雙分裂孤立檔導(dǎo)線裝配式架線施工

呂寶生

(江蘇省送變電公司，南京210028)

在輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于構(gòu)架進(jìn)線段、重要跨越以及線路走廊受限地區(qū)，一般設(shè)計(jì)為孤立檔。特殊情況下的孤立檔，檔距僅幾十米，給架線施工帶來很大難度。對(duì)此，通常采用裝配式架線施工解決這個(gè)問題，該施工工藝省去了緊線劃印、高空壓接等環(huán)節(jié)，具有施工步驟簡單、施工效率高、高空作業(yè)量少、勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)點(diǎn)，使得施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量都有可靠的保證［1］。但是，此方法施工精確度要求比較高，因此，一直以來是輸電線路技術(shù)部門所研究的課題。進(jìn)行裝配式架線的關(guān)鍵點(diǎn)在于精確測(cè)量掛線點(diǎn)之間參數(shù)和計(jì)算導(dǎo)線的線長。所以，本文根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，提出可采用全站儀精確測(cè)量導(dǎo)線掛點(diǎn)間的水平距離和高差，并通過理論計(jì)算來確定雙分裂孤立檔導(dǎo)線的施工線長，解決施工精度問題。該方法在220 kV常熟南變－練塘變線路工程中得到了很好的應(yīng)用。

1 線長計(jì)算

將全站儀架設(shè)在被測(cè)兩基桿塔的橫線路方向，接近檔距中央便于觀察掛線點(diǎn)的位置，并且控制全站儀與兩掛線點(diǎn)間的水平夾角應(yīng)小于120°，把兩個(gè)棱鏡分別放置在兩基桿塔對(duì)應(yīng)的掛線點(diǎn)處，用全站儀直接測(cè)量出兩掛線點(diǎn)之間的水平距離(要求棱鏡支座高度必須相等)和高差。

采用兩端聯(lián)有耐張絕緣子串的拋物線法公式，計(jì)算出架空線竣工所需懸線長度，即

式中:f為架空線竣工弧垂(數(shù)據(jù)由施工圖紙?zhí)峁?，m;f0為不計(jì)耐張絕緣子串重量影響的檔距中點(diǎn)導(dǎo)線的最大弧垂，m;ω為導(dǎo)線單位長度重量，N/m;ω0為雙分裂導(dǎo)線，子導(dǎo)線上耐張絕緣子串單位長度重量，N/m;λ為耐張絕緣子串的長度，m;φ為高差角;G0為單聯(lián)耐張絕緣子串的重量，N。

架空線水平張力

不考慮線索和絕緣子串的整體剛度，孤立檔兩端聯(lián)有耐張絕緣子串的架空線長度為

式中:L為兩懸掛點(diǎn)均聯(lián)有耐張絕緣子串時(shí)，全檔架空懸線的長度，m;l為孤立檔檔距，m;K2為兩懸掛點(diǎn)均聯(lián)有耐張絕緣子串時(shí)的架空線長度增大系數(shù)。

2 線長調(diào)整

2.1 聯(lián)板傾斜的影響

對(duì)于垂直排列的雙分裂導(dǎo)線，由于絕緣子串后端二聯(lián)板在導(dǎo)線張力作用下發(fā)生傾斜，導(dǎo)致上、下子導(dǎo)線線長不等，因此，割線長度需要進(jìn)行長度調(diào)整，［3］如圖 1 所示。

圖1 二聯(lián)板傾斜對(duì)線長影響Fig．1 Effect of the two link plate to the length

式中:S為二聯(lián)板的孔距，mm;θ為二聯(lián)板的底邊與鉛垂線之間夾角。

當(dāng)孤立檔導(dǎo)線處于正常狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)線兩端的二聯(lián)板的傾斜方向?yàn)?一端順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，另一端逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。現(xiàn)以低懸掛點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，向右水平方向?yàn)閄軸，向下垂直垂直方向?yàn)閅軸，建立平面二維坐標(biāo)系。如圖2所示。

從圖2數(shù)學(xué)模型可以得出，導(dǎo)線兩端二聯(lián)板的斜率一正一負(fù)，即tan θC＞0 ，tan θD＜0 ，這樣上子導(dǎo)線的兩端均較下子導(dǎo)線長度短。

式中:θC為導(dǎo)線端點(diǎn)C處二聯(lián)板的傾斜角;θD為導(dǎo)線端點(diǎn)D處二聯(lián)板的傾斜角。

當(dāng)高差較大時(shí)，絕緣子串會(huì)出現(xiàn)倒掛現(xiàn)象，二聯(lián)板的傾斜方向會(huì)有所變化，所以，需要判斷該孤立檔內(nèi)導(dǎo)線是否出現(xiàn)倒掛的情況。

判斷檔內(nèi)導(dǎo)線是否存在倒掛現(xiàn)象，可以通過下式確定，即

式中，la為低側(cè)平視檔距，m。

如若la＜0，則表明架空導(dǎo)線發(fā)生倒掛，否則，該檔屬于正常情況。倒掛工作狀態(tài)如圖3所示。

圖3 倒掛工作狀態(tài)Fig．3 Upside working state

孤立檔導(dǎo)線處于倒掛狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)線兩端的二聯(lián)板的傾斜方向一致，在文中建立的坐標(biāo)系下，二聯(lián)板的斜率均為負(fù)，即 tan θC＜0，tan θD＜0，上、下子導(dǎo)線的差值ΔL由下式確定，即

2.2 彈性伸長的影響

導(dǎo)線掛線后，因自重的影響，導(dǎo)線產(chǎn)生的張力使得導(dǎo)線長度增加，將這個(gè)伸長量中的彈性伸長部分，以 ΔL彈來表示［4］，尤其在檔距較大時(shí)，其這個(gè)彈性伸長量較為可觀，不容忽視，直接影響到導(dǎo)線弧垂的大?。?］。取導(dǎo)線懸掛的應(yīng)力與測(cè)量時(shí)的張力之差為ΔH，則有:

式中:ΔL彈為彈性伸長量，m;Hcp為導(dǎo)線懸掛后的平均張力，N;E為導(dǎo)線的綜合彈性模量，N/mm2;A為導(dǎo)線的截面面積，mm2;H量為導(dǎo)線測(cè)量時(shí)的張力，N。

當(dāng)兩懸掛點(diǎn)之間高差很小時(shí)，可按照導(dǎo)線懸掛后的平均張力和水平張力相等，即

當(dāng)兩懸掛點(diǎn)之間高差較大時(shí)，則需按照下式計(jì)算，即

式中，H0為導(dǎo)線的水平張力，N。

2.3 壓接伸長的影響

孤立檔較小時(shí)，耐張鋼錨的壓接伸長量也直接影響導(dǎo)線的弧垂值。對(duì)耐張鋼錨壓接伸長量進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般20 mm左右，因廠家生產(chǎn)工藝、材質(zhì)差異等因素影響，鋼錨的伸長量也不盡相同。所以，在做導(dǎo)線拉力試驗(yàn)時(shí)，需要記錄好耐張鋼錨的伸長量，以便實(shí)際施工中扣除。該伸長量以ΔL壓來表示。

綜上所述，雙分裂垂直排列的導(dǎo)線施工線長正常工作狀態(tài):

上子導(dǎo)線，L上=L－ΔL2－ΔL1－2λ －L彈－L壓

下子導(dǎo)線，L下=L+ΔL2+ΔL1－2λ －L彈－L壓

倒掛工作狀態(tài):

上子導(dǎo)線，L上=L－ΔL2+ΔL1－2λ －L彈－L壓

下子導(dǎo)線，L下=L+ΔL2－ΔL1－2λ －L彈－L壓

3 施工方法

根據(jù)上述方法計(jì)算出導(dǎo)線長度值后，按照此尺寸進(jìn)行預(yù)制。為消除導(dǎo)線機(jī)械絞制、彈性伸長等方面對(duì)線長的影響，需加載張力后測(cè)量線長?？梢栽谝粔K狹長平坦的場(chǎng)地上埋設(shè)兩組地錨，將導(dǎo)線用鏈條葫蘆拉直，鏈條葫蘆串接拉力表，控制導(dǎo)線的初始張力。線長的測(cè)量使用標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺，并且要求使用同一把鋼卷尺測(cè)量所有導(dǎo)線，對(duì)于同相的子導(dǎo)線應(yīng)將他們一起比照測(cè)量，以減小前后兩次測(cè)量造成的誤差影響。割線壓接后應(yīng)在導(dǎo)線上標(biāo)明相別和線別。

導(dǎo)線連同絕緣子串一起進(jìn)行掛線，掛線后檢查觀測(cè)弧垂是否符合設(shè)計(jì)值，若弧垂不滿足設(shè)計(jì)要求可用調(diào)整版進(jìn)行微調(diào)。

4 工程實(shí)例

以220 kV常熟南變－練塘變線路工程12號(hào)－N13孤立檔導(dǎo)線線長計(jì)算為例。該工程為雙回路雙分裂設(shè)計(jì)，導(dǎo)線垂直排列，線間距400 mm，導(dǎo)線型號(hào)2×LGJ－630/45，單位長度自重荷載2.06 kg/m，檔距39 m，兩側(cè)桿塔使用絕緣子串型式相同，重量392.80 kg，長度4.500 m。導(dǎo)線線長計(jì)算結(jié)果如表1所示(按照降溫25℃補(bǔ)償導(dǎo)線蠕變)。

《110～500 kV架空送電線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50233－2005第7.5.6款要求，220 kV及以上線路工程導(dǎo)線弧垂允許偏差應(yīng)在±2.5%。從表1數(shù)據(jù)可知，該方法施工弧垂?jié)M足施工規(guī)范要求。

表1 導(dǎo)線線長計(jì)算結(jié)果表Tab．1 Calculation results of line length

5 結(jié)語

利用全站儀直接測(cè)量掛點(diǎn)之間的水平距離和高差，消除了線路中心樁和轉(zhuǎn)角等因素的影響，考慮了二聯(lián)板傾斜、彈性伸長和壓接伸長三個(gè)影響線長的主要因素，實(shí)現(xiàn)了在惡劣環(huán)境下架線施工。通過施工實(shí)踐證明，該計(jì)算孤立檔裝配式架線線長的方法是可行的，能夠滿足規(guī)范的要求。

［1］方偉.孤立檔裝配式架線線長測(cè)量計(jì)算［J］.湖北電力，2009，33(6):30－31.FANG Wei.Measurement and calculation of isolated span assembling stringing length［J］.Hubei Electric Power，2009，33(6):30－31.

［2］李博之.高壓架空輸電線路架線施工計(jì)算原理(第二版)［M］.北京:中國電力出版社，2008.LI Bozhi.Calculation theory of high voltage overhead transmission line construction(Second Edition)［M］.Beijing:China Electric Power Press，2008.

［3］李光輝.孤立檔裝配式架線［J］.三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)報(bào))，2003，25(1):89－92.LI Guanghui.Isolated span assembling stringing［J］.Journal of China Three Gorges University(Naturalscience)，2003，25(1):89－92.

［4］艾肇富.裝配式架線的研究及其計(jì)算［J］.華北電力技術(shù)，1982(11):35－38.AI Zhaofu.Study on assembly type transmission line and its calculation［J］.North China Electric Power，1982(11):35－38.