汪世健 張子靈 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司句容市供電分公司

配電塔－線體系建造中通常采用的建筑材料有鋼材和混凝土等，鋼材雖然不具備混凝土的復雜成分，但是在鋼材生產(chǎn)加工的過程會對構件本身造成不確定的缺陷如雜渣和裂隙等，這使得實際工程中鋼材的材料特性取值并不是唯一確定的值，而是在其規(guī)范標準值左右一定范圍內(nèi)浮動。配電塔－線體系的穩(wěn)定安全運行對社會發(fā)展的重要性顯而易見，所以在其發(fā)生嚴重破壞致倒塌現(xiàn)象時將產(chǎn)生巨大損失與危害。因此有必要在充分考慮材料主要參數(shù)的可變性的條件下對配電塔－線體系進行倒塌分析。

一、臺風對10kV配網(wǎng)線路的影響

我國南部的沿海區(qū)域多屬于熱帶氣旋多發(fā)的氣候性區(qū)域，在進行10kV配電線路的安裝時，就需要達到更高的區(qū)域性質量標準。如在廣東省內(nèi)恩平市的橫陂鎮(zhèn)，有著21km長的海岸線，具有典型的亞熱帶季風氣候特性，臺風發(fā)生的概率極高，常年經(jīng)受多次臺風的襲擊，每次都會造成大量的電力線路跳閘等事故，使人們正常的生活和工作秩序都被打亂，限制了當?shù)氐慕?jīng)濟和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。對配電線路的故障進行深入分析后還能夠發(fā)現(xiàn)，除了受到臺風的破壞性影響之外，與配電架空線路的抗風能力不足也有著很大的相關性。在臺風的影響下，配電線路經(jīng)常會發(fā)生跳閘、斷線、倒桿等現(xiàn)象。部分配電線路在設計或安裝過程中，就存在一定程度的質量問題，導致電桿的設計風速無法達到實際的風速要求，再加上其他施工期間的質量問題，強降雨后還會產(chǎn)生泥石流等災害。線路跳閘通常是由于配電線路的設計風速不達標所引起的，強大的風力使導線的位置產(chǎn)生了偏移，導線之間將會產(chǎn)生影響形成放電現(xiàn)象，以及沒有將導線附近的樹障進行徹底的清理，使樹障成為導線偏移的影響因素。斷線通常是由于沒有掌控合理的導線距離所引起的，當部分電線的風速影響過強，就會導致斷線的發(fā)生。臺風對配電線路的電網(wǎng)和電網(wǎng)電壓等級之間的影響都較大，通過大量的跳閘事故數(shù)據(jù)的分析能夠發(fā)現(xiàn)，10~220kV的線路跳閘頻率較高，而10kV的配電線路最多。導致這種情況發(fā)生的主要原因就在于10kV配電線路的防風措施嚴重不足，其次是泥石流的產(chǎn)生導致電桿基礎被破壞，以及樹枝或廣告牌等物體使電線被偏移或壓斷等。如果電桿設置在水田區(qū)域，還需要對電桿進行更加嚴格的加固措施，否則電桿長期在水田中浸泡，地基會逐漸松軟，導致倒桿的發(fā)生。

二、關于多大風地區(qū)10kV配電線路的風災成因分析

導致常年多大風地區(qū)10kV配電線路易形成風災，其成因既有來自自然方面的，也有來自人為方面的。具體來看，主要有以下這些方面：第一，大風自身風力大于配電線路的風載荷標準；大風特有的載荷特點，這是形成架空線路風災的一個主要原因，由于大風在運行過程中常產(chǎn)生瞬時風速大于線路桿塔最大防風設計標準，致使配電線路桿塔無法抗拒此風力，而引起10kV配電線路出現(xiàn)跳閘、線路斷線等故障；此外，大風來臨之前常會出現(xiàn)某些極端惡劣天氣，這也是造成10kV配電線路易受風力影響的一個因素。第二，某些配電線路設計標準不高或電力設施出現(xiàn)老化，難以抵抗較大風力的影響；特別是碰到風力較大的大風天氣，那些設計標準較低、運行年限較長的配電線路，因防風能力低，自然就更易形成風災；此外，在我國東部沿海地區(qū)，所處環(huán)境因常年鹽密值較大，致使配電線路的金屬部件易受氧化腐蝕而加快老化，若未能及時予以更換防護，一遇大風天氣，就極易產(chǎn)生線路故障。第三，桿塔自身質量較低；桿塔是架空導線的重要支撐載體，在配電線路建設中的需求量極大，這些桿塔來自不同廠家，這些廠家桿塔生產(chǎn)技術及所生產(chǎn)桿塔質量無法做到統(tǒng)一管控，致使部分新入網(wǎng)桿塔可能存在制造質量問題，再加上施工過程中，若未能按標準進行施工，也極易出現(xiàn)桿塔施工質量不良，所有這些問題的存在，都會大大削弱10kV配電線路的防風抗風能力。第四，防風運行維護工作做得不好；在大風預警后和大風來臨前，未能有效完成特巡特護，以至大風來臨后對配電線路帶來較大危害。

三、風荷載作用下配電線電塔對邊坡穩(wěn)定性影響

配電線電塔在自然狀況下，主要受到風荷載和纜線拉力的影響，對邊坡破壞方式的主要影響是通過配電線電塔的樁基將自重、風荷載和纜線拉力傳遞到土體中，再將力轉化為影響邊坡破壞方式的滑動力矩或抗滑力矩，并進一步根據(jù)應力狀況影響土體性質，進而對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。由于力是通過配電線電塔樁基傳遞到土體中的，配電線所受的纜線拉力，風荷載及自身自重可以用樁基所受的水平向分力和豎向分力來代替。與不考慮風荷載的情況相對比，風荷載作用下樁基受力在樁底所產(chǎn)生的塑性區(qū)范圍與形狀不同。

四、配網(wǎng)線路的防風措施

（一）采用套筒式的混凝土基礎設計

由于套筒式的混凝土基礎不需要支模板，施工難度比普通的電桿基礎低，能夠提升施工效率，而且對于地質條件相對較差的區(qū)域，套筒式的混凝土基礎開挖面積相對較小，可以進一步減小施工影響。從套筒式混凝土基礎的施工技術來說，內(nèi)套筒中預留了立桿使用的孔洞，所以在立桿時可以把水泥桿放到內(nèi)套筒里，然后再注入中砂填充空隙，內(nèi)套筒最頂面僅50mm左右的地方是用混凝土的砂漿密封的。在更換電桿時，可以只把表層的砂漿鑿開，就可以進行后期的維護操作。

（二）安裝防風拉線

在直線桿中安裝防風拉線是提高架空電力線路防風能力的主要措施，對于具備安裝防風拉線的直線桿來說，在對其進行防風加固時，應該首先選擇安裝防風拉線的方式進行加固處理。直線桿需要滿足《10kV直線桿防風拉線配置表》中電桿強度、埋藏深度、安裝角度以及拉線型號等方面的要求。首先，應該使用鍍鋅鋼絞線作為拉線，確保拉線的截面≥50mm2，且電桿與拉線之間的夾角應在45°，最低不可以低于30°。其次，對于橫穿道路或者跨越的拉線來說，應確保其對路面中心的垂直距離＞6m，且拉線棒的直徑應≥16mm。最后，應該根據(jù)《附件1：10kV直線桿防風拉線配置表》中的要求選擇防風拉線的接盤，并將楔形線夾安裝到橫擔裝置最下方的抱箍中。

（三）采用微地形氣象條件的工程設計

針對各類微地形區(qū)域，需要結合地區(qū)的自身氣象條件特點來制定不同的技術方案。比如在容易受到臺風、大風等氣象災害襲擊的地區(qū)，在線路設計階段就應該考慮風口地形的影響。在氣流的抬升隘口和大陸的沿海風口，風速一般為10m/s，而在背風側的標準則達到35m/s，所以在設計線路時，需要考慮在檔距大的區(qū)域增加電桿數(shù)目以縮小檔距，同時還可以通過增加橫桿的長度、增加導線之間的距離、延長防風的拉線等操作來降低微地形地區(qū)氣象條件帶來的不利影響。

（四）使用加強版的絕緣子

使用加強版的絕緣子對預防斷線、倒桿故障具有重要作用，一旦瓷橫擔位置剪切螺栓被剪斷，可能導致該裝置整體出現(xiàn)旋轉或傾斜，威脅線路、周邊設施及居民的安全。因此，技術人員應選擇加強版的絕緣子，并有效利用其孔洞，保障固定螺栓和剪切螺栓分開安裝，且安裝在不同孔洞內(nèi)，有效降低導線拉力對電桿的影響，此法對提高電桿的可靠性與安全性具有重要作用。

（五）使用高強度的水泥電桿

如果10kV架空電力線路的直線檔距離長度以及耐張段均符合綜合加固標準，則應以耐張段作為基礎單位，充分地考慮現(xiàn)場的實際情況，對每一個基礎直線桿安裝防風拉線，在不具備防風拉線時，則須通過使用高強度電桿配置的方式，確保電桿的埋藏深度、強度等基礎配置能夠滿足《各種風速條件下10kV直線電桿強度與基礎配置表》中的要求。

（六）使用埋藏深度淺、底板大的鐵塔基礎

鐵塔基礎是防風加固的關鍵設施，特別是針對地質較為松軟的地區(qū)，埋藏深度不宜過深，同時還應具有大底板的鐵塔基礎設施，可提高10kV電力線路的抗性能力，增大防風指數(shù)，避免倒桿現(xiàn)象的出現(xiàn)。針對濕地、沙灘、淤泥等地區(qū)，同樣十分適用這種設計，其具有強大的基礎承載能力，對提升電桿的穩(wěn)定性起到了關鍵作用。

（七）采用配網(wǎng)的電力線路納入電力遠動系統(tǒng)設計

將配網(wǎng)的電力線路納入電力遠動系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)對所有故障點的遠程監(jiān)控，進而從根本上解決可能出現(xiàn)的故障問題。此外，還可以協(xié)助有關部門對電力線路運行情況的實時掌控，提高電力管理的效率，避免盲管現(xiàn)象，增強供電的可靠性。當大風天氣出現(xiàn)時，電力線路可能會出現(xiàn)故障，電力遠動系統(tǒng)能夠準確、迅速地排查故障出現(xiàn)的位置，從而在最短的時間內(nèi)開展有針對性的維修處理，進而縮短停電的時間，增加供電的可靠性。

五、結束語

（1）在選定的源自配電塔體構件的不確定性參數(shù)中，令結構的倒塌臨界風速變化最敏感的參數(shù)是材料的屈服強度，其余不確定參數(shù)按敏感程度大小排序依次是鋼管半徑、鋼管厚度、彈性模量和泊松比。（2）LHS方法面對復雜結構同樣具備適用性，不僅減少樣本數(shù)量節(jié)約分析時間，而且分層抽樣出的參數(shù)樣本在概率上依然服從原本的分布類型，所以LHS方法可以在提高效率的同時保證分析的準確性。（3）對考慮了結構參數(shù)不確定性而生成的模型進行風致倒塌計算時，其易損性明顯低于確定性模型的計算結果。因為進行LHS抽樣時鋼材的屈服強度樣本多大于標準值，這使得不確定模型的結構抗倒塌能力增強，降低了結構易損性。