一種新型高強(qiáng)度水泥電桿在10 kV線路中的應(yīng)用

陳高英

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司 佛山順德供電局，廣東 佛山 528000)

一種新型高強(qiáng)度水泥電桿在10 kV線路中的應(yīng)用

陳高英

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司 佛山順德供電局，廣東 佛山 528000)

新型城鎮(zhèn)化對配電架空線路的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提出了線路走廊集約化的要求，詳細(xì)介紹了一種新型高強(qiáng)度水泥電桿在10 kV線路上的應(yīng)用，其可以滿足城鎮(zhèn)配電線路大負(fù)荷輸、配送的要求，從而解決了城鎮(zhèn)道路架設(shè)線路遇到的地下管網(wǎng)交錯(cuò)復(fù)雜和通道狹窄的問題。

新型；高強(qiáng)度水泥電桿；應(yīng)用

十八大后國家提出了新型城鎮(zhèn)化建設(shè)戰(zhàn)略，新型城鎮(zhèn)化對輸電線路走廊的土地集約化提出了比較高的要求，尤其是對處于珠江三角洲腹地的佛山市順德區(qū)，優(yōu)化城鎮(zhèn)架空輸配電線路設(shè)計(jì)和應(yīng)用非常重要。經(jīng)過多年的探索和實(shí)踐證明，在10 kV線路上采用佛山市順德電力設(shè)計(jì)院有限公司研制的高強(qiáng)度水泥電桿，其安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。

1 高強(qiáng)度水泥電桿

高強(qiáng)度水泥電桿即高強(qiáng)度鋼筋混凝土桿，為采用高強(qiáng)鋼筋和高強(qiáng)砼研制生產(chǎn)的新型水泥桿。它通過優(yōu)選配方，加入適量的纖維和納米材料，以及高效減水劑和增強(qiáng)劑，將電桿砼強(qiáng)度從目前的C40提高到C80～C100，使電桿的承載力提高了3～5倍，目前在技術(shù)水平上處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。高強(qiáng)度水泥電桿和鋼管桿相比，可節(jié)省投資35%，節(jié)省鋼材40%，減少鋼材鍍鋅量80%，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

用高強(qiáng)度水泥電桿代替鐵塔，以砼代鋼，以砼護(hù)鋼，可使其使用年限比鋼管桿和鐵塔要長。高強(qiáng)度水泥電桿比鐵塔節(jié)省投資25%，節(jié)省鋼材30%，同時(shí)減少80%的占地面積。

高強(qiáng)度水泥電桿具有良好的防風(fēng)性能，水泥桿的受風(fēng)面積小，體型系數(shù)只有角鋼的53.8%，經(jīng)計(jì)算，桿塔高度在25～30 m時(shí)，高強(qiáng)度水泥電桿的桿身風(fēng)載彎距僅為導(dǎo)地線風(fēng)載彎距的25%，而同等條件下，鐵塔塔身風(fēng)載彎距約占導(dǎo)地線風(fēng)載彎距的50%。由此可見，高強(qiáng)度水泥電桿的抗風(fēng)性能明顯優(yōu)于鐵塔，同時(shí)其安全系數(shù)為2.0，鐵塔和鋼管桿的設(shè)計(jì)安全系數(shù)為1.5，高強(qiáng)度水泥電桿的超載性能比鐵塔和鋼管桿大33%；因此，在臺(tái)風(fēng)區(qū)采用高強(qiáng)度水泥電桿不僅經(jīng)濟(jì)合理，而且安全可靠。

2 優(yōu)先選用高強(qiáng)度水泥電桿的場合

1)道路沿線走向有小弧度，線路測量中每基桿都有小轉(zhuǎn)角(≤10°)。

2)導(dǎo)線采用LGJ-150及以上的單回路或多回路同桿架設(shè)線路，或采用單邊掛雙回路線路。

3)新建道路的人行道寬度≤3.0 m的線路。

4)有較大線徑分支，且不便打拉線的線路。

3 應(yīng)用工程實(shí)例

現(xiàn)以佛山市順德區(qū)勒流街道辦事處某10 kV線路為例進(jìn)行說明。

3.1 該10 kV線路工程概況

本工程線路路徑總長0.9 km，雙回路架設(shè)，采用LGT-240/30導(dǎo)線，線路路徑為擴(kuò)建公路(靠近河邊)的人行道，人行道寬度為1.5 m，線路沿線走向有小弧度。

3.2 桿塔選型

若選擇普通角鋼塔，呼稱高為13.5 m，小轉(zhuǎn)角<15°時(shí)，則鐵塔的根開為1.242 m，基礎(chǔ)根開為1.289 m；大轉(zhuǎn)角>60°時(shí)，則鐵塔的根開為1.764 m，基礎(chǔ)根開為1.834 m。由此可見，在1.5 m人行道上應(yīng)用普通角鋼塔是行不通的。

若選擇普通的水泥電桿，則強(qiáng)度較低，使用擋距較小，而線路線徑大，水泥電桿所受的根部彎距較大，基礎(chǔ)處理采用在水泥桿根部加卡盤的形式來預(yù)埋，根據(jù)實(shí)測現(xiàn)場地質(zhì)報(bào)告分析，不宜應(yīng)用此種基礎(chǔ)形式。同時(shí)，帶轉(zhuǎn)角的水泥電桿必須要打拉線才能滿足線路受力要求，而實(shí)際情況是1.5 m寬的人行道上沒有位置打拉線；因此，在此工程中選用普通水泥電桿也是行不通的。

嘗試選用了高強(qiáng)度水泥電桿，根據(jù)線路的受力情況，由佛山市順德電力設(shè)計(jì)院有限公司設(shè)計(jì)了新的3種桿型，并相應(yīng)配套設(shè)計(jì)了3種基礎(chǔ)型式，均為鉆孔灌注樁。新設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度水泥電桿承載力大，根部所能承受的彎距也較大，解決了線路轉(zhuǎn)角或有分支線受力時(shí)不能打拉線的問題，從而解決了線路走廊不夠和現(xiàn)場地質(zhì)較差的問題。

3.3 桿型設(shè)計(jì)

本工程應(yīng)用了9基高強(qiáng)度水泥電桿，主要設(shè)計(jì)的桿型如圖1所示。

圖1 桿型設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)施工圖

3.4 高強(qiáng)度水泥電桿RZ-14直線桿設(shè)計(jì)計(jì)算

3.4.1 電桿的強(qiáng)度計(jì)算

1)導(dǎo)線風(fēng)壓。

Pd=cdLV2/1 600

(1)

式中，c是導(dǎo)線的體型系數(shù)，當(dāng)導(dǎo)線的直徑≥17 mm時(shí)取1.1；d是導(dǎo)線的直徑，取26.4 mm；L是檔距，取50 m；V是最大設(shè)計(jì)風(fēng)速，取35 m/s。

代入式1得：

Pd=1.1×0.026 4×50×352/1 600=1.112 (kN)

2)導(dǎo)線自重。

Pz=qL

(2)

式中，q是導(dǎo)線自重，為10.61 N/m。

代入式2得：

Pz=0.010 61×50=0.530 5 (kN)

3)橫擔(dān)自重取0.5 kN。

4)電桿自身風(fēng)壓。

Pg=0.7×352Dcp/1 600

(3)

式中，Dcp是電桿平均直徑，取0.337 m；0.7是電桿的體型系數(shù)。

代入式3得：

Pg=0.7×352×0.337/1 600=0.180 6 (kN/m)

5)電桿的根部彎矩標(biāo)準(zhǔn)值。

M=[Pd×2×(14+15.2+16.4)+Pz×3×(1+1)+Pg×0.5×182+0.5×0.5×6]×1.15=155.65 (kN·m)

RZ-14直線桿的實(shí)測檢驗(yàn)彎矩為200 kN·m，強(qiáng)度滿足要求。

3.4.2 電桿的撓度計(jì)算

根據(jù)規(guī)程規(guī)定，在長期荷載作用下，無拉線直線單桿桿頂?shù)膿隙葢?yīng)不大于桿全高的5‰,對于本桿應(yīng)為 16.6×5‰=83 (mm)。

下述計(jì)算在風(fēng)速5 m/s，年平均氣溫條件下，電桿的根部彎矩。

1)由導(dǎo)線風(fēng)壓引起。Pd＇=1.1×0.026 4×50×52/1 600=0.022 69 (kN)M1=Pd＇×2×(14+15.2+16.4)=2.07 (kN·m)

2)由導(dǎo)線自重引起。

M2=Pz×3×(1+1)=0.530 5×3×2 =3.18 (kN·m)

3)由橫擔(dān)自重引起。

M3=0.5×0.5×6=1.5 (kN·m)

4)由桿身風(fēng)壓引起。

Pg＇=0.7×0.337×50×52/1 600 =3.685×10-3(kN/m)

M4=Pg＇×0.5×16.62=0.51 (kN·m)

合計(jì)：

M=M1+M2+M3+M4=7.26 ( kN·m)

根據(jù)RZ-14高強(qiáng)度電桿的檢驗(yàn)報(bào)告，在100%檢驗(yàn)彎矩時(shí)，其桿頂?shù)膿隙葹?8.5‰，即16.6×38.5=639 (mm)。在100%檢驗(yàn)荷重以內(nèi)，電桿的撓度和荷重成正比，可推算得長期荷載下桿頂?shù)膿隙葹?39×7.26/200=23.2 (mm)(<83 mm)，滿足規(guī)程要求。3.4.3 電桿的抗裂計(jì)算

RZ-14高強(qiáng)度電桿在100%檢驗(yàn)彎矩時(shí)的實(shí)測裂縫寬度為0.1 mm，因此可以推算出在本桿根部彎矩達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值155.65 kN·m，其相應(yīng)的裂縫寬度為0.1×155.65/200=0.08 (mm)(≤0.2 mm)，滿足規(guī)程要求。

3.5 高強(qiáng)度水泥電桿RD-14終端桿設(shè)計(jì)計(jì)算

導(dǎo)線的最大使用張力為12.65 kN，導(dǎo)線的水平荷重為1 kN，桿身水平風(fēng)壓為0.7×0.739×352/1 600=0.40 (kN/m)，橫線向電桿的水平作用力為SX=6×1+0.4×16.6=12.64 (kN)，橫線向電桿的支點(diǎn)彎矩為Mx=2×1×(14+15.2+16.4)+0.4×16.6×8.3=146.31 (kN·m)，順線向電桿的水平作用力為Sy=6×12.65=75.9 (kN)，順線向電桿的支點(diǎn)彎矩為My=2×12.65×(14+15.2+16.4) =1 153.68 (kN·m)。

綜合彎矩：

在RD-14高強(qiáng)度水泥電桿制造公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，其開裂檢驗(yàn)彎矩為1 500 kN·m，故電桿的抗彎標(biāo)準(zhǔn)彎矩滿足要求。

電桿綜合水平作用力：

合力作用點(diǎn)高度H0=1 337.36/88.49=15.11 (m)。

高強(qiáng)度水泥電桿RJ5-14轉(zhuǎn)角桿設(shè)計(jì)計(jì)算同上，省略計(jì)算。同時(shí)，上述3種高強(qiáng)度水泥電桿基礎(chǔ)的抗傾覆力和抗扭計(jì)算均滿足受力要求。

3.6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

工程采用了高強(qiáng)度水泥電桿，相比采用鋼管桿，可以降低工程造價(jià)40%。

工程項(xiàng)目竣工后安全運(yùn)行的圖片如圖2所示。

圖2 工程項(xiàng)目竣工后安全運(yùn)行圖片

4 高強(qiáng)度水泥電桿在10 kV線路應(yīng)用中需注意的問題

1)建議由生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，由生產(chǎn)廠家指揮卸車，高強(qiáng)度水泥電桿分段運(yùn)輸裝卸前，向生產(chǎn)廠家詢問起吊綁扎點(diǎn)，以保證起吊時(shí)桿體平衡。

2)連接(分段的桿體)高強(qiáng)度水泥電桿宜由生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)現(xiàn)場焊接工作。

3)高強(qiáng)度水泥電桿外觀顏色可以由用戶單位訂貨時(shí)選定，建議選用與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的顏色，如銀灰色或綠色。

4)高強(qiáng)度水泥電桿需要設(shè)計(jì)專門的橫擔(dān)、爬梯和接地孔。建議委托生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，配套廠家需要在高強(qiáng)度水泥電桿身安裝預(yù)埋件(在生產(chǎn)水泥桿時(shí)已預(yù)埋好，預(yù)埋件與桿身主鋼筋有焊接)。另外，橫擔(dān)和爬梯在起吊電桿本體前，先在電桿上安裝好，然后整體吊裝，一次就位成功。

5)組立桿身前，需準(zhǔn)備好C15混凝土，待桿身就位正確后，將混凝土澆入基坑(轉(zhuǎn)角桿和終端桿需按照設(shè)計(jì)要求留好預(yù)偏)，澆完后，靜置2 h后才能放松吊繩，撤去吊機(jī)。

6)架設(shè)線路前，轉(zhuǎn)角桿和終端桿需打臨時(shí)拉線，臨時(shí)拉線須待主桿現(xiàn)澆混凝土養(yǎng)護(hù)期滿后才能撤銷。

5 結(jié)語

該新型高強(qiáng)度水泥電桿在佛山市順德區(qū)10 kV線路上已應(yīng)用多年，可以滿足城鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)配電線路大負(fù)荷輸、配送的要求，解決了城鎮(zhèn)道路架設(shè)線路遇到的地下管網(wǎng)交錯(cuò)復(fù)雜和通道狹窄的問題，具有廣泛的應(yīng)用前景。

責(zé)任編輯李思文

ANewTypeofHighStrengthConcretePoleintheApplicationof10kVLine

CHEN Gaoying

(Foshan Shunde Power Supply Bureau, Guangdong Power Grid Co., Ltd., Foshan 528000, China)

Design and application of the new type of urbanization on distribution overhead line raised line corridors intensive requirement, the paper introduced a new type of high strength concrete pole in the application of the 10 kV line can satisfy the urban distribution circuit big load transmission, distribution requirements, which solved the problem of urban road construction of underground pipe network intertwined and narrow channels.

new type, high strength cement pole, application

TP 183

：B

陳高英 (1968-)，男，高級工程師，主要從事線路施工等方面的研究。

2014-12-22