連續(xù)耐張段裝配式架線的工程實(shí)踐

丁自強(qiáng)，戚柏林，姚耀明，謝明法，汪國林

(1.紹興電力局，浙江省 紹興市 312000;2.浙江省電力公司，杭州市 310007;3.浙江省送變電工程公司，杭州市 310016)

0 引言

瀝匯—展望220 kV雙回輸電線路工程，選用特高強(qiáng)度鋼芯軟鋁絞線導(dǎo)線，瀝匯變至26號(hào)塔采用2×JLRT/EST-400/50(鋁股截面 T型)型導(dǎo)線，26號(hào)塔至展望變采用2×JLRZ/EST-400/50(鋁股截面Z型)型導(dǎo)線。2011年12月至2012年1月，選擇部分線路(4—8—9—11號(hào)塔、11—14—15號(hào)塔、44—48—49號(hào)塔，共計(jì)3個(gè)牽張段，36根導(dǎo)線)，進(jìn)行了連續(xù)耐張段裝配式架線施工，驗(yàn)證了耐張段導(dǎo)線長度計(jì)算和制造線長修正理論;采取的連續(xù)耐張段裝配式架線施工技術(shù)措施達(dá)到預(yù)期效果。連續(xù)耐張段裝配式架線施工方法減少了弧垂觀測、畫印、剪線和壓接等高空作業(yè)，不受外界雨霧天氣、風(fēng)力干擾，具有降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)、提高耐張線夾壓接質(zhì)量、提高工效和降低工程成本等優(yōu)點(diǎn)。

1 耐張段導(dǎo)線長度計(jì)算

1.1 導(dǎo)線基準(zhǔn)長度

架空輸電線路的導(dǎo)線張力、弧垂和線長隨著氣象和導(dǎo)線溫度變化而變化。一般情況，以導(dǎo)線溫度15℃，自重比載和張力25%RTS為已知條件(稱為基準(zhǔn)值參數(shù))，按懸鏈線方程［1］計(jì)算得出其他氣象工況的導(dǎo)線張力、弧垂和線長。由此，裝配式架線工程的線長應(yīng)當(dāng)以基準(zhǔn)值參數(shù)計(jì)算所得的線長為基準(zhǔn)長度，架線過程氣象和牽引力都不改變導(dǎo)線基準(zhǔn)長度。導(dǎo)線基準(zhǔn)長度按式(1)計(jì)算［2］。

式中:Li為導(dǎo)線基準(zhǔn)長度，m;li為掛線點(diǎn)間的水平距，m;Δhi為掛線點(diǎn)間高度差，m;H平為導(dǎo)線平溫張力，N;ω為導(dǎo)線單位重力，N/m。

1.2 耐張段導(dǎo)線長度

耐張段導(dǎo)線長度:耐張段內(nèi)各檔導(dǎo)線基準(zhǔn)長度之和，減去耐張絕緣子金具串長度、轉(zhuǎn)角塔撓度位移和導(dǎo)線塑蠕伸長等，按式(2)計(jì)算。

式中:L耐長為耐張段導(dǎo)線長，m;Li為導(dǎo)線基準(zhǔn)線長，m;l絕為耐張絕緣子金具串長度，m;l撓為轉(zhuǎn)角塔撓度位移，m;l塑為導(dǎo)線塑蠕伸長，m。

1.3 耐張絕緣子金具串長度

導(dǎo)線雙聯(lián)耐張絕緣子金具串長度:在現(xiàn)場按設(shè)計(jì)組裝圖要求進(jìn)行組裝，然后將整個(gè)雙聯(lián)耐張絕緣子金具串拉直，測量其掛點(diǎn)到耐張線夾鋼錨導(dǎo)線切割點(diǎn)的距離。導(dǎo)線在平溫張力25%RTS狀態(tài)時(shí)，耐張絕緣子金具串質(zhì)量引起的長度影響很小，可以忽略不計(jì)。

1.4 轉(zhuǎn)角塔撓度位移

角鋼桁架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角塔，撓度位移由螺栓孔隙位移和塔身外力撓度位移二者疊加，可按設(shè)計(jì)院提供的鐵塔平溫?fù)隙任灰迫≈?，或者取一個(gè)折中系數(shù)，按式(3)進(jìn)行計(jì)算。

式中:l撓為轉(zhuǎn)角塔撓度位移值，m;h線高為掛線點(diǎn)高度，m;θ為線路轉(zhuǎn)角，(°)。

1.5 塑蠕伸長

塑蠕伸長分別與導(dǎo)線運(yùn)行張力和作用力持續(xù)時(shí)間成正比函數(shù)關(guān)系，塑蠕伸長后，相對增加導(dǎo)線長度，同時(shí)增加導(dǎo)線弧度。根據(jù)特高強(qiáng)度鋼芯軟鋁線絞JLRZ/EST-400/50 蠕變特性測試［3］，在 15%RTS、25%RTS和35%RTS張力下的蠕變方程可以推算出10年(87 600 h)后的蠕變量分別為0.292、0.520、0.996 m/km，取0.520 m/km為修正值較合理。

2 導(dǎo)線制造定長計(jì)算

2.1 導(dǎo)線制造長度修正

基準(zhǔn)線長是導(dǎo)線在溫度15℃和張力25%RTS時(shí)的對應(yīng)值，導(dǎo)線制造時(shí)的溫度和張力與基準(zhǔn)值條件不一致。500型三段式絞線機(jī)，成品盤線與鋁線絞合在一個(gè)流水線上，其中設(shè)置恒張機(jī)。按式(4)進(jìn)行溫度修正，按式(5)進(jìn)行彈性伸長修正，導(dǎo)線定長計(jì)量值按式(6)計(jì)算。

式中:L定長為導(dǎo)線制造長度，m;Δl溫度為溫度伸長修正值，m;Δl張力為張力伸長修正值，m;α為導(dǎo)線綜合膨脹系數(shù)，10-6/℃;E為導(dǎo)線綜合彈性系數(shù)，MPa;t絞為絞線時(shí)溫度，℃;S為導(dǎo)線截面，mm2;H絞為絞線時(shí)恒張機(jī)張力，N;H平為平溫張力25%RTS，N。

導(dǎo)線計(jì)量時(shí)應(yīng)做好剪斷標(biāo)識(shí)(紅色)和附加標(biāo)識(shí)(藍(lán)色)，標(biāo)識(shí)用電工絞帶繞扎。剪斷標(biāo)識(shí)做上長度標(biāo)記，附加標(biāo)識(shí)在剪斷標(biāo)識(shí)的前后2～5 m，用以提醒剪斷位置出現(xiàn)，如圖1所示。

圖1 導(dǎo)線出廠標(biāo)識(shí)示意Fig.1 Wire’s factory identification

2.2 考慮計(jì)量誤差

采用LasserSpeed非接觸式激光測長儀，利用激光多普勒測速原理，測量導(dǎo)線長度，測量精度可高達(dá)±0.03%，測量系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 激光長度測量系統(tǒng)Fig.2 Length measuring system with laser

平溫弧垂計(jì)算式為

式中fi為平溫弧垂，m。

根據(jù)式(7)分析，在平溫和25%RTS張力下，線長誤差為0.03%時(shí)的線路弧垂變化結(jié)果見表1。

表1 計(jì)量誤差為0.03%時(shí)所對應(yīng)的導(dǎo)線弧垂變化Tab.1 Change of wire Sag under 0.03%measurement error

圖3 耐張線夾結(jié)構(gòu)Fig.3 Strain clamp structure

從表1可以看出所有檔距中導(dǎo)線弧垂誤差超過驗(yàn)收規(guī)范［4］±2.5%的要求。計(jì)量線長誤差具有隨機(jī)性，解決辦法是在耐張絕緣子中進(jìn)行長度彌補(bǔ)。

3 裝配式架線施工措施

3.1 耐張線夾改進(jìn)

耐張線夾跟隨走線板經(jīng)過放線滑車槽口，本工程中傳統(tǒng)的耐張線夾［5-7］無法使用。圖3是改進(jìn)設(shè)計(jì)的耐張線夾，它具有2個(gè)特點(diǎn):(1)主鋁管體是獨(dú)立圓管，沒有任何焊接件，引流管連于抱箍鋁體的半面，抱箍鋁體另半面是獨(dú)立體，用螺栓使抱箍鋁體夾住主鋁管;(2)導(dǎo)線在張力機(jī)出線后經(jīng)過鋼錨和鋁管壓接，以圓柱形狀通過放線滑車槽口。

3.2 設(shè)置長度調(diào)整板

圖4是耐張絕緣子金具串中設(shè)置的DB-12、PT-12長度調(diào)整板，可調(diào)幅度為±0.6 m以上［8］。當(dāng)耐張段長為2 km時(shí)，導(dǎo)線供貨誤差最大值為±0.6 m是在允許范圍內(nèi)?？紤]其他誤差(全站儀測量誤差、絕緣子金具結(jié)構(gòu)誤差)和耐張段較長時(shí)，可以再增加PT-12調(diào)整板。

圖4 耐張絕緣子串Fig.4 Strain insulator string

3.3 鋁管過滑車槽保護(hù)

裝配式架線特點(diǎn)是導(dǎo)線在張力場集中進(jìn)行耐張線夾地面壓接，如果裸露的鋁管直接穿越滑輪槽，會(huì)產(chǎn)生擠壓和受彎，因此必須設(shè)置鋁管鋼護(hù)套［9-10］。圖5為鋼護(hù)套結(jié)構(gòu)圖，用橡膠體制作圓錐頭，并將兩半圓件對稱夾裝于導(dǎo)線上，保護(hù)管體由鋼管加工制成，兩端部焊卡鐵，半圓件對稱夾住橡膠體和線夾鋼錨，鋼體固定接觸處纏繞黑膠布，使受力均勻。鋼套外面凹溝處綁扎鐵絲，使鋼體箍實(shí)。

圖5 鋼保護(hù)套Fig.5 Steel protective sleeve

4 施工實(shí)例

4.1 測量與計(jì)算

使用激光全站儀測量掛線點(diǎn)間距，棱鏡放置在掛線孔位置，全站儀置于地面。以同一回路、同相掛線眼孔為1組記錄數(shù)，用三角函數(shù)計(jì)算掛線眼孔之間水平距離和高差(直線塔應(yīng)減去懸垂絕緣子串長度)。然后進(jìn)行基準(zhǔn)線長計(jì)算，向?qū)Ь€生產(chǎn)廠家索取技術(shù)報(bào)告［3］，進(jìn)行導(dǎo)線制造定長計(jì)算。導(dǎo)線是2012年11月30日加工的，車間溫度為10℃，導(dǎo)線絞合過程盤線張力為10 kN。表2是44—48—49號(hào)塔連續(xù)耐張段導(dǎo)線長度計(jì)算結(jié)果。2012年12月15日，風(fēng)速為5 m/s，無冰，白天氣溫為5℃，瀝匯—展望220 kV雙回輸電線路工程44—48—49號(hào)塔連續(xù)耐張段進(jìn)行裝配式架線施工，右回路中相架線，架線段展放導(dǎo)線示意如圖6所示。

?

4.2 牽引導(dǎo)線

導(dǎo)線出張力機(jī)后，在紅色標(biāo)識(shí)0 m處切割。然后進(jìn)行耐張線夾壓接，鋁管裝上鋼護(hù)套，雙分裂導(dǎo)線連接上“一牽二”走板組合體［11］，如圖7所示。在完成第1個(gè)耐張段導(dǎo)線牽引后，臨錨導(dǎo)線，在第2個(gè)紅標(biāo)識(shí)處切割導(dǎo)線。然后在導(dǎo)線2個(gè)頭部分別進(jìn)行耐張線夾壓接和保護(hù)，通過旋轉(zhuǎn)連接器連上短鋼繩(長15 m)接續(xù)2個(gè)耐張線夾鋼錨環(huán)，繼續(xù)牽引導(dǎo)線。最后當(dāng)線盤導(dǎo)線剩余3～5圈時(shí)，停止?fàn)恳瑢?dǎo)線尾部連上過渡網(wǎng)套及牽引繩，導(dǎo)線尾部再次臨錨，切割導(dǎo)線，進(jìn)行耐張線夾壓接和保護(hù)。然后連上過渡牽引繩，將導(dǎo)線牽引至塔上合適部位后進(jìn)行錨固。

圖7 走線板組件Fig.7 Components of wiring board

4.3 掛線

牽張兩側(cè)導(dǎo)線的耐張線夾可直接掛于絕緣子串的掛線金具中，此時(shí)絕緣子串中PT板的眼孔置于中間位置。中間耐張塔掛線用平衡掛線法作業(yè)，每根子導(dǎo)線的耐張線夾與對應(yīng)的絕緣子串上的金具相連，松絞磨后檢查導(dǎo)線弧垂是否符合設(shè)計(jì)值。如果需要調(diào)整，用掛線滑車組逐根調(diào)整。

5 結(jié)語

輸電線路裝配式架線方法具有弧垂均衡、導(dǎo)線無接續(xù)管、導(dǎo)線損耗小、耐張管壓接質(zhì)量可控制等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)推廣應(yīng)用。但是，需要重視:(1)絕緣子和金具由于產(chǎn)品制造誤差，組合總長度有差異;(2)對于耐張線夾鋼體液壓伸長量，可在現(xiàn)場進(jìn)行剪線修正;(3)使用激光全站儀進(jìn)行掛線點(diǎn)間距測量，棱鏡必須放置在掛線孔位置，操作不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生誤差;(4)導(dǎo)線特性參數(shù)應(yīng)通過試驗(yàn)確定;(5)導(dǎo)線長度量精度指標(biāo)值應(yīng)達(dá)到±0.03%。以上這些誤差值疊加，會(huì)影響輸電線路裝配式架線順利實(shí)施。

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