昌古線放線張力的模擬與選擇

關(guān)紹峰 張超

【摘 要】為了實(shí)現(xiàn)輸電線路導(dǎo)線架設(shè)的一次成優(yōu)和安全可靠，確保導(dǎo)線在放線過(guò)程中不受磨損，確保導(dǎo)線對(duì)障礙物的安全距離，施工單位普遍采用張力放線的施工方法，受導(dǎo)線和機(jī)械設(shè)備自身參數(shù)的影響，選擇合適的放線張力顯得尤為重要。本文以昌吉-古泉±1100kV特高壓直流輸電線路工程為例，對(duì)導(dǎo)線特性參數(shù)進(jìn)行分析，在滿足牽、張?jiān)O(shè)備的持續(xù)輸出功率的前提下，通過(guò)對(duì)放線張力的CAD及Excel模擬，選擇最優(yōu)的放線方案，保證了導(dǎo)線架設(shè)的施工質(zhì)量，降低了放線不安全因素，取得良好效果。

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)線架設(shè)；放線張力；CAD及Excel模擬

昌吉-古泉±1100kV特高壓直流輸電線路工程采用八分裂1250mm2截面導(dǎo)線布置，導(dǎo)線型號(hào)為8×JL/G3A-1250/70鋼芯鋁絞線。皖3標(biāo)段沿線經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，鐵路、高速公路、高壓線路等交叉跨越眾多，其中跨越高鐵2次，電氣化鐵路3次，高速公路3次，國(guó)道1次，二級(jí)及以下公路35次，跨越1000kV蕪淮線2次，±500kV宜華線2次，500kV電力線7次（含規(guī)劃500kV線路1次），220kV電力線7次，110kV電力線7次，35kV電力線14次，10kV及電力線120次，低壓通訊線390次。另長(zhǎng)江大跨越跨越長(zhǎng)江1次，一般線路跨越永安河1次，西河1次，黃滸河4次，漳河1次，青弋江1次，其它不通航河流19次。在一個(gè)放線區(qū)段內(nèi)重要跨越如此之多，并且全國(guó)首次應(yīng)用1250mm2截面導(dǎo)線，對(duì)施工單位張力架線方案及施工能力都是嚴(yán)格的考驗(yàn)。

一、導(dǎo)線最大允許使用張力、機(jī)械設(shè)備的持續(xù)輸出功率、放線滑車(chē)允許使用應(yīng)力的參數(shù)選取

放線張力的選取主要有導(dǎo)線自身的最大允許使用張力、機(jī)械設(shè)備的持續(xù)輸出功率、放線滑車(chē)的允許使用應(yīng)力、滿足導(dǎo)線對(duì)跨越物的最小使用張力。施工中，放線張力越大對(duì)施工機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)行要求就越高，因此通常情況下，應(yīng)盡量降低放線張力，保證張力架線過(guò)程平穩(wěn)進(jìn)行。

1）對(duì)JL/G3A-1000/45鋼芯鋁絞線的特性參數(shù)進(jìn)行分析，得知導(dǎo)線的最大允許使用張力為額定拉斷力與安全系數(shù)之比，即88.4kN。

2）本工程擬定施工方案為2×1牽3方式張力架線，主牽對(duì)單根導(dǎo)線的持續(xù)牽引力為持續(xù)工作牽引力和牽引導(dǎo)線根數(shù)之比，即83kN。張力機(jī)對(duì)每根導(dǎo)線的單輪張力為70kN。

3）放線滑車(chē)的允許使用應(yīng)力

表1 放線滑車(chē)參數(shù)

由上表可知，每個(gè)輪槽的允許使用應(yīng)力為額定負(fù)荷與滑輪數(shù)之比，即40kN。

二、導(dǎo)線對(duì)跨越物的最小使用張力的確定

首先是跨越方案的選取，不同的跨越方案則障礙物的高度也不一樣。施工項(xiàng)目部針對(duì)以上重要跨越分別采取了以下施工方案：750kV電力線、2條110kV電力線采用停電翻線方案；高速、鐵路、另2條110kV電力線、35kV電力線、10kV電力線采用搭設(shè)鋼管架的跨越方案。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量障礙物最高點(diǎn)（最危險(xiǎn)點(diǎn)），搭設(shè)跨越架的測(cè)出跨越架頂部對(duì)地面相對(duì)高度，不搭設(shè)跨越架的電力線需測(cè)量出最高端地線對(duì)地距離。依據(jù)設(shè)計(jì)提供平斷面定位圖，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將現(xiàn)場(chǎng)障礙物的高度、位置、高程進(jìn)行模擬。

1.CAD繪圖軟件模擬

先是制作模塊，不同檔距、不同放線張力時(shí)的導(dǎo)線曲線。模塊制作的原則：以檔距中心弧垂點(diǎn)為原點(diǎn)，以檔距為X軸，以導(dǎo)線高度為Y軸，利用二元一次方程公式Y(jié)=K·X2，預(yù)先在Excel表中計(jì)算出各點(diǎn)坐標(biāo)。

在CAD中畫(huà)多線段，將坐標(biāo)值復(fù)制、粘貼，得到一條導(dǎo)線曲線。依次計(jì)算畫(huà)出各不同放線張力下的導(dǎo)線曲線。

圖1 CAD模擬導(dǎo)線曲線圖

將同一張力狀態(tài)的導(dǎo)線曲線，依次放入耐張段各檔距內(nèi)，當(dāng)對(duì)障礙物距離不滿足要求時(shí)，改換張力較大的導(dǎo)線曲線。依據(jù)文頭要求找到最合適的放線張力。

2.Excel表格模擬

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙依次錄入：塔號(hào)、呼高、基面高程、排位高差、瓷瓶串長(zhǎng)、檔距、高差、高差角余弦、掛點(diǎn)高程。按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)錄入障礙物距離小號(hào)側(cè)塔X1、障礙物高程。

假設(shè)張力場(chǎng)出口張力值，計(jì)算出導(dǎo)線對(duì)障礙物高度，通過(guò)比較導(dǎo)線對(duì)障礙物高度，最終確定張力機(jī)出口張力。表格中引用公式如下：

懸點(diǎn)張力：TB=TA+wh/cosθ

水平張力：H=[TA+TB–wf（1-h/4f）2/cosθ-wf（1+h/4f）2/cosθ]/2

曲線系數(shù)：K=w/（2hcosθ）

導(dǎo)線高程：h導(dǎo)=h掛-[K（l·X1-X12）-h·X1/l]

式中：TA、TB——兩相鄰懸掛點(diǎn)張力，N；

w——導(dǎo)線單位長(zhǎng)度自重力，N/m；

h——兩掛點(diǎn)高差，m；

f——檔距中點(diǎn)架空線最大弧垂，m；

X1——障礙物距離小號(hào)塔水平距離，m；

cosθ——兩掛點(diǎn)高差角余弦值；

經(jīng)計(jì)算，最終確認(rèn)導(dǎo)線放線張力為4000kg時(shí)，能滿足跨越障礙物要求，為最優(yōu)方案。

三、結(jié)論

此施工方法經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施檢驗(yàn)，安全可行，可為以后施工中出現(xiàn)類似情況提供參考。在線路重要交叉跨越較多時(shí)，可進(jìn)行多方法校核應(yīng)用，其經(jīng)濟(jì)性和安全性優(yōu)勢(shì)十分明顯。

【參考文獻(xiàn)】

[1]《±800KV架空輸電線路張力架線施工工藝導(dǎo)則》（DL＼T5286-2013）

[2]《高壓架空輸電線路施工技術(shù)手冊(cè)》（第三版）