輔助橫擔(dān)在高電壓等級(jí)電力線路交叉跨越中的設(shè)計(jì)研究

張健

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計(jì)院有限公司 安徽省合肥市 230601）

輔助橫擔(dān)在高電壓等級(jí)電力線路交叉跨越中的設(shè)計(jì)研究

張健

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計(jì)院有限公司 安徽省合肥市 230601）

隨著社會(huì)對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高，帶電跨越已建電力線路較為普遍，從安全角度考慮，一般采用“停電封拆網(wǎng)、帶電跨越”的施工方式，常見的封網(wǎng)方式工作量大、施工工期長(zhǎng)、常受到現(xiàn)場(chǎng)條件限制，同時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)較大。采用輔助橫擔(dān)的封網(wǎng)方案能有效解決上述困難，縮短施工工期，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

電力線路；帶電跨越；輔助橫擔(dān)

1 概述

現(xiàn)如今，在電力建設(shè)過程中，特別是架空輸電線路建設(shè)過程中，交叉跨越制約工程建設(shè)進(jìn)度現(xiàn)象時(shí)而發(fā)生，如：跨越電力線停電困難等問題直接影響到工程進(jìn)展，甚至造成長(zhǎng)時(shí)間的停工。因此，在設(shè)計(jì)階段考慮如何結(jié)合施工跨越，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，減少因設(shè)計(jì)方案實(shí)施困難而造成對(duì)施工的影響，是值得設(shè)計(jì)人員認(rèn)真考慮的問題。

針對(duì)電力線路帶電跨越封網(wǎng)方式存在的弊端，本文提出了跨越塔加裝輔助橫擔(dān)的封網(wǎng)方案，并結(jié)合實(shí)際案例，詳細(xì)計(jì)算分析了加裝輔助橫擔(dān)的設(shè)計(jì)方案，并設(shè)計(jì)出通用型輔助橫擔(dān)，可重復(fù)使用，為“停電封拆網(wǎng)、帶電跨越”施工帶來(lái)極大便利。

2 常見帶電跨越封網(wǎng)方式

2.1 搭設(shè)毛竹架方式

該方式在被跨電力線路兩側(cè)安全距離范圍外進(jìn)行毛竹跨越架搭設(shè)，并進(jìn)行封網(wǎng)，封網(wǎng)材料宜選用絕緣網(wǎng)配合絕緣桿方式（或全絕緣桿型式）。受材質(zhì)等因素影響，該方式搭設(shè)的跨越架通常高度不能太高，一般用于被跨物高度小于15m，主要用于35kV以及下架空線路。該方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于搭設(shè)操作簡(jiǎn)單，不需要特殊工具，架體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，在架體上能夠處理施工過程中出現(xiàn)的問題。缺點(diǎn)是受地形影響很大，架體高度較低，跨越檔距較小，搭設(shè)及運(yùn)輸工作量大，搭拆時(shí)間較長(zhǎng)，施工費(fèi)用較高。

2.2 格構(gòu)式跨越架方式

本跨越施工方式思路基本與上述類似，僅是將上述架體用的毛竹替換為鋁合金或鋼結(jié)構(gòu)抱桿，此跨越方式優(yōu)點(diǎn)不僅涵蓋毛竹架體優(yōu)點(diǎn)，而且架體穩(wěn)定性更高，架體高度及跨越檔距上也有較大提升，通常架體高度可達(dá)到30m，跨越檔距可以到80m。但缺點(diǎn)同樣為受地形影響很大，搭設(shè)及運(yùn)輸工作量大，搭拆時(shí)間較長(zhǎng)，施工費(fèi)用較高。

2.3 臨時(shí)橫擔(dān)封網(wǎng)方式

此方式是目前跨越110kV及以上電力線施工方案中帶電跨越較為常見的一種方式，該方式旨在跨越檔內(nèi)，利用兩側(cè)跨越塔橫擔(dān)，各懸掛1根鋼構(gòu)抱桿，抱桿固定后，利用抱桿進(jìn)行絕緣封網(wǎng)。該方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，封網(wǎng)高度可較高，可滿檔封網(wǎng)，減少了材料運(yùn)輸，人力組裝，搭拆時(shí)間短。由于絕緣網(wǎng)承力索仍然需要地面錨固，因此，其缺點(diǎn)同樣是受地形影響較大。

2.4 常見帶電跨越封網(wǎng)方式比較

上述三種封網(wǎng)跨越方式綜合對(duì)比如表1所示。

由表1可以看出，不停電跨越110kV及以上電力線路，采用臨時(shí)橫擔(dān)封網(wǎng)方式具有較明顯優(yōu)勢(shì)，由于無(wú)架體封網(wǎng)，其架線過程安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

3 輔助橫擔(dān)方案設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)思路

針對(duì)于上述常見封網(wǎng)方式存在弊端，本文提出在桿塔本身上安裝輔助橫擔(dān)，使絕緣網(wǎng)承力索直接固定于輔助橫擔(dān)，避免在地面錨固。輔助橫擔(dān)設(shè)計(jì)成通用型，由鋼管平面桁架和拉索組成，桁架采用四段標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，通過法蘭連接組裝，中部由抱箍與塔身橫隔材固定，端部由拉索與塔身掛孔連接。該方式具有以下優(yōu)勢(shì)：

表1 不同封網(wǎng)方式比較一覽表

（1）幾乎不受地形影響，同時(shí)省去了地面錨固環(huán)節(jié)，特別是地質(zhì)條件為巖石等難以開挖情況時(shí)同樣可以使用，適用范圍大；

（2）降低了施工難度，可提高工程建設(shè)進(jìn)度；

（3）通用輔助橫擔(dān)可重復(fù)使用，減少了工程造價(jià)。

3.2 交叉跨越案例

本文以新建220kV線路跨越2條已建220kV線路Ⅰ、Ⅱ回（單回路）為例，討論輔助橫擔(dān)設(shè)計(jì)方案，跨越方案示意圖如圖1所示。

圖1 新建220kV電力線與已建220kV電力線路交叉方案示意圖

3.3 輔助橫擔(dān)方案設(shè)計(jì)

（1）輔助橫擔(dān)寬度確定

輔助橫擔(dān)寬度W如圖2所示。

圖2 輔助橫擔(dān)寬度示意圖

由圖2可知，輔助橫擔(dān)寬度計(jì)算公式如下：

W=h+B/2

式中：W——輔助橫擔(dān)寬度，單位：m；

h——線路中心至導(dǎo)、地線中心距離，由圖2計(jì)算得5.6m；

B——一側(cè)絕緣網(wǎng)寬度，單位：m。

上式中一側(cè)絕緣網(wǎng)寬度B計(jì)算公式如下：

B=l+2×D+S導(dǎo)+S地

式中：B——輔助橫擔(dān)寬度，單位：m；

l——導(dǎo)線與地線間距，如圖2所示，取1m；

D——施工期間，絕緣網(wǎng)一側(cè)應(yīng)超出放線的距離，《電力建設(shè)安全工作規(guī)程第2部分：電力線路》（DL5009.2-2013）中要求2m。

S導(dǎo)——導(dǎo)線風(fēng)偏值，單位：m；

S地——地線風(fēng)偏值，單位：m；

上式中導(dǎo)、地線風(fēng)偏值計(jì)算公式如下：

S=P4（10）[x（L-x）/（2F）+λ/P1]

式中：S——導(dǎo)、地線風(fēng)偏距離，單位：m；

P4——風(fēng)速為10m/s時(shí)，導(dǎo)、地線風(fēng)荷載，導(dǎo)線取1.81N/m，地線取1.16N/m；

x——被跨越物與施工線路較近桿塔的水平距離，如圖1所示，取98m；

L——跨越檔檔距，如圖1所示，取289m；

F——水平放線張力，導(dǎo)線暫取18000N，地線暫14000N；

λ——跨越檔兩端滑車掛具長(zhǎng)度，導(dǎo)線取3.0m，地線取1m；

P1——導(dǎo)、地線的自荷載，導(dǎo)線取11.55N/m，地線取9.70N/m。

綜上所述，其計(jì)算結(jié)果如下：

S導(dǎo)=1.81×[98×（289-98）/（2×18000）+3.0/11.55]=1.41m；

S導(dǎo)=1.16×[98×（289-98）/（2×14000）+1.0/9.7]=0.9m；

B=1+2×2+1.41+0.9=7.31m；

W=5.6+7.31/2≈9.3m。

（2）輔助橫擔(dān)高度確定

輔助橫擔(dān)設(shè)置高度主要從以下三個(gè)方面因素考慮：

①封網(wǎng)后絕緣網(wǎng)對(duì)展放導(dǎo)線的距離控制；

②封網(wǎng)后絕緣網(wǎng)對(duì)被跨電力線地線高度控制要求；

③根據(jù)跨越塔結(jié)構(gòu)確定輔助橫擔(dān)位置。

以上三個(gè)因素分別對(duì)應(yīng)圖3中A點(diǎn)、B點(diǎn)及C點(diǎn)高度，可以首先確定最高輔助橫擔(dān)位置（A點(diǎn)）及最低輔助橫擔(dān)位置（B點(diǎn)），然后再根據(jù)桿塔結(jié)構(gòu)，在此A-B區(qū)間內(nèi)找到桿塔主材節(jié)點(diǎn)設(shè)置輔助橫擔(dān)安裝位置（C點(diǎn)）。

圖3 輔助橫擔(dān)高度設(shè)置示意圖

通過上述三個(gè)方面因素確定跨越塔（2#塔）輔助橫擔(dān)高度。

a.封網(wǎng)后絕緣網(wǎng)對(duì)展放導(dǎo)線的距離控制

如圖3所示，2#塔封網(wǎng)后絕緣網(wǎng)對(duì)展放導(dǎo)線的距離要求等于h1+ h2，其中，h1為導(dǎo)線懸垂串長(zhǎng)度，本工程懸垂串長(zhǎng)度為3.3m；h2為懸垂串末端至放線滑輪底部距離，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，220kV線路按2m考慮。合計(jì)算出圖3中A點(diǎn)高度為2#塔下相導(dǎo)線橫擔(dān)以下3.3+2=5.3m位置。

b.封網(wǎng)后絕緣網(wǎng)對(duì)被跨電力線地線高度控制要求

如圖3所述，圖中h3、h4距離與3.3節(jié)所述一致，本檔跨越封網(wǎng)后，絕緣網(wǎng)距離220kV線路地線高度應(yīng)不小于h3+h4=2.0+1.5=3.5m。根據(jù)測(cè)量實(shí)際高程測(cè)算，圖中B點(diǎn)高度為2#塔下相導(dǎo)線橫擔(dān)以下14.8m位置。

c.根據(jù)跨越塔結(jié)構(gòu)確定輔助橫擔(dān)位置

輔助橫擔(dān)高度不僅需要考慮上述A點(diǎn)、B點(diǎn)要求，而且還要結(jié)合桿塔本身結(jié)構(gòu)，在A點(diǎn)及B點(diǎn)區(qū)間內(nèi)找到適合節(jié)點(diǎn)安裝輔助橫擔(dān)的位置，考慮到輔助橫擔(dān)設(shè)置位置越高，封網(wǎng)張力可以越小，因此，建議將輔助橫擔(dān)位置設(shè)置在靠接近A點(diǎn)最為合適。

d.輔助橫擔(dān)結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)

以本工程跨越跨越已建220kV線路Ⅰ、Ⅱ回（單回路）為例，根據(jù)封網(wǎng)計(jì)算，輔助橫擔(dān)總長(zhǎng)度20m，為了方便運(yùn)輸、安裝和拆卸，輔助橫擔(dān)設(shè)置成分段拼接型式，共4段，型號(hào)分為A1和A2兩種。

A1段安裝在輔助橫兩側(cè)，并在其外側(cè)增設(shè)拉索掛點(diǎn)和封網(wǎng)承力索掛點(diǎn)，封網(wǎng)承力索掛點(diǎn)為4個(gè)，其中2個(gè)設(shè)置在輔助橫擔(dān)最外端，另外2個(gè)設(shè)置在塔身節(jié)點(diǎn)處，另一側(cè)為帶法蘭端；A2段安裝在輔助橫擔(dān)中間，其兩端均為法蘭側(cè)與A1段相連。

圖4 A1型輔助橫擔(dān)結(jié)構(gòu)及效果圖

圖5 A2型輔助橫擔(dān)結(jié)構(gòu)及效果圖

A1段外側(cè)設(shè)置承力索掛點(diǎn)，在桿塔計(jì)算時(shí)，承力索荷載應(yīng)與桿塔安裝工況荷載組合，風(fēng)速應(yīng)取10m/s。根據(jù)分析每側(cè)承力索在三個(gè)方向的所受到的最大荷載分別為Fx=15kN，F(xiàn)y=15kN，F(xiàn)z=15kN，通過對(duì)跨越塔建模計(jì)算，增加承力索輔助橫擔(dān)后，所增加的輔助橫擔(dān)承力索荷載不會(huì)改變跨越塔桿件規(guī)格，在承受封網(wǎng)承力索荷載時(shí)，輔助橫擔(dān)上平面兩根主材只承受拉力，可以用兩根拉索，以平衡封網(wǎng)垂直荷載。

圖6 塔身加裝拉索示意圖

考慮到重復(fù)利用性，下平面輔助橫擔(dān)設(shè)計(jì)成固定寬度的平面桁架結(jié)構(gòu)，桁架主材采用鋼管。輔助橫擔(dān)與塔身橫隔材采取抱箍型式進(jìn)行固定。由于不同跨越塔型橫隔面寬度不一致，故輔助橫擔(dān)與塔身采用抱箍式螺栓連接，鋼管連接位置可以用抱箍根據(jù)不同橫隔面寬度進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)通用性。抱箍連接施工時(shí)，為了防止抱箍松動(dòng)和加大抱箍力，建議先擰緊外排螺栓，再擰緊靠近圓管的內(nèi)排螺栓。

圖7 輔助橫擔(dān)與塔身橫材固定示意圖

4 小結(jié)

因新建高電壓等級(jí)電力線路需帶電跨越已建高電壓等級(jí)電力線，本文針對(duì)常見帶電跨越封網(wǎng)方式的不足之處，提出了采用安裝輔助橫擔(dān)方式進(jìn)行施工封網(wǎng)，重點(diǎn)從跨越封網(wǎng)寬度、高度及輔助橫擔(dān)結(jié)構(gòu)型式等方面討論了輔助橫擔(dān)的設(shè)計(jì)方案。大大降低了跨越施工的工作量、縮短了施工工期、避免了現(xiàn)場(chǎng)條件限制、提高了施工安全性。

TN818

A

1004-7344（2016）15-0055-02

2016-5-12