1.电杆的埋深
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1.电杆的埋深 电杆的埋深应按导线截面、导线数量、杆长、电杆埋设部分土质、并按当地气象条件来选择并验算。 一般地质下的电杆埋深为h=杆高的1/10 0.7m，但最少不能少于1.2m,最多不超过3m，带拉线的电杆埋深，最多不超过2m．在设计未作规定时，若埋深不能满足电杆安全运行要求时，应增设卡盘、底盘或拉线及拉线盘来增加电杆的抗倾覆力矩。 表1-1 配电线路电杆最小埋设深度 m 注： 1)电杆的埋深一般按电杆长度的1/10＋0.7m来计算； 2）遇有土松软较高等情况时，应做特殊处理； 3)变压器台的电杆在设计未作规定时，其埋设深度不应小于2m.。  2. 电杆的埋深校验 电杆在土壤中固定，当受到外力所引起的力矩作用时，电杆埋入地下部分就会围绕某一方向转动，但这一转动将被土壤侧面反作用力所产生的力矩抵消。但如果电杆埋深不够，则会由于其受外力作用而导致歪斜甚至倾斜。由此可见，电杆高度与埋深有直接关系。电杆越高，埋入土中部分就越深，抗倾覆力也就越大，相反就越少。 电杆埋深应满足的关系 式中： Mhp —— 电杆埋设深度可能承受的极限弯矩，kN▪m； M——计算所得的外力在电杆地面处产生的最大力矩；，kN▪m K —— 各种杆塔的稳定安全系数，如下表 表2-1 各种杆塔的稳定安全系数 不设卡盘时电杆埋深时，电杆埋深可能承受的极限力矩由下式求得： 式中： h——电杆埋入土中深度，m m——土壤反作用力的基本特性，如下表： 表2-2 土壤反作用力的基本特性 注：土境的安息角或称静止角 。当土境在自由堆积时,即在一定的自然倾斜面下保证土壤不再发生遍落現象，此时土壤的自然倾斜面与水平面所形成的倾斜坡角(ψ)叫做安息角(如下图)。 dcp —— 电杆埋设深度d的平均直径，m； Kop——单独系数，如下表 表2-3 单独系数 μ —— 常数，如下表 表2-3 μ常数 注：H为电杆上合成力矩作用点的高度，一般可按 M/（导线水平荷载 杆塔水平风荷载）计算 。 从上可知配电线路电杆的埋深先根据 L/10 0.7m 来确定 。然后根据下式来校核杆塔埋深： 根据以上计算当h≤ L/10 0.7m 时，电杆不设置卡盘满足要求，否则就需要增加卡盘、底盘、拉线来增加电杆的抗倾覆力矩。 上面的公式中除开计算所得的外力在电杆地面处产生的最大力矩M不知外其余我们都已知，下面我们介绍最大力矩M的估算方法。  3. 外力在电杆地面处产生的最大力矩M 3.1 导线的风荷载 根《66kV及以下架空电力线路设计规范》 （据GB 50061-2010）第8.1.2 条 风向与线路垂直情况的导线或地线风荷载的标准值计算公式知： PX=α ▪ μs ▪ （d 2b）▪Lv ▪ V2/1600 （kN） 式中： a —— 风荷载档距系数，应根据设计风速查 GB 50061-2010 表8.1.6 获得，如下表：
mS —— 风荷载体型系数，当d<17mm,取1.2；当d≥17mm,取1.1；覆冰时，取1.2。 d —— 导、地线计算外径之，m； b —— 覆冰厚度，无覆冰时为0，m； Lv —— 水平档距，m。 3.2 杆塔的风荷载 Ps=β ▪ μs ▪ μz ▪A ▪ V2/1600 （kN） 式中： β —— 风震系数，杆高总高不大于50m，取1，大于50米取1.2： mS —— 风荷载体型系数，取0.7。 mz —— 风荷载体高度变化系数，如下表：
A —— 杆塔结构件迎风面积的投影面积,m2。 v —— 风速，m/s。 3.3 转角电杆上导、地线角度张力及不平衡张力 3.3.1 角度荷载 Pj=(T1 T2 ) ▪sin(α/2)（kN） 3.3.2 不平衡张力 △T=(T1 -T2 ) ▪cos(α/2)（kN） 式中： T1 、T2 —— 杆塔前后侧导、地线张力，kN; α —— 线路转角。 水平荷重的结果是使电杆有发生倾斜的趋势（水平荷重对地面产生的弯矩应小于电杆允许的最大弯矩）。故外力在电杆地面处产生的最大力矩M为： M = ∑PX ▪ （hX h/3） Ps ▪ （hX H/2) ∑Pj ▪ （hX h/3） ∑△T ▪ （hX h/3） 注，考虑导、地线及杆塔扰度的影响一般提高10%，既按1.1M计。 式中： hX —— 各相导、地线挂点对地距离，m h —— 电杆埋入土中深度，m H——电杆全高，m 4. 计算应用实例
▲ 杆型埋深示意图 如上图（国网2016年10kV典设杆型图），一单回路无地线的10kV配电线路，导线采用 LGJ-240/30，电杆采用梢径Ø190混凝土电杆，杆高12m，坚硬潮湿土壤，电杆埋深1.9m(1/10 0.7m)，风速25m/s，档距为60m，请校核该杆无卡盘或拉线时埋深是否稳定。 计算工程如此： 因为为直线杆，正常运行时 外力在电杆地面处产生的最大力矩M，主要由水平风荷载产生的。 每相导线风荷载： PX=α ▪ μs ▪ （d 2b）▪Lv ▪ V2/1600 =0.85 × 1.1 × 0.0216 × 60 × 252 /1600 =0.4733 (kN) 注，导线直径为21.6mm，既0.0216m，其他查阅前面介绍公式中的说明,下同。 电杆的风荷载： Ps=β ▪ μs ▪ μz ▪A ▪ V2/1600 = 1 × 0.7 × 1 × [(0.19 0.19 (12-1.9)/75)×(12-1.9)/2] × 252 /1600 =0.7107 (kN) 注，A=(0.19 0.19 (12-1.9)/75)×(12-1.9)/2，既露土地面部分的（顶径 底径）×地面高度的一半。风荷载体高度变化系数小编按B类粗糙度，离地10m考虑。 电杆地面处产生的最大力矩M为： M = ∑PX ▪ （hX h/3） Ps ▪ （hX H/2) ∑Pj ▪ （hX h/3） ∑△T ▪ （hX h/3） = ∑PX ▪ （hX h/3） Ps ▪ （hX H/2) = 0.4733 × （12 - 1.9 1.9/3 ） 2 × 0.4733 × （12 - 1.9 - 0.8 1.9/3 ） 0.7107 ×（12 - 1.9 1.9/3 ） =18.2983 (kN ▪m) 考虑导、地线及杆塔扰度的影响一般提高10%，既按1.1 M = 20.1281 kN ▪m 计。 注，上导线与杆地面高度按(12 - 1.9) m，下导线地面高度按(12 - 1.9 -0.8 ) m，导线高度实际需要考虑绝缘子的影响，一般可以忽悠不计。 验算电杆需要埋深：
注： 电杆埋设深度d的平均直径dcp =（0.19 10.1/75 0.19 12/75）/2； 直线K查表2-1得1.5； H=M/（导线水平荷载 杆塔水平风荷载）=18.2983 /（3 × 0.4733 0.7107）≈9,H/h=9/1.9≈5,故查表2-4得μ=11.81； 根据坚硬潮湿土壤查2-2得m为7.63（得倾斜坡角45度）； h/dcp=1.9/[（0.19 10.1/75 0.19 12/75）/2]≈6，查表2-3得单独系数Kop为2.53。 根据以上计算，1.9 m > 1.77 m，故根据1/10 0.7m 选择的埋深满足要求，不需要设置卡盘或拉线等措施。 耐张杆计算根据小编前面介绍的《各种气象条件下导、地线应力的计算应用（状态方程式求解）》求出杆塔前后侧计算条件的应力后乘导、地线截面得前后张力，然后根据 3.3 求出角度荷载与不平衡张力可以求出相应校验的电杆需要埋深，如果埋深不足一般采用增加卡盘或拉线方式解决。拉线的相关知识小编原在《拉线盘选择和埋深计算 》、《配网线路中拉线型号选择和长度简易计算 》、《配网线路中拉线棒直径的简易计算 》介绍过，小编不在重复介绍，关于杆塔荷载小编在《10kV单回路直线电杆荷载计算实例》介绍过，关于电杆的一些基础知识小编在《环形混凝土电杆的技术要求、锥形杆直径及埋深计算》介绍过，更多的可以在公众号底部左侧的目录查阅。 根据前面部分配电工作者要求小编临时学习完成本专题，另外由于小编水平有限，且近十年未涉及配电工程，难免有不妥之处，恳请批评指正。 |
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