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安徽电力线路设计：配网架空电力线路设计的特点
发布时间：2023年10月08日 来源：天科电力 浏览次数：本人自参加工作以来，一直在电力设计院主要从事主网35kV-220kV高压架空输电线路设计工作。从今年开始，转换角色，从事配网10kV及以下线路的设计，结合自已做的几个施工图设计，安徽电力线路设计工程师谈一下自已对水泥杆配电线路设计的认识。
1、配网线路的组成
高压输电线路与低压配网线路外观上有很大的不同，高压主要使用桁架铁塔，配网大量使用混凝土电杆及辅助拉线系统，配网线路一般不架设避雷线。
配网线路一般由导线，绝缘子，横担及配套铁附件，混凝土杆，拉线，底盘，卡盘等组成。以带拉线直线单杆为例，其组成如下图所示：
1）导线：
一般情况下可选用裸导线，用于林区和城镇等可选用绝缘导线，导线分带钢芯和不带钢芯两种情况。
2）绝缘子：
常用绝缘子有针式绝缘子、悬式绝缘子、碟式绝缘子、瓷横担绝缘子、柱式绝缘子。
3）横担：
角钢制品，分单角钢横担和组合角钢横担。
4）拉线：
常用GJ-50、GJ-70，GJ-100镀锌钢绞线，单拉线或双拉线组成，配合拉盘使用。
（小编注：根据GB/T 1179-2017中，钢绞线采用JG1A、JG2A、JG3A、JG4A、JG5A加钢绞线截面，如GJ-100在国标中采用JG1A-100 GB/T 1179-2017；在YB/T 5004-2012中，镀锌钢绞线采用结构-公称直径-抗拉强度-镀锌层级别，如GJ-100在冶金行业标准中采用1×19-13.0-1670-B-YB/T 5004-2012）
5）混凝土杆：
按外形分为锥形杆、等径杆和方杆；按配筋形式分为普通混凝土杆，预应力杆和部分预应力杆；锥形杆、等径杆根据开裂检验荷载分为A、B、C…K、L、M…等系列，按地质情况配合底、卡盘使用。
2、简要设计步骤
1）确定导线型号
选择的依据就是线路输送容量，根据载流量确定导线截面，根据气象条件和地形条件确定导线型号。风力大，覆冰厚，档距大，高差大等特殊情况要考虑使用带钢芯导线，选择导线截面积不宜过小。
2）确定线路走径
配网线路大多数为短线路，靠近负荷中心，但受村庄，厂房的影响也大，这些因素都要考虑，然后确定影响小，路径短，占地小，容易实施的路径方案。
3）选用标准设计杆型
网省公司为提高设计、评审效率，方便物资招标、采购、加工、施工和运行维护，推行标准化设计，设计工作开始之前要熟悉标准设计各模块的设计成果，根据本地区的气象条件和导线型号，选择合适的标准设计。有以下几个方面需要考虑。
（a）选用合适的杆高，以10kV线路为例，在最大弧垂情况下，人口密集地区应使导线对地高度大于6.5米，与路面垂直距离大于7.0米，至跨越电力线和弱电线路大于2.0米，与建筑物和树木的最小垂直距离不小于3.0米。假设杆头高度0.6米，弧垂2.0米，埋地部分应至少为电杆全高的1/6，跨路杆的地面以上高度至少应为7+2+0.6=9.6米，全高应大于9.6*6/5=11.52米，可以选用12米电杆。
（b）根据档距与弧垂大小选用合适的横担长度，弧垂越大，所需要的线间距离越大，《66kV及以下架空电力线路设计规范》（GB50061-2010）7.0.3对线间距离有相关的规定。南网标准设计按档距是否大于120米分为两个设计系列，分别为小档距系列，大档距系列，套用相应的设计标准。
4）确定导线的安全系数
规范规定，导线或地线的最大使用张力不应大于绞线瞬时破坏张力的40%，即安全系数应大于2.5。根据弧垂公式，弧垂f=K*L2，弧垂与档距成平方关系，小档距对弧垂的影响相对较小，模版K值K=γ/8σ，弧垂与张力成反比，影响相对较小，结合配网线路大多靠近居民区、人员密集场所的情况，推荐小档距线路导线采用较大的安全系数，放松导线张力，也达到减小导线纵向荷载，减少耐张杆塔投资的目的。
5）设计拉线
电杆为细长结构，电杆的结构特点决定了它的承力性能有局限性，配网线路的一个突出的特点就是由于混凝土杆不能承担过高的弯矩而大量的使用拉线，拉线分为转角拉线，终端拉线，防风拉线等类型，通过拉线达到平衡线路纵向拉力的目的，拉线应采用钢绞线，安全系数按设计规范8.2.5条规定取值。
3、绝缘子的选择
10kV线路直线杆一般采用针式绝缘子和柱式绝缘子，耐张杆使用悬式绝缘子组成的耐张绝缘子串。400V线路直线杆和小转角杆采用碟式绝缘子，耐张杆使用悬式绝缘子或碟式绝缘子。
4、底、卡盘的设计
底盘和卡盘均有相应的标准设计，根据地质情况，计算确定需不需要选用以及选择多大的底、卡盘。
5、设计需要注意的问题
1）配网线路零件多，特别是铁附件种类较多，需要首先加以熟悉。
2）标准设计对铁塔的选用给的信息比较详细，注意不要超条件使用，水平荷载，垂直荷载，转角度数，导线张力等均要校验。配网经过地区走廊情况如何，是否开阔，根开大小受限情况应重视。
3）树线矛盾问题，在城区，线路走廊与绿化树木相冲突，需要使用绝缘导线，采用较高杆塔。
4）较长的耐张段，应按设计规范12.0.4条的规定，每10基应设置1基加强型直线杆塔，或者直接设置为耐张杆塔。
5）大档距线路的相间距离，应按设计规范7.0.3条进行校验。
6、水泥杆相关知识
1）锥度
我国规范《环形混凝土电杆》GB/T 4623规定锥形杆的锥度为1/75，是指电杆长度每增加75mm，直径增加1mm。
2）梢径
指电杆顶部的直径，常见有150mm、190mm、230mm。
3）组装杆
指由多根混凝土杆组装在一起使用的电杆，有法兰连接杆和焊接组装杆。
1、配网线路的组成
高压输电线路与低压配网线路外观上有很大的不同，高压主要使用桁架铁塔，配网大量使用混凝土电杆及辅助拉线系统，配网线路一般不架设避雷线。
配网线路一般由导线，绝缘子，横担及配套铁附件，混凝土杆，拉线，底盘，卡盘等组成。以带拉线直线单杆为例，其组成如下图所示：
1）导线：
一般情况下可选用裸导线，用于林区和城镇等可选用绝缘导线，导线分带钢芯和不带钢芯两种情况。
2）绝缘子：
常用绝缘子有针式绝缘子、悬式绝缘子、碟式绝缘子、瓷横担绝缘子、柱式绝缘子。
3）横担：
角钢制品，分单角钢横担和组合角钢横担。
4）拉线：
常用GJ-50、GJ-70，GJ-100镀锌钢绞线，单拉线或双拉线组成，配合拉盘使用。
（小编注：根据GB/T 1179-2017中，钢绞线采用JG1A、JG2A、JG3A、JG4A、JG5A加钢绞线截面，如GJ-100在国标中采用JG1A-100 GB/T 1179-2017；在YB/T 5004-2012中，镀锌钢绞线采用结构-公称直径-抗拉强度-镀锌层级别，如GJ-100在冶金行业标准中采用1×19-13.0-1670-B-YB/T 5004-2012）
5）混凝土杆：
按外形分为锥形杆、等径杆和方杆；按配筋形式分为普通混凝土杆，预应力杆和部分预应力杆；锥形杆、等径杆根据开裂检验荷载分为A、B、C…K、L、M…等系列，按地质情况配合底、卡盘使用。
2、简要设计步骤
1）确定导线型号
选择的依据就是线路输送容量，根据载流量确定导线截面，根据气象条件和地形条件确定导线型号。风力大，覆冰厚，档距大，高差大等特殊情况要考虑使用带钢芯导线，选择导线截面积不宜过小。
2）确定线路走径
配网线路大多数为短线路，靠近负荷中心，但受村庄，厂房的影响也大，这些因素都要考虑，然后确定影响小，路径短，占地小，容易实施的路径方案。
3）选用标准设计杆型
网省公司为提高设计、评审效率，方便物资招标、采购、加工、施工和运行维护，推行标准化设计，设计工作开始之前要熟悉标准设计各模块的设计成果，根据本地区的气象条件和导线型号，选择合适的标准设计。有以下几个方面需要考虑。
（a）选用合适的杆高，以10kV线路为例，在最大弧垂情况下，人口密集地区应使导线对地高度大于6.5米，与路面垂直距离大于7.0米，至跨越电力线和弱电线路大于2.0米，与建筑物和树木的最小垂直距离不小于3.0米。假设杆头高度0.6米，弧垂2.0米，埋地部分应至少为电杆全高的1/6，跨路杆的地面以上高度至少应为7+2+0.6=9.6米，全高应大于9.6*6/5=11.52米，可以选用12米电杆。
（b）根据档距与弧垂大小选用合适的横担长度，弧垂越大，所需要的线间距离越大，《66kV及以下架空电力线路设计规范》（GB50061-2010）7.0.3对线间距离有相关的规定。南网标准设计按档距是否大于120米分为两个设计系列，分别为小档距系列，大档距系列，套用相应的设计标准。
4）确定导线的安全系数
规范规定，导线或地线的最大使用张力不应大于绞线瞬时破坏张力的40%，即安全系数应大于2.5。根据弧垂公式，弧垂f=K*L2，弧垂与档距成平方关系，小档距对弧垂的影响相对较小，模版K值K=γ/8σ，弧垂与张力成反比，影响相对较小，结合配网线路大多靠近居民区、人员密集场所的情况，推荐小档距线路导线采用较大的安全系数，放松导线张力，也达到减小导线纵向荷载，减少耐张杆塔投资的目的。
5）设计拉线
电杆为细长结构，电杆的结构特点决定了它的承力性能有局限性，配网线路的一个突出的特点就是由于混凝土杆不能承担过高的弯矩而大量的使用拉线，拉线分为转角拉线，终端拉线，防风拉线等类型，通过拉线达到平衡线路纵向拉力的目的，拉线应采用钢绞线，安全系数按设计规范8.2.5条规定取值。
3、绝缘子的选择
10kV线路直线杆一般采用针式绝缘子和柱式绝缘子，耐张杆使用悬式绝缘子组成的耐张绝缘子串。400V线路直线杆和小转角杆采用碟式绝缘子，耐张杆使用悬式绝缘子或碟式绝缘子。
4、底、卡盘的设计
底盘和卡盘均有相应的标准设计，根据地质情况，计算确定需不需要选用以及选择多大的底、卡盘。
5、设计需要注意的问题
1）配网线路零件多，特别是铁附件种类较多，需要首先加以熟悉。
2）标准设计对铁塔的选用给的信息比较详细，注意不要超条件使用，水平荷载，垂直荷载，转角度数，导线张力等均要校验。配网经过地区走廊情况如何，是否开阔，根开大小受限情况应重视。
3）树线矛盾问题，在城区，线路走廊与绿化树木相冲突，需要使用绝缘导线，采用较高杆塔。
4）较长的耐张段，应按设计规范12.0.4条的规定，每10基应设置1基加强型直线杆塔，或者直接设置为耐张杆塔。
5）大档距线路的相间距离，应按设计规范7.0.3条进行校验。
6、水泥杆相关知识
1）锥度
我国规范《环形混凝土电杆》GB/T 4623规定锥形杆的锥度为1/75，是指电杆长度每增加75mm，直径增加1mm。
2）梢径
指电杆顶部的直径，常见有150mm、190mm、230mm。
3）组装杆
指由多根混凝土杆组装在一起使用的电杆，有法兰连接杆和焊接组装杆。
