山区地形电杆拉线的设计和施工计算

(严水才  浙江省江山供电局)

摘要：本文针对10kV配电线路工程新建与改造过程中，在山区地形为保证架空线路工程电杆拉线满足设计要求，并为保证施工的安全性和总体美观出发，提出相应的设计及施工计算方法。

本市地处三省交界地，地形属山区丘陵，而靠近南部地区，部分地形是高山大岭。本人所参加的多条农网10kV配电线路的勘测设计中,虽部分已采用了铁塔方式架设，但由于配电线路档距相对较小,为了节省投资，对绝大多数相对地势不是很高，施工条件不是特别恶劣的山区,采用带有拉线的水泥杆仍有极大的价值。对于此类线路杆塔,由于山区地形的起伏变化，拉线基础的位置需相应延伸或缩短，定位较困难，而拉线和拉线棒长度也要相应变化。因此在设计中如果不能较为准确的计及此种变化的影响，就会造成材料不能合理利用。而拉线基础在分坑测量中不能较为准确的定位，也会影响到线路的施工质量和美观，出现较多的返工现象。

一　有关的拉线安装规定

1、拉线盘的埋设深度和方向，应符合设计要求。拉线棒与拉线盘应垂直，其外露地面部分的长度应为500～700mm。         
2、拉线分坑测量时要按杆型图进行准确计算拉线坑距离。拉线安装后对地平面夹角与设计值的允许偏差，对10kV及以下架空电力线路不应大于3°；特殊地段应符合设计要求。
3、拉线应根据电杆的受力情况装设,施工工艺应整齐、紧密、美观。拉线与电杆的夹角宜采用45°，如受地形限制，可适当减少，但不应小于30°。
4、承力拉线应与线路方向的中心线对正；分角拉线应与线路分角线方向对正；防风拉线应与线路方向垂直。
5、拉线断头处与拉线主线应固定可靠，线夹处露出的尾线长度为300～500mm,尾线回头后与本线应扎牢。
6、郊区配电线路连续直线杆超过10基时，宜适当装设防风拉线。
二　拉线和拉线棒长度的设计计算
以两侧设防风拉线的单柱电杆为例，说明山区地形变化对拉线基础的位置和拉线长度的影响。
如图1，两侧拉线对称分布在杆的上山坡侧和下山坡侧，且与线路方向垂直。假定b，β，α1,α2,H0，Ht(α1＜β)为已知
b—拉线悬挂点与拉线抱箍中心的水平距离，m
β—拉线与地平面的夹角
α1-下山坡侧的坡度角
α2-上山坡侧的坡度角
H0—拉线抱箍距杆位地平面垂直高度，m
Ht—拉线盘埋深，m

1、下山坡侧拉线计算

从图中可得             

a—拉线延伸和杆中心的交点与拉线悬挂点距离，m　
H1—拉线延伸和杆中心的交点与拉线抱箍的垂直距离，m
由

得：                                                  ①

                                                          ②

由  

得：                                                       ③

                                              ④

l1—下山坡侧拉线悬挂点与拉线棒出土处的距离，m
l3—下山坡侧拉线盘中心与拉线棒出土处的距离，m
λ1—下山坡侧杆位与拉线棒出土处的距离，m
λ3—下山坡侧拉线棒出土处与拉线盘中心桩的距离，m
2、同理计算上山坡拉线

可得：                     ⑤

                               ⑥ 

                                        ⑦

                            ⑧ 

l2—上山坡侧拉线悬挂点与拉线棒出土处的距离，m
l4—上山坡侧拉线盘中心与拉线棒出土处的距离，m
λ2—上山坡侧杆位与拉线棒出土处的距离，m
λ4—上山坡侧拉线棒出土处与拉线盘中心桩的距离，m
对与电杆在同一平面内只有一侧拉线（包括耐张杆拉线）的情况可分别参照上述有关公式进行计算。
例：已知b=0.15m，H0=7.4m，Ht=1.5m，分别计算在β=60°，a 1=α2=0°（平地）；β=60°，α1=α2=30°；β=60°，α1=α2=20°；β=45°,α1=α2=20°；β=45°，α1=α2=0°（平地）几种情况下的l1—l4、λ1—λ4。
计算结果见表1、表2。
上述公式计算出来的长度l1、l2，实际应减去UT型线夹、楔型线夹长度和拉线棒露出地面的长度，再加上两头尾线长度，才是所需拉线下料长度。公式计算出来的长度l3、l4，应加上拉线棒露出地面的长度才是实际拉线棒长度。但以表1、表2中的l1—l4代替相应拉线、拉线棒长度对下面的分析结果并无影响。

表1　下山坡拉线、拉线棒长度计算结果

通过表1中几种情况的比较并结合公式①—④，可以得出：
 
(1)在拉线与地平面夹角一定的情况下，坡度角越大，所需拉线、拉线棒越长，杆位与拉线棒出土处、拉线盘中心桩的距离越远，因此与现场经验公式求出的拉线长度相差越大；
(2) 在坡度角一定的情况下，拉线与地平面夹角越小，所需拉线、拉线棒越长，杆位与拉线棒出土处、拉线盘中心桩的距离越远。
应用：向对杆有斜下坡的方向做拉线，如按平地计算拉线长度，就会不够长，拉线棒则会露土过短，有的甚至不会出土。而且坡度越大，相差越多。因此设计时就要适当增加钢绞线重量，否则会造成材料估算不足，拉线棒也要相应加长。

表2　　上山坡拉线、拉线棒长度计算结果

通过表2中几种情况的比较并结合公式⑤—⑧，可以得出： 
(1)在拉线与地平面夹角一定的情况下，坡度角越大，所需拉线、拉线棒越短，而与现场经验公式求出的拉线长度相差越大；
(2)在拉线与地平面夹角一定的情况下，坡度角越大（满足α2≤90°-β），杆位与拉线棒出土处、拉线盘中心桩的距离越近；
(3)在坡度角一定的情况下，拉线与地平面夹角越小,杆位与拉线棒出土处、拉线盘中心桩的距离越远；
(4)在坡度角一定（满足α2≤90°-β）的情况下，拉线与地平面夹角越小,所需拉线、拉线棒越长。
应用：向对杆有斜上坡的方向做拉线，如按平地计算拉线长度，就会过长而浪费材料，拉线棒则会露土过多，既不美观又增加了施工难度。因此设计时就要适当减少钢绞线重量，拉线棒也要相应缩短以满足拉线安装要求。
通过以上比较可知，一方面在定杆位时，应选择平坦的地形以方便施工和材料的统一估算。另一方面若杆位定好后，在选择拉线与地平面的夹角时应考虑到：如果拉线与地平面的夹角较大，就少占田地，节约材料，但拉线受力增大，势必要提高拉线装置的规格，而且增加了杆塔下压力，不利于杆塔安全；反之情况则相反。因此需要综合考虑两方面因素以合理选择拉线与地平面的夹角。一般对直线杆，采用电杆拉线与地平面夹角为60°；对耐张杆和转角杆，采用电杆拉线与地平面夹角为45°。
三　线路拉线的施工定位
为了分析问题方便,上节对拉线的计算是在假定坡度变化均匀,即α1,α2不变的情况下得出的结果。但由于现场地形变化不一，实际数据与上述计算结果会有所差别，因此如何选择有效的方法，以做到快速、准确的定位拉线位置，成为拉线分坑的关键。
对带有拉线的电杆进行拉线分坑，一般均能运用全站仪、三棱镜、皮尺等工具按照已知确定的数据和有关公式进行准确定位。但对大多数坡度不是很大的地形，可运用下面一种简单易行的方法：逐渐接近法。
需要工具为：皮尺、花杆、计算器。
如图2(a)所示，第一步计算出a1=H ctgβ=(H0+H1)ctgβ，然后以杆位O为基准点，用皮尺从O点在拉线平面内水平量取a1距离，得到C1点，再在C1点立花杆,并使花杆竖直（实际分坑时，上述两项一起进行，可用花杆固定皮尺，并设人员指挥皮尺和花杆分别在水平和竖直方向，同时在拉线平面内），得到地面投影点O1，量得b1长度。第二步计算出a2= b1ctgβ，然后以O1为基准点，按上

述方法，得到基准点O2，量得b2长度。同样计算a3、a4…，并量得b3、b4…长度。一直当bn（一般不超过四步）足够小时，如bn≤0.2m时，再从On沿斜坡方向直接量取距离an+1=(1.1～2.0)bnctgβ（坡度较大时取上限值，坡度较小时取下限值）,得到的基准点0n+1就是拉线棒出土处位置。如图2(b),第一步若取a1= (H0+H1+Ht)ctgβ，同样可找到拉线盘中心桩的位置。
注意事项，如图3（a）(b)所示:第一步若往上山坡侧量取a1时，则花杆可竖下山坡侧基准点O，并找到O1点。并始终遵循以下原则：本基准点若在上一基准点上方，如O1点，则接下来一步应往电杆方向量取(即缩短)长度a2，竖花杆找到O2； 本基准点若在上一基准点下方，则在本基准点竖花杆，往外延伸相应长度找到下一基准点。并在最后一步时沿斜坡方向直接延伸或缩短距离an+1=(0.7～

述方法，得到基准点O2，量得b2长度。同样计算a3、a4…，并量得b3、b4…长度。一直当bn（一般不超过四步）足够小时，如bn≤0.2m时，再从On沿斜坡方向直接量取距离an+1=(1.1～2.0)bnctgβ（坡度较大时取上限值，坡度较小时取下限值）,得到的基准点0n+1就是拉线棒出土处位置。如图2(b),第一步若取a1= (H0+H1+Ht)ctgβ，同样可找到拉线盘中心桩的位置。
注意事项，如图3（a）(b)所示:第一步若往上山坡侧量取a1时，则花杆可竖下山坡侧基准点O，并找到O1点。并始终遵循以下原则：本基准点若在上一基准点上方，如O1点，则接下来一步应往电杆方向量取(即缩短)长度a2，竖花杆找到O2； 本基准点若在上一基准点下方，则在本基准点竖花杆，往外延伸相应长度找到下一基准点。并在最后一步时沿斜坡方向直接延伸或缩短距离an+1=(0.7～

0.9)bnctgβ（坡度较大时取下限值，坡度较小时取上限值）,得到拉线棒出土处位置或拉线盘中心桩的位置。

此外如图4，本方法对阶梯形田地同样适用，只需在最后一步时直接延伸或缩短距离bn，即得到拉线棒出土处位置或拉线盘中心桩的位置。
上面介绍的方法，最后一步由于取近似值，与理论数据稍有差别，但由于β范围一定,因此差别极小，能够满足设计误差要求。而且使用本方法，对那些能通过间接测量方法得到拉线方向的杆位，既可减少仪器的架设和搬运次数，也能在几基杆位同时进行拉线分坑，节省了大量时间。
四　结束语
农网改造虽已完成,但改造过程中所积累的一些设计和施工方面的经验以及所总结的方法，对今后线路的建设与改造，仍具有实用意义。

五  参考文献
架空配电线路设计技术规程 SDJ 206—87
电气装置安装工程35kV及以下架空电力线路施工及验收规范    GB 50173—92