梁明智

摘要：10k配電網(wǎng)架空輸電線路供電容量大，配電范圍廣，對(duì)自然災(zāi)害影響較大。在廣東省沿海地區(qū)，三季度是臺(tái)風(fēng)登陸高峰期，臺(tái)風(fēng)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行造成極大危害。因此，研究配電網(wǎng)架空線路的特點(diǎn)、風(fēng)對(duì)10kV電網(wǎng)架空線的危害、10kV電網(wǎng)架空線的抗風(fēng)能力等具有重要意義。分析了10kV電網(wǎng)架空輸電線路的臺(tái)風(fēng)危害及特點(diǎn)，總結(jié)了10kV電網(wǎng)架空輸電線路抗風(fēng)能力弱的原因，提出了提高抗風(fēng)能力的改造方案。研究適用于10kV電網(wǎng)架空輸電線路，變電站研究實(shí)現(xiàn)了10kV電網(wǎng)架空輸電線路的加固，提高了10kV電網(wǎng)架空輸電線路的穩(wěn)定性和抗風(fēng)能力，實(shí)現(xiàn)了安全穩(wěn)定供電。對(duì)于配電、建筑安全、技術(shù)改造等架空線路的設(shè)計(jì)，減少臺(tái)風(fēng)對(duì)電網(wǎng)的影響和損失，也具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：10kV配網(wǎng)架空線;抗風(fēng)加固;改造方案

一、10kV配網(wǎng)架空線路現(xiàn)狀分析

電網(wǎng)線路的運(yùn)行是連接電力用戶和電力系統(tǒng)的紐帶，日常生活中隨處可以看到通過電網(wǎng)配電線路來供電，10kv配電網(wǎng)線路更是不可或缺的一部分，它具有以下特點(diǎn)：首先網(wǎng)線線路運(yùn)行的范圍長(zhǎng)，覆蓋面積大，其次在運(yùn)行過程中面臨的環(huán)境比較復(fù)雜，最后安裝過程繁瑣。配電網(wǎng)線路的安裝，它的安全性對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展具有重要意義。最近幾年，我國(guó)第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，對(duì)配電網(wǎng)線路可靠性和安全性的要求越來越嚴(yán)格。部分地區(qū)受到地理?xiàng)l件的限制，臺(tái)風(fēng)的突發(fā)會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)，10kV架空線路抗風(fēng)能力弱，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)成極大威脅。配電網(wǎng)作為城市的重要組成部分，與普通的供電系統(tǒng)相比，10kV配電網(wǎng)具有負(fù)荷更高、敷設(shè)范圍更廣、供電能力更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。自然環(huán)境和地區(qū)建筑的差異，使得對(duì)架空線路有不同的要求，氣候不同的地區(qū)，可能形成的風(fēng)速也不同，那么對(duì)10kv架空輸電線路的防風(fēng)設(shè)計(jì)也不一樣，在臺(tái)風(fēng)多發(fā)區(qū)，對(duì)防風(fēng)設(shè)計(jì)的架空輸電線路要求高，臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的自然災(zāi)害對(duì)電力系統(tǒng)的危害嚴(yán)重，在沿海地區(qū)，線路的防風(fēng)線路一直在加固，但是抗風(fēng)能力還是不高，抗風(fēng)能力比較弱，需要不斷地改進(jìn)，對(duì)產(chǎn)生的問題進(jìn)行試驗(yàn)，加固防風(fēng)系統(tǒng)，確保電力能夠安全運(yùn)行，10kV維護(hù)檢修難度明顯加大，對(duì)電力資源管理產(chǎn)生不利影響。隨著電力資源消耗的增加，我國(guó)電力部門正在加大該地區(qū)10kV電網(wǎng)的建設(shè)力度，以確保電力資源的持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)。

二、10kV配網(wǎng)架空線路抗風(fēng)能力不足的影響因素

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)改變，使電網(wǎng)線路更加牢固，架空輸電線路鐵塔越來越高。在一些特殊情況下，可以采用架設(shè)更高線路的方法來保證供電安全。風(fēng)速的設(shè)計(jì)、輸電線路的間距、輸電線路方向、桿塔結(jié)構(gòu)構(gòu)件這些都是影響輸電線路風(fēng)荷載的主要因素條件，風(fēng)速設(shè)計(jì)的過快或者過慢、線路的線塔結(jié)構(gòu)部件不合理、塔桿之間的距離過寬這些都會(huì)對(duì)線塔造成影響。有的10kV鐵塔按35kV鐵塔建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，有的配電塔高15m以上。沿海地區(qū)的線塔及架空輸電線要高于其他線塔風(fēng)荷的載重，沒有考慮到風(fēng)壓變化的狀態(tài)，使得塔架壓力過大，塔架被壓塌，這些架空電力線的工作安全系數(shù)影響因素過多，以下會(huì)介紹影響線路防風(fēng)的因素。

1、風(fēng)速變化的影響

風(fēng)荷載與風(fēng)速的平方呈正相關(guān)，隨著風(fēng)速的增加，施加在塔身和線路上的風(fēng)荷載呈指數(shù)增加。假設(shè)設(shè)計(jì)風(fēng)速為40m/s，線路風(fēng)荷載為55m/s，設(shè)計(jì)的風(fēng)速值比較大，其值大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度基線，會(huì)折斷鋼絲。同時(shí)，增大設(shè)計(jì)風(fēng)速必然會(huì)導(dǎo)致斷線。線路要在可控制范圍內(nèi)，不能忽略其荷載最大值。經(jīng)濟(jì)成本的增加，要求必須要全方位的考慮設(shè)計(jì)風(fēng)速，地形結(jié)構(gòu)變化會(huì)引起空氣中的水蒸氣增加，形成下雨天氣，對(duì)于該地區(qū)的線塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用地形，使得輸電線路與風(fēng)向的角度為90度左右，線材的選用也需要選擇減弱風(fēng)速的，使得風(fēng)速能保持在同一風(fēng)載下，風(fēng)速在不同區(qū)間對(duì)線塔的影響也不同，在25到25m/s左右，會(huì)發(fā)生跳線，不會(huì)導(dǎo)致線塔斷線或倒塌，強(qiáng)風(fēng)會(huì)使得周圍的導(dǎo)體震動(dòng)，周圍的物體受到放電干擾。導(dǎo)線成波狀分布，導(dǎo)線可能會(huì)偏離位置，但是會(huì)按照時(shí)間和距離移動(dòng)，在同樣的風(fēng)速下，導(dǎo)體傳遞的電波一致，不會(huì)使得線路短路。

2、絕緣子的偏差分析

由于其結(jié)構(gòu)，輸電塔線路系統(tǒng)不能固定。在風(fēng)的作用下，導(dǎo)體由于復(fù)雜的力和復(fù)雜的動(dòng)力系統(tǒng)相互影響而產(chǎn)生振動(dòng)。因此，在施工過程中，更要注意輸電鐵塔和輸電線路的建設(shè)，以及它們之間的災(zāi)害關(guān)系。許多研究論證了，多桿塔比單桿塔可以承受更多的支柱。近年來，大多數(shù)跨接絕緣串都采用復(fù)合絕緣，用于防污閃和跨接絕緣的方便操作和維護(hù)。復(fù)合絕緣子重量輕，當(dāng)風(fēng)偏向時(shí)會(huì)產(chǎn)生大的震動(dòng)，這也是風(fēng)速作用造成閃絡(luò)的原因。因此，對(duì)于調(diào)整或更換延長(zhǎng)補(bǔ)償?shù)妮旊娋€路，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r徹底檢查風(fēng)偏差間隙。對(duì)于有故障的電力線路，張力塔跳線配備重錘和跳線，絕緣子和直塔絕緣子串聯(lián)安裝，二者之間配有重錘，如果沒有，則需要將其抬起并更換，還應(yīng)檢查齒輪距離內(nèi)的樹木和斜坡是否有風(fēng)偏差，對(duì)絕緣子的偏差分析能夠提高防風(fēng)系統(tǒng)的加固。

3、桿塔水平檔距的影響

導(dǎo)線與地面水平風(fēng)荷載呈正相關(guān)。塔架抗風(fēng)能力通過增加塔架高度縮短直線距離和增加塔架縮短受拉段長(zhǎng)度。為了改善這種情況，有兩種方法可以改善，其一是增加桿塔，縮短受拉段長(zhǎng)度。根據(jù)原線的位置，應(yīng)檢查原線的強(qiáng)度和基礎(chǔ)和塔架的結(jié)構(gòu)，以滿足風(fēng)速要求?？傮w考慮是增加張力桿和塔，以減少?gòu)埩Χ蔚拈L(zhǎng)度。其二是增加桿塔數(shù)量，縮短大線性區(qū)間長(zhǎng)度。如果線材強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定水平，埋深不足，塔桿的基礎(chǔ)將得到加強(qiáng)。如果強(qiáng)度達(dá)不到要求，則需要在齒距中間加一根底桿。如果條件不允許添加桿，則需要將防風(fēng)電纜連接到齒輪兩端的桿上。如果電線桿不符合電纜牽引要求，則需要更換電線桿。

4、設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響

因風(fēng)偏引起線路跳閘和重合閘失敗的概率為75%，待大風(fēng)消失后試運(yùn)行成功。缺點(diǎn)是傳輸設(shè)備的設(shè)計(jì)和施工沒有充分考慮，抗臺(tái)風(fēng)能力明顯不足。例如，根據(jù)臺(tái)風(fēng)“平”的分析，在結(jié)構(gòu)的最大受力處加斜撐和隔板，在塔上加5%鋼筋。這使設(shè)備的抗風(fēng)能力提高了17%。由于臺(tái)風(fēng)的影響，跳線與塔身距離不夠，容易造成飛弧跳閘。忽略了設(shè)計(jì)對(duì)各種變化天氣和當(dāng)?shù)匦夂虻挠绊?，輸電塔排水管的設(shè)計(jì)是荒謬的，長(zhǎng)排水管和跳閘絕緣串的不穩(wěn)定施工也是風(fēng)偏跳閘的原因。銅鼓電廠10kV輸電線路大部分為干角塔單回輸電線路，線角越小，電線與塔之間的距離越小，可以看出設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)對(duì)線塔有重要作用。

三、10kV配網(wǎng)架空線路抗風(fēng)加固設(shè)計(jì)改造及應(yīng)用

在對(duì)沿海地區(qū)既有10kV架空線進(jìn)行加固改造時(shí)，要基于精益管理，以微地形、小氣候?yàn)槔砟睿瑢?duì)沿海地區(qū)10kV架空線進(jìn)行認(rèn)真檢查，確認(rèn)后，評(píng)估線路是否能有效抗風(fēng)，對(duì)比工期。按照優(yōu)先原則，制定和實(shí)施合理可行的中長(zhǎng)期線路改造方案，不能確定長(zhǎng)期、綜合加固的鐵塔強(qiáng)度水平。對(duì)于架空線路的改造可以從多個(gè)方面進(jìn)行，比如可以降低塔桿接地的電阻，雷雨天氣頻繁地區(qū)可以安裝避雷設(shè)備，為了使線路少設(shè)備損壞，可以將線路重疊，設(shè)計(jì)重合閘，塔間距離也會(huì)影響線的使用時(shí)間，塔距越大，線張力越大，要綜合考慮影響因素。

1、縮短耐張段的長(zhǎng)度

對(duì)于10kV電網(wǎng)架空輸電線路，需對(duì)原輸電線路抗拉桿的強(qiáng)度和基礎(chǔ)進(jìn)行校核，根據(jù)輸電線路的位置，電線桿和聯(lián)絡(luò)線的布局必須滿足風(fēng)速要求。整個(gè)工程需要拼裝在一起，可以合理增加張力桿的數(shù)量，以減少?gòu)埩Σ考g的距離，選擇絕緣架空電線或電纜以滿足高度電源要求，根據(jù)實(shí)際的同一條線數(shù)、線型、距離，需要縮短不同線的張力段長(zhǎng)度。應(yīng)計(jì)算線路和其他參數(shù)之間的力，以及設(shè)計(jì)風(fēng)塔和基礎(chǔ)上的力，并在此基礎(chǔ)上確定加固措施。電纜的線型和距離以及可以長(zhǎng)縮的程度，都會(huì)影響對(duì)風(fēng)力的阻礙。

2、縮短直線大檔距的長(zhǎng)度

鐵絲的強(qiáng)度可以達(dá)到目的，但埋深達(dá)不到要求，此時(shí)需要加強(qiáng)塔架基礎(chǔ)，必須在齒輪兩端的桿上加防風(fēng)電纜，由于實(shí)際環(huán)境影響無法增加桿數(shù)，如果桿不滿足電纜牽引要求，則桿將裸線與絕緣線的距離超過80m和70m，兩者的極限強(qiáng)度兩側(cè)距離滿足，埋深不足時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)桿狀地基，強(qiáng)度達(dá)不到要求時(shí)，需在縫隙中間加一根立桿。裸線和絕緣線超過90m和80m，滿足間隙兩側(cè)的極點(diǎn)強(qiáng)度，如果毛刺如果強(qiáng)度不符合要求，可以在間隔中間加桿塔，如果周圍環(huán)境不符合施工要求，不能加塔，必須采取措施在其上布設(shè)防風(fēng)纜。間隔兩端的電線桿，如果不滿足線纜要求，則需要更換原電線桿。為了防止電線短路，應(yīng)該將導(dǎo)線的垂度保持在風(fēng)力下擺動(dòng)幅度和周期一致的范圍內(nèi)，避免因兩導(dǎo)線接近產(chǎn)生短路。

3、優(yōu)化線路的設(shè)計(jì)方法

通過分析線路風(fēng)向偏移的理論和計(jì)算最佳路線結(jié)果，在原設(shè)計(jì)規(guī)定基礎(chǔ)上，將輸電線路的風(fēng)速設(shè)計(jì)放在距離地面合適的位置上，滿足最大的風(fēng)速測(cè)定值后，架空線路風(fēng)速是可預(yù)測(cè)到的，當(dāng)風(fēng)速大于設(shè)計(jì)風(fēng)速時(shí)，設(shè)計(jì)的懸式絕緣子的角度會(huì)超過允許的范圍，并且導(dǎo)致線路跳閘，出現(xiàn)跳閘的這種現(xiàn)象可以通過重錘裝置來應(yīng)對(duì)直桿塔偏離，調(diào)整線路的長(zhǎng)度，試運(yùn)行時(shí)請(qǐng)求相關(guān)部門獲取意見，檢測(cè)好風(fēng)速記設(shè)備，例如10kV配電網(wǎng)架架空跳線的雙吊點(diǎn)、吊點(diǎn)的剛性絕緣、跨接端的液壓連接等，應(yīng)盡量采用，以防發(fā)生故障。跳線彈入塔內(nèi)后，跳線斷股難以修復(fù)和更換。另一方面，在設(shè)計(jì)或修改傳輸線時(shí)，微地形和微氣候具有非常重要的意義，需要進(jìn)行分析。此外，還需要對(duì)航路設(shè)計(jì)區(qū)的氣象區(qū)劃分和劃分進(jìn)行實(shí)際調(diào)查分析。強(qiáng)風(fēng)受地形影響，必須格外小心，注意線路的排布，對(duì)不同的路段采取不同的技術(shù)措施，有助于提高線路部件的安全系數(shù)和設(shè)計(jì)裕度。

4、直線桿加固措施

如果要增加桿塔數(shù)量以減小受拉距離和間距，則需要在受拉端對(duì)現(xiàn)有直桿進(jìn)行加固。如果原電線桿的強(qiáng)度等級(jí)小于M，或者絕緣導(dǎo)體的強(qiáng)度等級(jí)小于N，則需要在受拉段每隔一個(gè)直桿上安裝一組防風(fēng)電纜，如果其他直桿沒有加固，則需要檢查埋深。這些都達(dá)不到要求的話，就需要加強(qiáng)基礎(chǔ)，將局部增設(shè)橫梁和支架，以提高既有塔在結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力下的抗風(fēng)能力。為了節(jié)省投資，間隔良好、落差大的塔容易受到雷擊，由于閃電云不時(shí)移動(dòng)，它平行于山頂?shù)木€路漂浮，電力在塔下傳輸。想要提高架空線路的防風(fēng)能力，就必須要嘗試在架空線路塔桿上增加防風(fēng)電纜，在基礎(chǔ)主筋和夾頭數(shù)量正常架設(shè)條件下，再增加數(shù)量，保證塔桿不斷裂，實(shí)現(xiàn)塔桿各個(gè)部分承受的力不相同，分解力的強(qiáng)度，不至于塔桿在受到最大力的程度下，遭到損壞。

四、結(jié)語

綜上所述，用于10kV架空輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，特別是在對(duì)輸電線路抗風(fēng)能力要求較高的情況下。因此，必須采取合理可行的技術(shù)措施對(duì)既有線路進(jìn)行加固，不斷提高線路的抗風(fēng)能力。這不僅降低了維護(hù)成本，而且保證了線路的安全運(yùn)行。需要分析風(fēng)特性和危害、風(fēng)路徑和強(qiáng)度。由于臺(tái)風(fēng)侵襲海岸的情況每年都有所不同，臺(tái)風(fēng)會(huì)造成電力線路跳閘、斷線、塔架倒塌等事故，嚴(yán)重影響人們的生活和生產(chǎn)，同時(shí)，大量泥沙造成的滑坡、滑坡、洪水等次生災(zāi)害也時(shí)有發(fā)生。我國(guó)10kV電網(wǎng)架空輸電線路運(yùn)維不足、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不高、抗風(fēng)能力不足是造成10kV電網(wǎng)架空輸電線路抗風(fēng)能力不足的主要因素，此外，10kV電網(wǎng)投資不足，老舊電網(wǎng)未充分考慮應(yīng)急預(yù)案，影響供電安全可靠。最后，考慮到10kV電網(wǎng)架空輸電線路抗風(fēng)能力不足，對(duì)10kV電網(wǎng)架空輸電線路防風(fēng)和減災(zāi)工程的抗風(fēng)能力進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)“防/防/救”。提出應(yīng)急救援方案計(jì)劃?！霸谧龅筋A(yù)防的同時(shí)，注重工程措施，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、綜合應(yīng)急等非工程措施的建設(shè)。

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