配网来说，由于同用户的距离较近，可以尝试扩大导线截面尺寸来控制其电阻，从而控制线路的负面损耗。表1为不同导线截面电阻的差价关系统计表。

通过查看表1可以看出，要想有效控制线损就必须从导线截面入手，通过控制导线截面，来减少线路的电能损耗，从而维护供电企业的经济利益，减少由于线损过大而出现的低效益问题，同时控制导线截面也能延长其使用寿命，控制由于线路频繁更换而增加的成本。

2 杆塔基础设计

2.1 承受荷重设计

杆塔地基是杆塔的基础部分，是整个杆塔设计的关键，其承重能力关系到杆塔整体安全，杆塔的荷重来自于多方面，例如风力、各种线路，如绝缘子、避雷设备等的竖向荷重，同时在设立杆塔与线路架设过程中也将出现安装荷重，这是由于避雷线以及周围导线之间出现重力不平衡的问题所致，由此带来了巨大的重力，甚至可能形成冲击力。

实际的杆塔地基设计与施工过程中必须提前对杆塔地基需要承受的一切载荷力、作用力等进行统计、计算，在得出科学的数据基础上再对应设计杆塔基础，这样才能从根本上确保杆塔地基质量。

2.2 杆塔基础设计的问题分析

杆塔基础在实际的设计施工过程中可能会遭受多种不良因素的影响，出现多种问题，例如塔基不牢、基础不稳、地基下沉、混凝土断裂等，甚至可能带来杆塔倒塌等故障，结合以往的施工经历，应该重点从以下方面引起注意：

第一，杆塔倒塌与断线。过大的风力可能导致线路断裂，杆塔地基设计与施工中必须事先进行风载荷预测与统计，以风载荷为基础来科学设计杆塔地基，并在实际的施工中采取特别措施来抵御风力袭击。当前，配网杆塔地基设计通常依赖于安全总系数法，事实上这一方法具有局限性，不能彻底适应杆塔地基所面临的多种影响因素，对此可以尝试将其同分项系数法配合使用，以提高杆塔地基的牢固度。

第二，特殊自然与地理环境的干扰。杆塔工程如果处于软土质，杆塔地基的牢固度则将面临严峻考验，这就需要设计者在达到最基本的杆塔地基设计标准基础上，同时对杆塔的倾斜度、沉降度等做出特殊的设计与安排或者通过土层置换、软土加固等方式来改善杆塔基础所处环境，以提高杆塔地基牢固度。

2.3 抗风加固杆塔基础设计

沿海地区杆塔基础设计要考虑到海风、台风侵袭问题，此地区杆塔基础则要重点进行抗风加固设计。可以尝试安装防风拉线达到杆塔抗风加固的目的。

对于安装防风拉线的电杆，电杆埋深应不低于表2的要求。不满足要求时，需加固基础。

防风拉线应采用镀锌钢绞线，拉线截面不小于35mm2。拉线与电杆的夹角宜采用45°，如受地形限制，可适当减少，但不应小于30°。跨越道路的拉线，对路面中心的垂直距离不应小于6m，对路面的垂直距离不应小于4.5m，拉桩杆的倾斜角宜采用10°～20°。钢筋混凝土电杆的拉线从导线之间穿过时，必须装设拉线绝缘子或采取其他绝缘措施，拉线绝缘子距地面不应小于2.5m。拉线棒的直径不应小于16mm。拉线棒应热镀锌。单回路线路防风拉线选用LP6型拉盘，拉盘埋深不小于1.6m。双回路线路防风拉线选用LP8型拉盘，拉盘埋深不小于1.8m。

2.4 塔基优化选型与科学设计

第一，基础开挖型式的选择。根据杆塔所处的地质条件、地基环境等来优选地基型式，例如：根据地基形状、尺寸等选择掏挖型式，如果客观条件限制无法大开挖，则可以尝试灌注桩，掏挖的原理在于提高地基承载力，维护杆塔地基的稳定性，从而保护杆塔良好的抗拔性能。要尽量控制所挖掘土石方量，掏挖施工通常更适合于高海拔的地质条件，适应范围相对有限。

第二，坡体杆塔地基施工。配网实际架设过程中要经过各种地形区，例如：坡体地形、梯田等，不同高度坡体之间存在某种高差，对此则应引入高低腿来有效平衡，对塔腿级差需要进行科学设计。

如果杆塔地基设计达不到规定标准，以及由于多方因素的干扰，导致主柱不能再上升时，则应该对短腿基面进行开方处理，调整杆塔4个塔腿的长短，彼此间形成差异，从而更好地适应各类地形条件、达到安全施工要求，具体如图1所示：

如果杆塔途经山地环境，塔基通常应设置于山顶、坡体等部位，此时如果依然选择大开挖模式，则将增加开挖量，开挖范围大、基坑的施工量也较大，最主要的是山体内岩石复杂，且腐蚀风化后可能变质受损，同时山体岩体表面将有一层质地较硬的外覆层，对此则应选择原状态土地基，例如岩石锚杆地基、岩石嵌固地基等，因为这些地基的选择能够控制开挖量，而且可以切实发挥优良的力学优势，确保杆塔的抗拔能力，能够控制施工过程中模板用量，有效稳定牢固塔基。

3 结语

10kV配网架空线路与杆塔基础设计是一项复杂而又艰巨的任务，架空线路的设计需要考虑到故障自动隔离的问题，要采用先进的供电方式，同时强化配网结构优化、提高配网运行水平、加大对杆塔基础的设计力度、提高杆塔的设计水平、牢固杆塔地基，为配网系统提供一个坚实的地基基础，提高架空线路的运行水平。

参考文献

[1] 架空配电线路设计技术规程（SDJ 206-87）[S].

[2] 架空送电线路基础设计技术规定（DL/T 5219-2005）[S].2005.

[3] 王文清.10kV配电线路标准设计图集[M].北京：中国电力出版社，2009.

[4] 广东电网公司.广东省10kV配网工程典型设计架空线路部份[S].2005.

（责任编辑：黄银芳）