对沿海地区配电线路建设运维的思考和建议

●廖建良

对沿海地区配电线路建设运维的思考和建议

●廖建良

2003～2014年共有19个台风登陆我国南部区域（广东14个，海南5个），其中登陆时风力达到15级以上的有2006年登陆海南万宁的“达维”、2008年登陆广东阳江的“黑格比”、2013年登陆广东汕尾的“天兔”、2014年登陆海南文昌的“威马逊”。“威马逊”为自1949年有气象记录以来第二个以60米/秒超强台风级别登陆我国的台风，也是自1949年以来第十二个登陆我国3次的台风。

一、电网受台风影响概况

根据2014年有关资料，受台风的影响，2014年台风造成沿海某网区内220kV线路68条次、110kV线路17条次停电，造成1座220kV变电站和3座110kV变电站全站失压。

10kV及以下中低压线路是此次台风的重灾区，多处出现电杆倾斜、倒杆、断杆、断线、金具损坏、横担损坏等情况，其中，电杆倾斜、倒杆、断杆是此次受损类型最普遍的现象。此次台风共造成10kV电杆断杆645基，倾斜、倒杆共1167基，400V电杆断杆965基，倾斜、倒杆共651基；造成7537台配电变压器停运，约48.95万户停电。受此影响，该地区电网负荷大幅下降，日供电量比正常情况降幅超过50%。

二、网区内中低压线路受损情况调查及分析

此次台风过境，该网区港口区10kV以下配电线路受灾最为严重，现针对该港口区10kV配电线路倾斜、倒杆、断杆等方面受灾情况进行分析。

该网区港口区现有10kV配电线路共计57条，此次台风共造成46条线路受损停电，线路受损停电率高达80.7%，多处线路电杆倾斜、倒杆、折断，部分线路导线断线，绝缘子断裂、横担扭曲等。其中，受损的10kV中低压配电线路中又以10kV滨海支线损坏最为惨重，现以该线路为重点案例做简要分析。

（一）10kV滨海支线概况

该10kV线路于2013年7月竣工投运，设计采用双回同杆架设，共90基水泥杆（新建87基、利用原有电杆3基），导线采用LGJ-240/30型钢芯铝绞线，沿滨海公路北侧路基边缘一直往东架设，线路总长度为5.02km，其中，穿越铁路桥段G26-G27段约0.191km为电缆敷设，其余均为架空线路，长度为4.829km。

1.工程项目设计概况

（1）线路设计风速

经查阅该工程资料得知，该工程根据该地区气象台、站历年记录资料分析及《架空送电线路设计计算用气象条件区划》以及10kV架空线路标准设计气象组合的划分，设计最大风速取35m/s，符合设计要求。

（2）导线安全系数

经查阅该工程资料得知，该工程导线安全系数参考南方电网标设推荐采用的安全系数值，导线设计安全系数取值为8.0，符合标设要求。

（3）杆塔设计情况

经查阅该工程资料得知，该工程杆塔按双回路设计，全线均采用水泥杆，共计87基，其中，双回直线杆共65基，双回转角杆、双回终端杆共20基（详见表1）。

表1中87基水泥电杆分别按15m普通杆（86基）、18m普通杆（1基）进行设计，15m普通杆原设计配筋为：上段14Φ14，下段18Φ18；18m普通杆原设计配筋为：上段16Φ18，下段18Φ18。

该工程水泥杆属于框招物资，根据配筋情况，选用物资系统提供的15m、18m普通杆弯矩值分别为75kn.m和68.25kn.m。根据该工程电杆物资招标情况，对应框招水泥杆型号表，查15m、18m普通杆弯矩值分别为75kn.m和68.25kn.m时所对应的电杆配筋为：15m普通杆（上段：14φ18，下段：18φ18），18m普通杆（上段：14φ14，下段：14φ16），已满足《66kV及以下架空电力线路设计规范》(GB50061-2010)、《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T5154-2002)、《环形钢筋混凝土电杆》GB396-1994)等规程规范的要求。

（4）档距设计情况

经查阅该工程资料，原设计15m、18m普通杆代表档距为65m，水平档距、垂直档距分别为80m、120m。该工程实际最大代表档距为62m，最大水平档距、最大垂直档距分别为65m、82m，均符合杆塔使用条件要求。

（5）杆塔基础设计情况

经查阅该工程资料得知，原设计考虑该线路位于港口滨海区，风速较大，而部分线路沿滨海公路路基边缘立杆架线，受现场环境条件限制，无法装设防风拉线，故水泥杆采用深埋设计处理：15m杆埋深为3.1m，18m杆埋深为3.4m，符合设计规程规范要求。

综合上述工程项目设计资料情况，原设计风速、导线安全系数、杆塔选型、杆塔基础、档距等线路参数均符合相关标准设计技术及相关规程规范要求。

2.现场倒杆、断杆情况

表1　杆塔一览表

经统计，该线路电杆总数90基（新建87基），受损电杆共64基，占新建电杆73.6%。

3.倒杆原因分析

根据现场调查情况，结合原设计资料进行分析，造成该10kV线路电杆倾斜、倒杆、断杆原因分析如下：

（1）从设计方面分析

1）实际最大风速超过最大设计风速

据当地气象站实测离地10m高2min平均最大风速资料可知：该地区最大风速值为气象观测站观测到的37.2m/s（12级），3s瞬时极大风速高达52.2m/s。10kV滨海支线离台风中心约14.8km，处于海岸线边缘，风力集中，风速较大。按台风中心10级风圈半径范围估算，该线路沿线瞬时极大风速估计高达42m/s，根据《电力工程气象勘测技术规程》（DL/T5158-2012）时距换算关系系数表，按网区内距换算公式：Y=0.793X +4.710，将该气象观测站实测离地10m高2min平均最大风速值换算成离地10m高10min平均最大风速值得38.02m/s，已超过设计最大风速值35m/s。按《架空输电线路气象条件区划技术研究报告》（2010年8月），沿海地区气象站2分钟平均最大风速序列与自记10分钟平均最大风速序列建立距换算公式：Y=1.1321X+1.1265，将该气象观测站实测离地10m高2min平均最大风速值换算成离地10m高10min平均最大风速值得48.7m/s，已大大超过该工程设计最大风速值35m/s，是造成该线路大量电杆倾斜、倒杆、断杆的主要因素。

2）电杆基础土质抗倾覆能力不足

该线路沿滨海公路建设，部分地段为削峰推土，部分为填海造路，沿线土质大多为粉细砂土以及回填素土，其承载力特征值分别为120kPa和90kPa，小于普通粘土200kPa，在暴风雨的侵蚀下饱和液化，造成电杆基础土质松软，抗倾覆承载力、摩擦力不足，是造成部分电杆倾斜、倒杆的次要因素。

3）该线路杆塔设计未使用铁塔

因受典型造价控制要求，该线路设计时未考虑使用铁塔配合，线路抗风能力未得到进一步加强，是造成部分电杆倾斜、倒杆的次要因素。

4）直线杆未装设防风拉线

由于该线路沿滨海公路路基架设，受地理位置限制，无法装设防风拉线，线路抗风能力未得到进一步加强，是造成部分电杆倾斜、倒杆的次要因素。

（2）从物资材料方面分析

电杆配筋截面过小。根据现场对6基断杆钢筋进行实测，只有1基水泥杆（15#杆）的配筋按框招物资（上段：14φ18+下段：18φ18）生产，其余5基电杆上段配筋直径均为φ4.8，下段配筋直径均为φ6，不满足设计要求，致使电杆弯矩严重偏小，在台风作用下最终造成电杆折断，是电杆折断的主要因素。

（3）从施工（工艺）质量方面分析

1）电杆基础抗倾覆能力不足

原设计考虑该线路位于滨海区，风速较大，水泥杆的埋深按深埋设计：15m杆埋深为3.1m，18m杆埋深为3.4m。一方面现场施工过程中受一些客观条件限制，实际大部分电杆埋深均不满足设计要求（15m杆下段为6m，按设计要求下段露头应为2.9m）;另一方面，电杆施工工艺不到位，立杆后，杆坑回填原地取土，回填土中夹杂草皮、树枝等，且回填土夯实不够规范，加上部分杆位土质为粉细砂土，抗倾覆能力不足，在台风暴雨作用下造成电杆倾斜、倒杆。

2）电杆未装设卡盘

抢修现场拔出的部分断杆均未发现按设计要求装设卡盘，使电杆抗倾覆能力减弱，是电杆倾斜、倒杆的次要因素。

（二）该港口区其他既有10kV线路断杆情况

根据调查数据得知，该港口区大部分旧线路断杆的电杆均为既有的10kV预应力电杆。

在相同区域且地质相似的10kV滨海Ⅰ、Ⅱ线在此次台风中未发生任何倾斜或倒杆现象，现以该线路为例做对比分析。

1.10kV905滨海线简要概况

该线路于2008年10月竣工投运，线路沿临海公路、滨海公路以及吹沙填海形成的二号公路边缘架设，线路总长度为7.484km，其中变电站出线及跨越江采用电缆敷设，长度共为1.655km，其余段均为架空线路，长度为5.829km。该线路架空部分采用双回同杆架设，导线型号为LGJ-240/30，全线杆塔数量为117基，其中27基转角（含终端杆）采用15m或18m大拔梢杆，其余90基直线均采用15m或18m普通杆。

2.未倒杆原因分析

根据现场调查情况，结合原设计资料分析，该线路在此次台风中未发生任何倾斜或倒杆现象原因主要有以下几个方面。

（1）从设计方面分析

1）设计风速

经查阅该线路设计资料得知，该线路设计风速按标准设计取值为35m/s，已满足规程规范要求。

2）电杆基础设计

该线路主要经过的临海公路、二号公路大部分为填海造路，电杆基础设计采用装设底盘、卡盘形式，15m杆、18m杆埋深按设计取值分别为2.5m、2.8m，已满足规程规范要求。

3）杆塔设计

同样受到网区典型造价控制要求，该线路在设计时，在转角、终端处考虑使用大拔梢杆加拉线的设计方式，全线使用的是普通杆、大拔梢杆。其中，15m、18m普通杆配筋：上段14φ14，下段18φ18；18m大拔梢杆配筋：上段18φ18，中段20φ22，下段24φ22，杆塔设计满足规程规范要求。

4）直线杆加装防风拉线

该线路电杆在滨海公路段根据地形条件有选择的加装两组防风拉线，在二号路段每隔3～4基直线杆加装两组防风拉线，进一步提高了线路抗风能力。

（2）从施工（工艺）质量方面分析

1）电杆埋深

经现场调查核实，线路Ⅱ的15m杆、18m杆的埋深均按不小于2.5m、2.8m进行施工，满足设计要求。

2）电杆底盘、卡盘装设

根据相关资料，该线路施工时已按设计要求装设底盘和卡盘，提高了电杆抗倾覆能力（倒杆线路与未倒杆线路部分杆塔装设防风拉线及埋深情况详见表2）。

3.其他线路防风措施

该网区2014年防风加固项目共有8个分项工程，地理位置、环境、地质条件均与上述2回线路类似。为提高线路的抗风能力，该工程把部分10kV线路水泥电杆改造为钢管杆或自立式铁塔，部分直线杆加装两组防风拉线，经调查，改造后的线路均未发生杆塔倾斜、倒杆现象。

（三）分析对比及结论

通过以上调查分析，10kV滨海支线设计风速未预计抗台风、未采用铁塔且未设有防风拉线，现场部分电杆采用预应力水泥杆，且电杆配筋以及电杆施工埋深不满足设计要求，对比10kV滨海Ⅰ、Ⅱ线及其他未倒杆线路，该部分线路在设计过程中考虑了铁塔与水泥电杆结合使用及装设防风拉线，电杆配筋及电杆埋深均能满足设计要求，因此在9号超强台风中该部分线路未发生任一基电杆倾斜、倒杆、折断情况。

综上所述，为确保沿海地区配电线路安全稳定运行，一是从设计方面提高设计最大风速、采用部分铁塔以及减少预应力电杆的使用，直线普通电杆适当装设防风拉线，采用混凝土基础护墩等加强线路的抗风能力；二是从物资材料方面把关，加强监造工作，防止不合格设备材料渗入到基建工程中；三是从施工方面把关，监理、设代、建设方加强现场施工质量监督，把好竣工验收关，杜绝不合格工程投入运行。

三、暴露问题

沿海地区使用预应力电杆，该类型电杆在受台风冲击时，抗弯力矩超过其本身极限值后易折断倒杆，且电杆配筋属于隐蔽部分，不易检验，降低水泥杆配筋截面，以小代大，以次充好，都将会导致水泥杆抗弯矩偏小，达不到设计要求，在大风作用下往往会出现断裂现象，危及安全。

标准设计最大风速为35m/s，而本次台风最大瞬时风速高达42m/s（10m高)，沿海地区每年受台风影响严重，标准设计最大风速不能更好适应网区要求。

表2　装设防风拉线及埋深情况对比

设计因受造价控制，按标准设计典型造价进行，全线均采用钢筋混凝土电杆，故线路抗强风能力不足。

施工单位不严格按设计要求施工，如电杆埋深没达到设计要求，不按设计要求装设卡盘等。

监理单位工作不到位，未严格要求施工单位按设计要求施工。

竣工验收工作把关不严，导致施工不合格的工程投入运行。

四、防范措施及建议

（一）设计方面

（1）建议提高抗风设计标准值，即将距海岸线10km范围内的线路抗风设计值提高至40m/s，市区部分提高至35m/s。

（2）建议提高设计标准要求，沿海地区配网线路每隔4～5基杆设置1基铁塔，在淤泥土质及回填土等不良地质条件地带考虑全线铁塔设计，在地形受限制地带采用混凝土墩加强，在容易受风地段采取防风加固措施。

（3）合理选择线路通道。建议沿海易受风地区架空线路走廊应位于地形背风、地质稳定地带，线路通道尽可能降低海拔高程，避开风口、垭口、迎风坡面等地形。

（4）严格控制线路档距，合理设置耐张段长度。建议单回路线路档距，沿海地区城镇应控制在50m以内，郊区空旷地带控制在70m以内。同杆多回路线路档距应根据实际情况进一步缩小。沿海地区配电线路耐张段长度建议控制在500米以内。

（5）缩小装设防风拉线的杆塔间隔基数。根据《10kv及以下架空配电线路设计技术规程》（DL/T5220-2005）的规定，“空旷地区配电线路连续直线杆超过10基时，宜装设防风拉线”，对沿海易受台风袭击地区，应缩小装设防风拉线的杆塔间隔基数，建议每隔2～4基装设一组防风拉线。

（6）加大电缆线路的使用。对沿海易受台风袭击地区，有条件的，应加大电缆线路的使用。

（7）对于线路更换导线改造项目，应对原有电杆强度进行验算，同步改造原线路档距、耐张段长度，以满足设计要求。

（二）施工方面

1.施工单位必须严格按设计要求进行施工，监理单位加强施工现场监督管理，竣工验收必须严格仔细。

2.施工单位对于现场与原设计条件不符时，必须办理变更申请，并经设计核实出具变更方案后施工，不得擅作主张，随意施工。

3.施工单位对于电杆、横担、金具等材料的领料出库，必须严格依照设计要求认真核对，并做好相关取证，以备核查。在电杆运输、施工过程中须严格按相关规范进行。

（三）物资方面建议

1.核查该水泥杆生产厂家，并排查近3年来该厂家所提供的水泥杆使用情况，清理出合格供应商范围，确保电杆供货质量。

2.加强物资验收把关管理，加强监造工作，防止不合格设备材料流入基建工程中。

3.沿海地区尽量少用预应力杆，特别是主干线部分，建议采用普通水泥杆。

4.水泥杆出厂时在杆身上清晰的印制厂家名称、杆型、配筋、日期等主要参数。

（四）建设方管理方面

1.沿海区域对耐张段较长的线路进行抗风评估，采取加固措施，如装设防风拉线或更换为直线耐张铁塔等。

2.严格把好建设质量管控关。施工单位必须严格按设计要求进行施工，监理单位加强施工现场监督管理，竣工验收必须严格仔细。

（作者单位：钦州供电局）