架空輸電導(dǎo)線展放張力及牽引力精確計算

楊明力　關(guān)蕾　陸國智　王亮

摘 要：隨著我國超高壓輸電線路的發(fā)展，張力放線工藝的使用日趨普遍。為了確保架線質(zhì)量，力求降低對周圍環(huán)境的干擾，在超高壓線路工程架線的全過程中，架空線必須施加張力，使之架空離開地面、障礙物及跨越設(shè)施，以免架空線受到磨損，為此必須采取導(dǎo)線展放張力放線的施工工藝。導(dǎo)線展放張力及牽引力是架空輸電線路工程張力架線機(jī)械設(shè)備選型、工器具選型的重要依據(jù)，同時也是架線施工安全的重要影響因素。根據(jù)工程設(shè)計及現(xiàn)場實(shí)際條件，合理確定導(dǎo)線展放張力及牽引力，精確計算張力和牽引力，對于導(dǎo)線展放施工的安全順利進(jìn)行，具有十分重要的意義。該文針對導(dǎo)線展放張力放線施工設(shè)計，列出各種簡化計算公式，并以實(shí)例求算相應(yīng)的計算誤差率?；诖诉M(jìn)行分析，提出比較實(shí)用的簡化式。

關(guān)鍵詞：展放張力 牽引力 精確計算

中圖分類號：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0061-02

在超高壓及特高壓架空輸電線路工程中，導(dǎo)線展放一般采用張力展放的方式，即通過張力機(jī)和牽引機(jī)使導(dǎo)線處于騰空狀態(tài)，在專用鋼絲繩的牽引下，以張力機(jī)為起點(diǎn)，逐一通過塔上的架線滑車，直到設(shè)定的放線段的終點(diǎn)。在導(dǎo)線展放施工前，需要科學(xué)合理地確定導(dǎo)線的展放張力值，以及與之相對應(yīng)的牽引力值，作為機(jī)械設(shè)備、工機(jī)具選型的依據(jù)，同時用以評估架線系統(tǒng)的安全性。所以，導(dǎo)線展放施工前，必須精確計算設(shè)定工況下的張力及牽引力。

1 導(dǎo)線展放張力及牽引力控制原則

1.1 滿足架空導(dǎo)線對障礙物的安全距離要求

導(dǎo)線展放時，應(yīng)使導(dǎo)線對垂直下方的障礙物、被跨越物凈空距離滿足安全規(guī)范的要求，障礙物主要是指被跨越的電力線、通信線公路、鐵路、河流、橋梁、房屋等設(shè)施或建筑物，對地面也要滿足相應(yīng)的凈空距離，以避免導(dǎo)線對下方設(shè)施或建筑物造成影響，或使導(dǎo)線受到磨損。這就需要對導(dǎo)線施加合適的張力，使導(dǎo)線騰空到需要的高度。

1.2 滿足架線系統(tǒng)安全要求

導(dǎo)線張力越小，架線系統(tǒng)各部位受力就越小，架線系統(tǒng)（指機(jī)械設(shè)備、地錨、放線滑車、鋼絲繩、連接器、跨越架等）安全性就越高；反之，則架線系統(tǒng)的安全性就越低。但張力過小就不能保證架空導(dǎo)線對障礙物的安全距離要求，甚至造成拖地情況。所以，在滿足架線系統(tǒng)安全、架空導(dǎo)線對障礙物距離的前提下，展放張力應(yīng)盡可能小。

架空導(dǎo)線的展放張力及牽引力基于以下兩項原理。

（1）線檔高懸掛點(diǎn)處架空線的軸向張力等于低懸掛點(diǎn)處架空線的軸向張力疊加兩懸掛點(diǎn)垂直高差段架空線的垂向重力。線檔低懸掛點(diǎn)處架空線的軸向張力等于高懸掛點(diǎn)處架空線的軸向張力減去兩懸掛點(diǎn)垂直高差段架空線的垂向重力。

（2）受放線滑車自身摩擦阻力影響，導(dǎo)線與滑車相切處牽引機(jī)側(cè)的軸向張力等于張力機(jī)側(cè)導(dǎo)線軸向張力與滑車摩阻系數(shù)的乘積。見示意圖1。

根據(jù)上述原理，即有：；；；；其中：為張力機(jī)出口張力，N；為導(dǎo)線與滑車切點(diǎn)牽引機(jī)側(cè)軸向張力，N；為導(dǎo)線單位長度重量，N/m；ε為放線滑車的摩阻系數(shù)，規(guī)范推薦值為1.015；為線檔兩端掛點(diǎn)高差，、分別為張力機(jī)、牽引機(jī)設(shè)備與臨近塔掛點(diǎn)的高差，牽引側(cè)掛點(diǎn)高時取正值，反之，則取負(fù)值，m。

2 計算步驟

2.1 初步選定控制檔

所謂控制檔，是指對整個架線區(qū)段的展放張力、牽引力起到關(guān)鍵制約作用的線檔。一般是存在障礙物的線檔，或者導(dǎo)線對地距離較小的線檔，可以根據(jù)平斷面圖初步選定。由于滑車的摩擦阻力作用，一般越靠近牽引場則張力越大，所以同等條件下，應(yīng)選擇距離張力場較近的線檔作為控制檔。初步選定的控制檔，可能是一個，也可能是多個。

2.2 計算控制檔張力

根據(jù)安全規(guī)范、跨越方案要求，確定導(dǎo)線對地、障礙物的安全距離，再利用相關(guān)公式，逐個計算出滿足安全距離所需的最小張力，作為初步選定控制檔的水平放線張力Hi。

其中：為控制檔檔距，m；為障礙物到臨近塔水平距離，統(tǒng)一選其中一側(cè)進(jìn)行計算即可，m；為臨近塔導(dǎo)線掛點(diǎn)到障礙物頂部的垂直凈空距離，m。為導(dǎo)線對正下方障礙物垂直凈空距離，即安全距離，m；為控制檔兩側(cè)掛點(diǎn)高差角。

2.3 計算出口張力

根據(jù)上述初步選定控制檔張力，計算出對應(yīng)的張力機(jī)出口張力。對計算結(jié)果進(jìn)行排序，其最大值所對應(yīng)的控制檔，就作為施工時的控制檔，也作為張力計算、牽引力計算的控制依據(jù)。假設(shè)控制檔為第i檔，則出口張力計算公式為：

2.4 計算牽引力

導(dǎo)線出口張力確定之后，就可以計算所需要的牽引力，并進(jìn)行整定。隨著導(dǎo)線的展放，牽引力值不是固定不變的，而是根據(jù)導(dǎo)線對地、障礙物高度情況適當(dāng)調(diào)整，所說的牽引力，是指需要控制的最大值。如果發(fā)線區(qū)段內(nèi)地形平坦、掛點(diǎn)起伏不大，牽引力一般在導(dǎo)線牽引到位時達(dá)到最大值；如果地形為連續(xù)上下山，則一般是牽引走板越過高程最高的滑車時達(dá)到最大值。為確保數(shù)據(jù)計算精確，應(yīng)考慮高差的影響，則需要依次計算牽引走板越過每個滑車時對應(yīng)的牽引力，假設(shè)牽引走板越過第j個滑車，則計算公式為：

其中：為牽引走板越過第j個滑車時對應(yīng)的牽引力，取其最大值作為牽引力控制值，N；為牽引鋼絲繩的單位長度重量，N/m。

3 其他注意事項

（1）按照張力架線工藝導(dǎo)則的要求，摩阻系數(shù)一般取值為1.015，但實(shí)際滑車由于日常維護(hù)保養(yǎng)不善等原因，一般摩阻系數(shù)比推薦值偏大，應(yīng)取1.02。

（2）牽引走板一般比較重，且考慮到走板經(jīng)過滑車時的摩擦阻力，應(yīng)在計算的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加上一定的保安值。一般取1～2kN。

4 結(jié)語

該文闡述的架空導(dǎo)線展放張力及牽引力計算方法，經(jīng)多個工程中應(yīng)用實(shí)踐，證明其計算結(jié)果與施工實(shí)際十分相符，導(dǎo)線對地、障礙物距離控制較為精確，同時滿足架線系統(tǒng)安全要求，為架線施工安全順利進(jìn)行提供了重要保障。

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