淺析架空送電線路設(shè)計(jì)定位方法

郭曉武

摘 要：作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，輸電線路要負(fù)責(zé)主要的輸送以及電能分配的工作。因此，要對(duì)架空輸電線路進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，保證輸電線路運(yùn)行的可靠性，確保電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定供電。本文對(duì)架空輸電線路平斷面定位的方法和需要注意的問題進(jìn)行探討，希望能對(duì)業(yè)界同行提供參考。

關(guān)鍵詞：輸電線路；電力系統(tǒng)；線路設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM726.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）30-0148-02

1 引 言

近年來，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的越來越快，為滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，國(guó)家在電力電網(wǎng)的建設(shè)中投入的資金也越來越多，特別是對(duì)高壓輸電線路的建設(shè)尤為重視。通過做好架空線路的設(shè)計(jì)，可以有效減少工程投資，并提升輸電線路的運(yùn)行質(zhì)量與安全效果。而設(shè)計(jì)定位作為輸電線路設(shè)計(jì)過程的關(guān)鍵步驟，對(duì)控制整個(gè)線路工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量起到很大的作用。

2 平斷面圖設(shè)計(jì)

對(duì)于平斷面圖設(shè)計(jì)工作而言，要事先選定好相應(yīng)的線路路徑，在此基礎(chǔ)上開展相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)定線、斷面測(cè)量，然后才可以在平斷面圖上確定出桿塔的位置，這一排定塔位的過程被稱為（室內(nèi)）定位。平斷面圖分為縱斷面圖和平面圖兩個(gè)部分。輸電線路縱斷面圖是沿線路中心線的剖面圖，表示沿中心線的地形、被跨越物的位置和高程。對(duì)于平面圖而言，主要是表示輸電線路沿中心線左右各20～50m寬的地形平面圖。平面圖和斷面圖都展成直線畫在一張圖上，簡(jiǎn)稱平斷面圖。當(dāng)線路遇到有轉(zhuǎn)角時(shí)，在平面圖上標(biāo)出轉(zhuǎn)角方向，并注明轉(zhuǎn)角的度數(shù)。地形復(fù)雜時(shí)，例如當(dāng)線路中心與邊線高差較大，邊線對(duì)地限距有可能不滿足要求時(shí)，還需畫出局部橫斷面圖。平斷面圖比例一般水平方向?yàn)?：5000、垂直方向?yàn)?：500；對(duì)于地形復(fù)雜的地區(qū)或要求精度比較高時(shí)，水平方向?yàn)?：2000，垂直方向?yàn)?：200。在平斷面圖的下方，應(yīng)填上樁號(hào)、標(biāo)高和樁距。并應(yīng)留有填寫桿塔形式（也可標(biāo)示在塔位上方）、桿塔編號(hào)和檔距等的空欄，備定位時(shí)使用。圖1示出了某條線路的一段平斷面圖。

3 定位模板曲線

所謂的模板曲線，主要是指在最大弧垂氣象條件下，根據(jù)相應(yīng)比例尺所繪制出的導(dǎo)線的懸垂曲線。也就是說，曲線與最大弧垂的形狀基本相同，繪制模板曲線是用于進(jìn)行桿塔定位的。應(yīng)當(dāng)注意，模板曲線所用的比例尺，要與平斷面圖中所使用的比例尺一致。模板曲線通常繪制成和縱軸對(duì)稱形式，橫方向的總長(zhǎng)度約為代表檔距的2～3倍，一般平原地區(qū)可取±400m。模板上應(yīng)標(biāo)明K值和比例尺。根據(jù)連續(xù)檔導(dǎo)線力學(xué)計(jì)算原理可知，在連續(xù)檔各檔導(dǎo)線的水平應(yīng)力應(yīng)該保持一致，比載也相等。所以，連續(xù)檔各檔檔距無論檔距大小，懸垂線的形狀也是相同的。因此，把模板曲線上任意兩點(diǎn)固定作懸掛點(diǎn)，則其間的弧線即為該檔距的導(dǎo)線的懸垂曲線。

4 在平斷面圖上用模板曲線定位的方法

一方面，要確定特殊桿塔的塔位。例如終端塔，耐張塔，轉(zhuǎn)角塔或特殊跨越塔等可以先確定。另一方面，由已定位的桿塔開始定其它中間塔位。首先算出已定位桿塔和待定位桿塔導(dǎo)線懸掛點(diǎn)的高度H。然后在斷面圖上移動(dòng)模板曲線，并使對(duì)稱軸（y軸）始終保持鉛錘位置，對(duì)地面的最小距離等于定位裕度Δh，在已定位桿塔處，曲線對(duì)地面的高差等于該桿塔導(dǎo)線懸掛點(diǎn)高度H。則模板曲線另一側(cè)對(duì)地面高差等于導(dǎo)線懸掛點(diǎn)高度的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的地面即為待定塔位。定位時(shí)，同時(shí)要考慮其他影響因素，如下面講到的定位原則等，以盡量減少返工。

5 模板曲線k值的選擇和校核

根據(jù)上面所介紹的塔位定位方法排定塔位時(shí)，實(shí)際上還有一個(gè)矛盾尚未解決：當(dāng)塔位沒有排出前，工作人員對(duì)于不同耐張段內(nèi)的各檔的檔距還不確定，具體數(shù)值有待計(jì)算。因而，設(shè)計(jì)人員也就無法得到代表檔距，不能對(duì)最大弧垂條件下導(dǎo)線應(yīng)力進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，進(jìn)而求出模板曲線的K值。為了有效地解決這一問題，現(xiàn)階段多采用試湊和逐漸趨近的方法。也就是說，要事先根據(jù)地形情況先假定一個(gè)代表檔距，之后再進(jìn)行K值的求解，K值計(jì)算公式如下：

計(jì)算出K值（假定值）后，就可以選用相應(yīng)的弧垂模板曲線來排定塔位。隨后，設(shè)計(jì)人員要按照所排定的塔位，對(duì)實(shí)際代表檔距以及對(duì)應(yīng)的實(shí)際K值進(jìn)行計(jì)算。這一過程中，如果實(shí)際K值與原有模板曲線K值出現(xiàn)相等或者是誤差較小的情況，那么就說明所排塔位是有效的。否則，設(shè)計(jì)人員應(yīng)按實(shí)際K值重新進(jìn)行排位，并調(diào)整塔位、塔高，重新計(jì)算代表檔距，一直到所選用的模板與最后確定的代表檔距一致為止。

6 桿塔定位原則與校驗(yàn)

在進(jìn)行桿塔定位工作時(shí)，不僅要對(duì)塔位、配置檔距等問題進(jìn)行考慮，同時(shí)還要研究塔型的選擇。這些問題在進(jìn)行定位工作時(shí)，都要引起設(shè)計(jì)人員的注意。一方面，設(shè)計(jì)過程中要做到少占基本農(nóng)田，并且要盡可能地降低施工土石方量。另一方面，在進(jìn)行桿塔的選用時(shí)，要盡可能選擇經(jīng)濟(jì)的桿塔型式，并且要對(duì)桿塔的高度進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣一來，才能確保桿塔滿足實(shí)際的使用要求。需要注意的是，選擇時(shí)要盡可能的降低鋼材的使用量，并且減少特殊桿塔的使用。充分利用地形，排位時(shí)高、矮塔應(yīng)盡量配合使用。

在初步排定桿塔的位置后，設(shè)計(jì)人員要對(duì)輸電線路不同部分的設(shè)計(jì)條件做出嚴(yán)格的檢查與校驗(yàn)，通常來說要做好以下幾方面的內(nèi)容：①不同種類的桿塔在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)，要對(duì)桿塔的機(jī)械荷載狀況進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)工作的內(nèi)容不僅包含水平檔距、垂直檔距，同時(shí)還要對(duì)最大檔距以及轉(zhuǎn)角度數(shù)等內(nèi)容進(jìn)行校核，確保相關(guān)數(shù)值不超過設(shè)計(jì)的允許值。②直線桿塔的上拔校驗(yàn)。導(dǎo)線或避雷線上拔時(shí)，將使橫擔(dān)承受向上的彎曲力矩，從而影響橫擔(dān)的機(jī)械強(qiáng)度和桿塔的穩(wěn)定性，由于導(dǎo)線上拔，使絕緣子串搖擺角增大，危及安全運(yùn)行。因此，如果設(shè)計(jì)中直線桿塔處于相對(duì)較低的位置處，設(shè)計(jì)人員不僅要對(duì)搖擺角進(jìn)行校核，同時(shí)還要對(duì)上拔狀況進(jìn)行校驗(yàn)。③直線桿塔的搖擺角校驗(yàn)。當(dāng)塔位位于較低的位置時(shí)，其垂直檔距和水平檔距的比值通常較小，容易出現(xiàn)懸垂串風(fēng)偏搖擺時(shí)帶電部分對(duì)鐵塔構(gòu)件凈空距離不滿足要求的情況，這種情況可以通過調(diào)整塔位、塔高，或者增掛重錘來處理。④要對(duì)耐張絕緣子倒掛進(jìn)行相應(yīng)的校驗(yàn)。定位在較低位置處的耐張型桿塔，將引起耐張絕緣子串上仰，致使部分絕緣子裙邊積雨、雪、污垢等，從而降低了絕緣強(qiáng)度。因此，上仰的耐張絕緣子串應(yīng)當(dāng)?shù)箳?。⑤要做好懸垂串垂直荷重的校?yàn)工作。在進(jìn)行山區(qū)線路的設(shè)計(jì)工作時(shí)，定位在高處的桿塔由于垂直檔距一般會(huì)比水平檔距大，所以導(dǎo)線的重量會(huì)大于絕緣子串的承載能力。這一條件下，設(shè)計(jì)人員要做好校核工作，并且要確保定位之后高處桿塔的垂直檔距，要比最大允許的垂直檔距小。若校驗(yàn)不合格，則應(yīng)調(diào)整桿塔位置，仍不能解決問題時(shí)，這一條件下就可以使用雙串或者是多串懸垂串，進(jìn)而可以有效提高承載效果。⑥要做好導(dǎo)線懸掛點(diǎn)的應(yīng)力校驗(yàn)工作。高處桿塔的兩側(cè)檔距，如果存在過大或者是懸點(diǎn)高差過大的問題，那么導(dǎo)線懸點(diǎn)的應(yīng)力就可能會(huì)大于相應(yīng)的允許值。因而，定位過程中要對(duì)大檔距或者是大高差檔距進(jìn)行懸點(diǎn)應(yīng)力校驗(yàn)工作。⑦設(shè)計(jì)人員要對(duì)懸垂角進(jìn)行校驗(yàn)。高處桿塔的垂直檔距如果出現(xiàn)較大的問題，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線以及避雷線的懸垂角超過其線夾懸垂角允許值。解決方法是通過塔位或桿高的改變，或采用雙懸垂線夾的辦法來改善。⑧校核工作還包含導(dǎo)線風(fēng)偏后對(duì)地、物距離的計(jì)算，同時(shí)還要做好交叉跨越間距的校驗(yàn)工作。在進(jìn)行定位工作時(shí)，要直接從斷面圖上量出導(dǎo)線靜止時(shí)對(duì)于輸電線路中心線各個(gè)點(diǎn)之間的距離并檢查風(fēng)偏后對(duì)各種危險(xiǎn)點(diǎn)的凈空距離，這樣就可以確保線路運(yùn)行過程中的安全效果。如果安全距離不夠，應(yīng)調(diào)整塔位置及高度，或挖掉土方。

7 結(jié)束語

對(duì)于設(shè)計(jì)定位工作而言，它是送電線路設(shè)計(jì)工作中的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，需要將理論和實(shí)踐融合于一個(gè)整體。線路工程會(huì)受到外界多種因素的制約影響，經(jīng)常會(huì)碰到各種問題，要做好定位工作，需要設(shè)計(jì)人員深入現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行細(xì)致研究，不斷優(yōu)化排位方案，并認(rèn)真進(jìn)行上述各種校驗(yàn)工作。

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收稿日期：2018-9-13