一种新型高强度水泥电杆在10 kV线路中的应用

陈高英

(广东电网有限责任公司 佛山顺德供电局，广东 佛山 528000)

一种新型高强度水泥电杆在10 kV线路中的应用

陈高英

(广东电网有限责任公司 佛山顺德供电局，广东 佛山 528000)

新型城镇化对配电架空线路的设计和应用提出了线路走廊集约化的要求，详细介绍了一种新型高强度水泥电杆在10 kV线路上的应用，其可以满足城镇配电线路大负荷输、配送的要求，从而解决了城镇道路架设线路遇到的地下管网交错复杂和通道狭窄的问题。

新型；高强度水泥电杆；应用

十八大后国家提出了新型城镇化建设战略，新型城镇化对输电线路走廊的土地集约化提出了比较高的要求，尤其是对处于珠江三角洲腹地的佛山市顺德区，优化城镇架空输配电线路设计和应用非常重要。经过多年的探索和实践证明，在10 kV线路上采用佛山市顺德电力设计院有限公司研制的高强度水泥电杆，其安全可靠，经济合理。

1 高强度水泥电杆

高强度水泥电杆即高强度钢筋混凝土杆，为采用高强钢筋和高强砼研制生产的新型水泥杆。它通过优选配方，加入适量的纤维和纳米材料，以及高效减水剂和增强剂，将电杆砼强度从目前的C40提高到C80～C100，使电杆的承载力提高了3～5倍，目前在技术水平上处于国内领先地位。高强度水泥电杆和钢管杆相比，可节省投资35%，节省钢材40%，减少钢材镀锌量80%，既经济又环保。

用高强度水泥电杆代替铁塔，以砼代钢，以砼护钢，可使其使用年限比钢管杆和铁塔要长。高强度水泥电杆比铁塔节省投资25%，节省钢材30%，同时减少80%的占地面积。

高强度水泥电杆具有良好的防风性能，水泥杆的受风面积小，体型系数只有角钢的53.8%，经计算，杆塔高度在25～30 m时，高强度水泥电杆的杆身风载弯距仅为导地线风载弯距的25%，而同等条件下，铁塔塔身风载弯距约占导地线风载弯距的50%。由此可见，高强度水泥电杆的抗风性能明显优于铁塔，同时其安全系数为2.0，铁塔和钢管杆的设计安全系数为1.5，高强度水泥电杆的超载性能比铁塔和钢管杆大33%；因此，在台风区采用高强度水泥电杆不仅经济合理，而且安全可靠。

2 优先选用高强度水泥电杆的场合

1)道路沿线走向有小弧度，线路测量中每基杆都有小转角(≤10°)。

2)导线采用LGJ-150及以上的单回路或多回路同杆架设线路，或采用单边挂双回路线路。

3)新建道路的人行道宽度≤3.0 m的线路。

4)有较大线径分支，且不便打拉线的线路。

3 应用工程实例

现以佛山市顺德区勒流街道办事处某10 kV线路为例进行说明。

3.1 该10 kV线路工程概况

本工程线路路径总长0.9 km，双回路架设，采用LGT-240/30导线，线路路径为扩建公路(靠近河边)的人行道，人行道宽度为1.5 m，线路沿线走向有小弧度。

3.2 杆塔选型

若选择普通角钢塔，呼称高为13.5 m，小转角<15°时，则铁塔的根开为1.242 m，基础根开为1.289 m；大转角>60°时，则铁塔的根开为1.764 m，基础根开为1.834 m。由此可见，在1.5 m人行道上应用普通角钢塔是行不通的。

若选择普通的水泥电杆，则强度较低，使用挡距较小，而线路线径大，水泥电杆所受的根部弯距较大，基础处理采用在水泥杆根部加卡盘的形式来预埋，根据实测现场地质报告分析，不宜应用此种基础形式。同时，带转角的水泥电杆必须要打拉线才能满足线路受力要求，而实际情况是1.5 m宽的人行道上没有位置打拉线；因此，在此工程中选用普通水泥电杆也是行不通的。

尝试选用了高强度水泥电杆，根据线路的受力情况，由佛山市顺德电力设计院有限公司设计了新的3种杆型，并相应配套设计了3种基础型式，均为钻孔灌注桩。新设计的高强度水泥电杆承载力大，根部所能承受的弯距也较大，解决了线路转角或有分支线受力时不能打拉线的问题，从而解决了线路走廊不够和现场地质较差的问题。

3.3 杆型设计

本工程应用了9基高强度水泥电杆，主要设计的杆型如图1所示。

图1 杆型设计及基础施工图

3.4 高强度水泥电杆RZ-14直线杆设计计算

3.4.1 电杆的强度计算

1)导线风压。

Pd=cdLV2/1 600

(1)

式中，c是导线的体型系数，当导线的直径≥17 mm时取1.1；d是导线的直径，取26.4 mm；L是档距，取50 m；V是最大设计风速，取35 m/s。

代入式1得：

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

2)导线自重。

Pz=qL

(2)

式中，q是导线自重，为10.61 N/m。

代入式2得：

Pz=0.010 61×50=0.530 5 (kN)

3)横担自重取0.5 kN。

4)电杆自身风压。

Pg=0.7×352Dcp/1 600

(3)

式中，Dcp是电杆平均直径，取0.337 m；0.7是电杆的体型系数。

代入式3得：

Pg=0.7×352×0.337/1 600=0.180 6 (kN/m)

5)电杆的根部弯矩标准值。

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直线杆的实测检验弯矩为200 kN·m，强度满足要求。

3.4.2 电杆的挠度计算

根据规程规定，在长期荷载作用下，无拉线直线单杆杆顶的挠度应不大于杆全高的5‰,对于本杆应为 16.6×5‰=83 (mm)。

下述计算在风速5 m/s，年平均气温条件下，电杆的根部弯矩。

1)由导线风压引起。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)由导线自重引起。

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

3)由横担自重引起。

M3=0.5×0.5×6=1.5 (kN·m)

4)由杆身风压引起。

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)

合计：

M=M1+M2+M3+M4=7.26 ( kN·m)

根据RZ-14高强度电杆的检验报告，在100%检验弯矩时，其杆顶的挠度为38.5‰，即16.6×38.5=639 (mm)。在100%检验荷重以内，电杆的挠度和荷重成正比，可推算得长期荷载下杆顶的挠度为639×7.26/200=23.2 (mm)(<83 mm)，满足规程要求。3.4.3 电杆的抗裂计算

RZ-14高强度电杆在100%检验弯矩时的实测裂缝宽度为0.1 mm，因此可以推算出在本杆根部弯矩达到标准值155.65 kN·m，其相应的裂缝宽度为0.1×155.65/200=0.08 (mm)(≤0.2 mm)，满足规程要求。

3.5 高强度水泥电杆RD-14终端杆设计计算

导线的最大使用张力为12.65 kN，导线的水平荷重为1 kN，杆身水平风压为0.7×0.739×352/1 600=0.40 (kN/m)，横线向电杆的水平作用力为SX=6×1+0.4×16.6=12.64 (kN)，横线向电杆的支点弯矩为Mx=2×1×(14+15.2+16.4)+0.4×16.6×8.3=146.31 (kN·m)，顺线向电杆的水平作用力为Sy=6×12.65=75.9 (kN)，顺线向电杆的支点弯矩为My=2×12.65×(14+15.2+16.4) =1 153.68 (kN·m)。

综合弯矩：

在RD-14高强度水泥电杆制造公司企业标准中，其开裂检验弯矩为1 500 kN·m，故电杆的抗弯标准弯矩满足要求。

电杆综合水平作用力：

合力作用点高度H0=1 337.36/88.49=15.11 (m)。

高强度水泥电杆RJ5-14转角杆设计计算同上，省略计算。同时，上述3种高强度水泥电杆基础的抗倾覆力和抗扭计算均满足受力要求。

3.6 技术经济比较

工程采用了高强度水泥电杆，相比采用钢管杆，可以降低工程造价40%。

工程项目竣工后安全运行的图片如图2所示。

图2 工程项目竣工后安全运行图片

4 高强度水泥电杆在10 kV线路应用中需注意的问题

1)建议由生产厂家负责运输到施工现场，由生产厂家指挥卸车，高强度水泥电杆分段运输装卸前，向生产厂家询问起吊绑扎点，以保证起吊时杆体平衡。

2)连接(分段的杆体)高强度水泥电杆宜由生产厂家负责现场焊接工作。

3)高强度水泥电杆外观颜色可以由用户单位订货时选定，建议选用与周围环境相协调的颜色，如银灰色或绿色。

4)高强度水泥电杆需要设计专门的横担、爬梯和接地孔。建议委托生产厂家生产，配套厂家需要在高强度水泥电杆身安装预埋件(在生产水泥杆时已预埋好，预埋件与杆身主钢筋有焊接)。另外，横担和爬梯在起吊电杆本体前，先在电杆上安装好，然后整体吊装，一次就位成功。

5)组立杆身前，需准备好C15混凝土，待杆身就位正确后，将混凝土浇入基坑(转角杆和终端杆需按照设计要求留好预偏)，浇完后，静置2 h后才能放松吊绳，撤去吊机。

6)架设线路前，转角杆和终端杆需打临时拉线，临时拉线须待主杆现浇混凝土养护期满后才能撤销。

5 结语

该新型高强度水泥电杆在佛山市顺德区10 kV线路上已应用多年，可以满足城镇工业园区配电线路大负荷输、配送的要求，解决了城镇道路架设线路遇到的地下管网交错复杂和通道狭窄的问题，具有广泛的应用前景。

责任编辑李思文

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.

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TP 183

：B

陈高英 (1968-)，男，高级工程师，主要从事线路施工等方面的研究。

2014-12-22