20千伏線路轉(zhuǎn)角桿研究

  在我國(guó)配電架空線路上，普遍采用錐度為1/75，梢徑為Φ190-230毫米鋼筋混凝土單桿，主要在許用彎矩較小的線路直線桿上使用，線路轉(zhuǎn)角桿由于要承擔(dān)導(dǎo)線的張力、自重和風(fēng)荷載，桿身許用彎矩隨著線路轉(zhuǎn)角而增大，一般采用鐵塔、鋼桿、帶拉線水泥桿三種形式，采用鐵塔、鋼桿價(jià)格高，而帶拉線混凝土桿占地面積大、影響行人通行，不利于環(huán)境美化，常規(guī)的鋼筋混凝土桿強(qiáng)度值偏低、可選擇余地小。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電負(fù)荷攀升，線路導(dǎo)線越來(lái)越粗，線路通道越來(lái)越少，鋼筋混凝土桿作為配電線路上主力桿型品種，研制新形式、新品種、高承載能力的高強(qiáng)度鋼筋混凝土桿型已成為必然。

  配電架空線路上使用高強(qiáng)度混凝土轉(zhuǎn)角桿，不僅可降低耗鋼量，還可以減小占地面積，混凝土桿其抗腐蝕性能要優(yōu)于鐵塔和鋼桿，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便，高強(qiáng)度混凝土轉(zhuǎn)角桿設(shè)計(jì)研究是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，全面建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型電網(wǎng)的具體舉措，符合全壽命周期設(shè)計(jì)理念，在我國(guó)配網(wǎng)建設(shè)中具有廣闊的應(yīng)用前景 。

  一、混凝土電桿設(shè)計(jì)

  主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程規(guī)范

  《66kV及以下架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50061-2010）

  《電力規(guī)程高壓送線路設(shè)計(jì)手冊(cè)》（東北電力設(shè)計(jì)院）

  《輸變電鋼管結(jié)構(gòu)制造技術(shù)條件》(DL/T 646-2012)

  《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010-2010)

  《環(huán)形混凝土電桿》(GB/T4623-2006)

  《架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》(DL/T 5154-2012)

  二、轉(zhuǎn)角桿設(shè)計(jì)使用條件

  根據(jù)導(dǎo)線布置形式分雙回路垂直布置、雙回路三角布置；

  適用導(dǎo)線:LGJ-240/30、 JKLYJ-10/240及以下   安全系數(shù)取8

  轉(zhuǎn)角桿的分類:30°轉(zhuǎn)角桿，60°轉(zhuǎn)角桿，90°轉(zhuǎn)角桿；

  使用檔矩:水平檔距為60m、垂直檔距為80米

  氣象條件：華東Ⅱ級(jí)

  三、高強(qiáng)度鋼筋混凝土桿設(shè)計(jì)

  依據(jù) 《架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》 DL/T5154-2012, 因?qū)Ь€布置不同對(duì)荷載取最大值計(jì)算總彎矩，計(jì)算時(shí)需考慮附加彎矩的影響，計(jì)算總彎矩的標(biāo)準(zhǔn)值乘1.15得最終計(jì)算的電桿根部彎矩的標(biāo)準(zhǔn)值，部分轉(zhuǎn)角桿根部許用彎矩標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值見(jiàn)下表

  部分預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土桿有著較好的抗裂、抗剪、抗彎性能，填補(bǔ)了普通非預(yù)應(yīng)力直線桿和轉(zhuǎn)角鋼管桿之間的空缺，減少了鋼管桿在線路中的使用，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。

  部份預(yù)應(yīng)力電桿合理的利用了預(yù)應(yīng)力鋼筋施加預(yù)應(yīng)力后對(duì)砼桿段增強(qiáng)了抗裂和抗撓性能，可以有效的控制砼桿段受荷載后產(chǎn)生的橫向裂縫，提高砼桿段的剛度和彈性。非預(yù)應(yīng)力鋼筋則很好的彌補(bǔ)了砼桿段的抗拉彎矩。所以設(shè)計(jì)要求預(yù)應(yīng)力鋼筋選用Dt級(jí)（五級(jí)鋼筋）高強(qiáng)度、低松馳合金鋼棒，抗拉強(qiáng)度≥1420N/mm2。制造工藝以設(shè)置鋼圈、錨固張拉技術(shù)等。非預(yù)應(yīng)力鋼筋宜選用強(qiáng)度高，焊接性能好的 “C”級(jí)螺紋鋼筋。

  水泥選用高標(biāo)號(hào)普通硅酸鹽水泥

  在部份預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度砼電桿制造技術(shù)中，高標(biāo)號(hào)砼起到很重要的作用，高標(biāo)號(hào)砼可以增強(qiáng)張拉后預(yù)應(yīng)力鋼筋的握裹力，減少預(yù)應(yīng)力張拉值的損失，改善桿段外表的光潔度，控制桿段荷載后產(chǎn)生的裂縫，提高桿段使用壽命。

  鋼箍接頭的焊接和法蘭盤(pán)制作加工要求

  部份預(yù)應(yīng)力桿的鋼箍接頭焊接時(shí)，除了按照有關(guān)規(guī)范焊接外，必須在電桿接頭處二側(cè)鋼箍的端部，采取有效的降溫措施，以防止預(yù)應(yīng)力鋼筋退火和鋼箍端部混凝土開(kāi)裂。為滿足道路改拓建、減少施工停電時(shí)間，設(shè)置根部法蘭，須滿足以下技術(shù)要求：

  根部用法蘭與基礎(chǔ)底腳螺絲連接，制造質(zhì)量要求均需符合GB/T4623-2006國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制造工藝要求：鋼圈、法蘭盤(pán)材質(zhì)：Q235。桿頂鋼圈需熱鍍鋅防腐處理，組裝連接后的桿段垂直度≤桿長(zhǎng)的0.15%，根部法蘭和鋼圈需做防腐處理，法蘭盤(pán)制作和焊接應(yīng)符合DL/T646-2006標(biāo)準(zhǔn)的要求。

  四、高強(qiáng)度混凝土桿型設(shè)計(jì)

  部分預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土電桿根部強(qiáng)度按《架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》 DL/T5154-2012中公式計(jì)算:

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  20千伏架空線路導(dǎo)線的線間矩離，按《66kV及以下架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)范》中公式計(jì)算要求確定,下表是部分20千伏雙回路桿型

  五、實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破

  在配電線路應(yīng)用高強(qiáng)度混凝土轉(zhuǎn)角桿，在這方面沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)可供參考，困難比較大，許多工作都從零起步，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外混凝土桿設(shè)計(jì)、加工標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范研究，深入對(duì)比分析中外設(shè)計(jì)理念、方法等方面的差異，相關(guān)技術(shù)人員重點(diǎn)解決桿段斷面構(gòu)造、高強(qiáng)鋼配比、法蘭連接、桿段錐度、離心速度等設(shè)計(jì)、加工關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)行了大量的對(duì)比試驗(yàn)，逐一確定最適合我國(guó)實(shí)際情況的材料。形成國(guó)內(nèi)首個(gè)高強(qiáng)度混凝土轉(zhuǎn)角桿設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化成果，形成高強(qiáng)度混凝土桿、法蘭、加工技術(shù)條件。這些細(xì)致的工作，為高強(qiáng)度混凝土桿在配電線路成功應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

  六、工程應(yīng)用驗(yàn)證

  通過(guò)工程實(shí)例應(yīng)用 20千伏混凝土轉(zhuǎn)角桿，強(qiáng)度達(dá)到鋼管桿和鐵塔的同樣要求，也同樣適用于10千伏配電線路，節(jié)省了可貴的鋼材資源，較好地落實(shí)了建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型配電網(wǎng)的理念。作為設(shè)計(jì)研究部門(mén)要轉(zhuǎn)變配電網(wǎng)發(fā)展方式，積極研究應(yīng)用新穎型桿，抗撓性優(yōu)于鋼管桿，采用部分預(yù)應(yīng)力能更好地發(fā)揮了混凝土的抗裂性、耐腐性能、延長(zhǎng)使用壽命、減少運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，根部用法蘭連接基礎(chǔ)施工方便，所需停電時(shí)間短，占地面積小，耗鋼量可節(jié)省約60%。

  高強(qiáng)度混凝土轉(zhuǎn)角桿的使用降低了資源消耗，符合節(jié)約創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，為節(jié)能減排保護(hù)環(huán)境起到了積極作用，達(dá)到了研究預(yù)期效果。在節(jié)能環(huán)保方面做出設(shè)計(jì)部門(mén)及生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)有的努力。