浅谈雷州半岛台风地区10KV中压线路的防风加固及应急对策

浅谈雷州半岛台风地区10KV中压线路的防风加固及应急对策

冯锋天

（湛江徐闻供电局）

摘要：雷州半岛属广东省海地区，是台风灾害多发地区，一年不低于5-6个台风。每次台风的登陆都是对供电线路的一次考验，也让登陆地区的供电局高度紧张。而事实上10KV架空线路在防范台风灾害方面确实存在薄弱的地方，进而提出了个人相对应的防风加固技术。针对强台风时常引发大规模的断线、断杆、倒塔和引起其它设备受损，全面提高架空配电线路抵御风灾的能力，切实做好10KV配网架空线路的防风加固工作，因此有必要对新建及已运行的10kV配网架空线路方面提出更高更切合实际的设计要求和对已运行线路进行技术改造，提高其抗风能力，切实为我国的经济发展和人民群众在重大灾害面前的用电稳定做出贡献。

关键词：台风灾害；10KV架空线路；防风加固；改造措施

前言

雷州半岛地处祖国大陆南端的沿海，物产丰富。但常年受西太平洋形成台风的影响，自2013年以来，在广东省登陆并造成剧烈影响的台风有9个，其中热带风暴1个：2014年的“海贝思”，登陆风速9级，达23m/s；强热带风暴1个：2013年的“温比亚”，登陆时风速11级，达30m/s；台风3个：2014年的“海鸥”，登陆风速13级，达40m/s；2015年的“杜鹃”，登陆风速12级，达35m/s；2015年的“莲花”，登陆风速12级，达35m/s；强台风2个：2013年的“尤特”，登陆风速14级，达到了42m/s；2013年的“天兔”，登陆风速15级，达到了48m/s。近年影响特别大、破坏力特别强的就有2014年7月18在海南文昌、湛江徐闻、广西防城港相继登陆的的17级超强台风“威马逊”，达60m/s.是41年来登陆雷州半岛最强破坏力最大的台风，登陆点仅徐闻就断杆倒杆5700多条高低压电杆，就是县城区都连续六天没有电，由于全县性断电，移动基站发电机又没有备那么多，也造成移动手机一个星期内都没有信号。对政府及供电局指挥抗灾抢险带来许多不便。仅徐闻县广东电网就投入1280多人前后抢修二十天左右才全县恢复供电，电力财产损失差不多六千多万。

近年来，受厄尔尼诺现象造成的气候反常影响，广东沿海地区多次遭受台风灾害的侵袭，恶劣天气的频发给沿海地区的10KV架空线路造成惨重的破坏与损失，供电部门也需要投入大量的人力物力不计成本进行灾后的复电抢修工作，极大地影响了供电的可靠性，也不符合经济效益，因此，提高10KV架空线路的抗风能力是有效解决该问题的途径和提高供电可靠性必段要解决的问题。

1台风灾害对10KV架空线路的影响

从上面的数据可以看出，近年来在广东登陆的台风，普遍存在风速级别高、破坏力强、倒杆断杆较多，停电时间比较多、损失重大的特点，要提高线路的防风能力来应对其带来的破坏，降低台风正面登陆袭击时造成的损失，就得先了解台风灾害发生时，会对10KV架空线路造成哪些方面的影响。

1.1自然灾害直接造成的影响

10KV架空线路涵盖了电杆、铁塔、导线、金具、绝缘子、变压器、真空开关、隔离刀闸，这些设备都直接架设在露天环境中，因此当台风灾害天气发生时，架空线路的设备都会受到直接侵袭而受损。台风灾害发生时会产生风速每秒几十米的强风，并伴随着强降雨和雷暴等次生灾害气象，而其中雷暴与强风对架空设备的直接影响最大。

运行中的架空线路设备安装位置较高且带有电流，架设在农田、山道等空旷地区的设备容易成为雷击的目标，防止雷击一直以来都是架空线路运行的一个重要课题，架空线路上必须安装足够的避雷器或过电压保护器来保护设备不受到雷击破坏。

强风对10KV配电架空线路造成巨大破坏，主要表现在导线受到强烈的横向风力时，产生的剧烈摇摆和晃动，现加上现在的导线的线径比较大，普遍不低于120mm²，导致电杆承受不住其张力而拦腰折断，而断杆倒杆最多的情况就是同杆架设的线路。位于农田、河川边、海边等土质较为松软的电杆则会整体倾斜，进而导致接连的电杆发生折断串倒，造成杆上设备损毁及变压器台架倾斜或倒塌。抢修时需要重新拔出和树立新电杆，由于在台风灾害过后这些地区变得泥泞，车辆器械等难以进入抢修现场，而且还存在灾后电力物资短暂性的欠缺，这些原因造成10KV架空线路灾后复电抢修需要花费大量时间与人力的主要原因。

1.2外部环境间接造成的影响

台风灾害发生时往往伴随着各种次生灾害，大雨会导致河川、水库、湖泊、鱼塘等水位上涨，以及持续强降雨低洼地带的水流冲击，这些地区的土质往往也比较松软，容易出现堤坝崩塌、水土流失的情况；而在山区往往会出现泥石流冲击、大树倾倒等现象，位于这些地形周围的杆塔往往也会因地形的变化而产生倾斜、倾倒、基础受损等情况导致设备故障。位于国道、省道等道路两侧的杆塔，所处位置也比较空旷，旁边往往种植着绿化或自然生长的树木，台风灾害发生时，树木、广告牌等倾倒、铁皮屋掀翻飞走，都有可能导致压倒电杆、割断导线等情况的发生。在台风达到一定的风速以后，大树会被吹倒或者连根拔起，大树倾倒砸倒在线路上造成连片断杆倒杆，或者就是强烈舞动的枝条把线路刮断。

2配网线路过往建设方法及存在问题

2.1配网线路以往建设方法

配网线路过往的建设方法可以概括为：“强度低、密度小”。水泥杆基础主要有自然土、卡盘和大石基础等建造方式，其抗倾覆能力差，水泥杆为普通环形拨稍水泥杆，杆身承载力弯矩仅有15kn.m，铁塔主材单薄，塔基础为柔性台阶基础，基础小而浅；线路档距普遍在60米左右，耐张段长度有的达到2千米。加上施工不规范等原因，线路抗风等级最多20m/s。各方面的指标不能满足目前台风频繁登陆的雷州半岛地区，需要提高电网中架空线路抗风加固的设计标准以提高抗风抗险能力，保证在台风袭击下电网正常持续供电的要求。

2.2存在的问题

2.2.1铁塔及钢管杆使用的少，造成抗风能力差；

2.2.2没有普遍使用高强度电杆或者使用低于80kN.m以上的比较少，造成风速达到一定速度以后电杆载荷不够；

2.2.3电杆埋深按抗风标准不够，也没有浇注电杆基础工业或者安装底盘和卡盘，造成电杆容易倾大量倒杆和倾；

2.2.4大的耐张转角没有使用铁塔或钢管杆，载荷不足；

2.2.5线路档距大，耐张段长，防风能力差；

2.2.6自然土和卡盘基础抗倾覆力不足；

2.2.7电杆老化严重、有裂纹或配筋裸露易断杆；

2.2.8SC-210型全瓷横担防风强度差，固定螺栓容易锈蚀把瓷横担胀爆；

2.2.9针式绝缘子（P-20T/P-20M）雷击受损较多；

2.2.10台区没有浇注水泥基础，强台风时容易倒或倾斜。

3针对地理环境及台风的特点，项目实施过程采用的措施

3.1适当使用铁塔及钢管杆

由于铁塔或钢管杆有很好的抗风能力，所以在新线路设计中应当普遍合使用，特别是大转角和同杆架设线路中。例如灾后对比检验J414型、J412型铁塔、L2-J-50钢管杆抗风能力非常强。

3.2档距和耐张段的要求

适当缩小微气象及微地形区域配电线路的档距及耐张段长度，10千伏架空线路档距不宜大于50m，耐张段长度不应大于400m。避免大范围串倒事故发生，对档距超过100米的线路中加插电杆，缩短档距，改造落后设备，提高抗风能力。

3.3杆塔基础的选型要求

无法打拉线的水泥杆基础采用套筒型或者四方型混凝土基础。在沿海地区由于土质多为冲积层淤泥，土质差，通常内陆使用的自然土基础和卡盘等方法无法提供足够抗倾覆弯矩。套筒混凝土基础由内外套筒组成，中间浇筑混土，使用外套筒是在开挖基础时防止淤泥塌方，同时也保持原状土，提高抗倾覆弯矩，内套筒是预留立杆用的中间孔洞，立杆时将水泥杆放入内套筒中，同时将中间的空隙全部填充中砂，内套筒的最顶面约5厘米处用混凝土砂浆密封，这样做的好处是当需要更换电杆时，只需将表层砂浆凿开就可将电杆拨出更换，便于以后维护。

在丘陵山地段线路钢塔分体基础采用掏挖式基础，可充分利用原状土的承载力，混凝土用量、钢材用量及土石方量均较少，施工工艺简单，在减少水土流失，保护环境等方面效果好。

在水田等地段塔位基础础采用台阶式基础，为适应容易塌方的沿海冲积层淤泥土质，重新设计基础埋深在2.5米左右。台阶式基础其主要优点节省材料，降低工程造价，对无地下水或部分有地下水的地质较好地段采用。

3.3杆塔的选型要求

应当根据受力情况及位置使用60kN.m、80kN.m、100kN.m加强型电杆，满足安全距离时尽量降低杆塔高度，有地方的电杆宜加装防风拉线。直线杆采用“人”字拉线，每隔5基采用“四”方拉线，转角或耐张杆除按照受力方向安装拉线外，在内角及外角方向同时加装固定拉线，提高抗倾覆能力，并且考虑风口、山顶线路宜以铁塔为主。

3.4导线、金具的选型要求

在直线杆推广使用加强型的胶装式陶瓷横担绝缘子SQ-210，当发生导线断线时，胶装式陶瓷横担带有铁头金属附件，附件上有一大一小两个孔，大孔供安装固定螺栓用，小孔安装剪切螺栓，当发生导线断线时，瓷横担的剪切螺栓被剪断，瓷横担沿固定螺栓旋转90o，从而减小对电杆的拉力，减少倒杆的风险。修复时只要换掉被剪切的螺栓就可以了，复电比较容易。同时相对普通线路绝缘子来说，瓷横担的绝缘距离与爬电距离比较大，50%全波冲击闪络电压和干、湿工频闪络电压较高，有效减少雷击跳闸次数。

沿海地区导线推荐使用铝包钢绞线。在沿海地区，由于潮汐、光照使得灰尘中含有大量盐分，导线同时受高温、高湿、高盐灰的影响，其使用环境比内陆恶劣，普通的钢芯铝绞线中的钢绞线承受导线主要拉力，当钢绞线被腐蚀生锈时便容易引发断线事故，而且由于钢绞线位于导线内层，从外表不容易发现里面情况，更加增大了运行的风险。铝包钢线是一种将铝连续均匀包覆在钢芯上的双金属线，它兼有导电性能好，耐腐蚀，高频传输性能好以及钢的强度高等优点。铝包钢芯铝绞线是将铝包钢线作加强芯和铝线绞合在一起的绞线，与普通钢芯铝绞线相比，导体重量轻5%，载流量提高2-3%；电力损耗减少4-6%；使用寿命长，而且不增加任何架设费用。它广泛适用于输电线路用导线，尤其是沿海地区，盐碱滩和三、四级污染工业区的输电线路和要求增大铝钢截面比的输配电线路用导线。

4具体设计时的发现及创新

4.1采用微气象划分工程设计气象条件

对于不同的微气象地区采用不同改造的方案，在大陆沿海风口或气流抬升隘口段设计风速提高到40m/s，背风侧设计风速为35m/s，川岛上设计风速为45m/s，风口或气流抬升隘口段设计风速提高到50m/s；对于原线路改造段采用在档距较大的地方加插电杆来减小档距，同时更换原电杆横担、绝缘子及增加防风拉线，对耐张段过长的线路增设耐张杆塔隔断。

4.2电杆基础采用套筒式或四方型混凝土基础

套筒式或四方型混泥土基础相比普通的水泥杆基础有以下优点：

（1）在地质较差的地域，可以减少电杆基础的开挖的面积，降低对当地农业生产的影响。

（2）在施工效率上大大提高，在普通电杆基础开挖时需要3-4人共同才能完成基础的，而套筒基础在施工开挖时不需要支模板，大大降低了施工工序的难度，提高了电杆基础施工的效率。

（3）套筒砼杆基础大大提高了在基础开挖及捣基础时的安全等级，在开挖时利用水泥套筒来防止塌方，保证施工人员的安全。

（4）内套筒预留立杆用的中间孔洞，立杆时将水泥杆放入内套筒中，同时将中间的空隙用中砂填充，内套筒的最顶面约50mm处用混凝土砂浆密封，这样做的好处是当需要更换电杆时，只需将表层砂浆凿开就可将电杆拨出更换，便于以后维护。

4.3铁塔基础采用大底板、埋深浅的基础

针对沿海地区以沙地、淤泥地为主的特点，在设计铁塔基础时以大底板基础、埋深浅的基础为优先考虑，该基础在沙地地段施工时可以有效的防止塌方和提高基础的抗倾覆能力，在淤泥地段可以有效的提高基础的承载力，避免出现基础下沉现象。

4.4电杆采用加强型电杆

加强型电杆有着良好的抗弯力矩，在大风工况能依靠自身的抗弯能力抵御台风通过导线对杆及台风直接对杆产生的弯矩，可不必对电杆加拉线来抗风，从而减少了线路青苗补偿的难度。

4.5绝缘子采用加强型绝缘子

加强型绝缘子有一大一小两个孔，大孔供安装固定螺栓用，小孔安装剪切螺栓，当发生导线断线时，瓷横担的剪切螺栓被剪断，瓷横担沿固定螺栓旋转90°，从而减小导线对电杆的拉力，减少倒杆的风险，有效的保护电杆。

5加强提高防风加固应急管理技术及抢修机制

如何提高电力企业应急抢修能力，道先要有一个应急抢修机制，这些年来广东电网建立了非常好和行之有效的台风应急抢修机制，并且不断总结这套机制予以完善。并且在相关供电局都有台风抢修预案。在每次台风来临之前都密切跟踪台风的路径及强度，关注当地气象部门、“三防办”发布的预警信息，调动各级应急响应。根据台风的强度预先组织好足够数量的抢修施工队伍、车辆、抢修机械，例如吊车、勾机，预先调动好抢修物资，并且跟相关电杆厂、变压器厂、线材厂提前打好招呼，做好有充足的抢修材料。其次需要购置足够数量的检测检修设备，这里面包括了故障的定位系统和短路故障的指示器等，通过这些检测检修设备的帮助，电力企业中的供电相关部门可以快速准确地确定维修位置，进行抢修，以缩短故障时间，提升管理水平。

（2）第一时间掌握各地区受灾情况，做好受灾情况分布图，及时做好调集抢修物资和装备，及抢修施工人员的调配；

（3）确保抢修安全，由于台风抢修过程中会有陆续部分线路不断恢复送电的，所以如何加强抢修过程中安全可控、抢修人员来自不同的地方，安全意识参差不齐，做好监管，所有参与队伍遵守《安规》和“十个规定动作”是项很重要的工作，也是在特别时期不可忽视的工作。持续加强规范和提高各专业应急抢险救援队伍的建设与管理，按照“专业化、规范化、标准化”建设专业应急队伍。

总结

如今，随着群众对供电可靠性的要求越来越高，以及在台风时保持供电对政府指挥抗灾得复产的重大的意义，“威马逊”台风移动就是因为基站断电和移动公司的发电车没有那么多，导致多天通讯中断，对指挥抗风复电带来非常的不便。如何更好地提高高低压线路的抗风能力，减少国家财产损失是现阶段需要研究的一个很重要的课题。周期性台风要采用科学有效的方法，以达到减少台风对电力线路的影响，唯有提高设计标准加强配网结构以增强抵御台风侵入的能力。架空电力线路防风加固技术重点在于防御、因地制宜、分级加固的原则，以全面提高架空电力线路抵抗台风的能力。针对差异化区域及地区的配网线路，特别是一级线路、二级线路，在配网指标的核心上给出更为深入的防风措施，在国家标准2010版配网规范的基础上提出更进一步的防风加强原则。

参考文献：

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