輸電線路懸浮抱桿地網(wǎng)轉向系統(tǒng)連接方式優(yōu)化及應用

張建，云俊斌，陳立新，白俊鋒

(1.中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司，湖南 長沙 410007；2.河南送變電建設有限公司，河南 鄭州 450051)

0 引言

陜北—湖北±800 kV 特高壓直流輸電線路工程(豫2 標段) 線路全長112.6 km，新建角鋼鐵塔216 基，平均塔重72 t/基，由于受塔基地形影響，大型吊車無法進場，95%塔位需采用懸浮抱桿分解組立鐵塔[1－4]。

在懸浮抱桿分解組立鐵塔施工過程中，懸浮抱桿地網(wǎng)轉向系統(tǒng)是受力關鍵點之一[5－7]。目前，地網(wǎng)轉向系統(tǒng)主要由兩種方式構成:方式一由卸扣、鋼絲繩套、單輪滑車、手扳葫蘆組成，地網(wǎng)繩通過鋼絲繩直接捆綁在塔腿角鋼處錨固；方式二由卸扣、鋼絲繩套、單輪滑車、手扳葫蘆、地錨組成，地網(wǎng)繩通過塔腿處開挖地錨進行錨固。兩種方式地網(wǎng)中心均通過卸扣平衡分散受力。

文章對以上兩種連接方式的結構特點進行了分析，提出存在的問題，并提出解決方案。

1 優(yōu)化方案概述

對轉向系統(tǒng)地網(wǎng)繩錨固和中心平衡受力連接方式進行優(yōu)化[8－11]，研制轉向耳鐵用于塔腿處地網(wǎng)繩錨固，轉向圓盤用于地網(wǎng)轉向系統(tǒng)中心平衡分散受力。優(yōu)化后的地網(wǎng)系統(tǒng)由卸扣、鋼絲繩套、單輪滑車、手扳葫蘆、轉向耳鐵、圓盤組成。

該方案適用于輸電線路工程懸浮抱桿分解組立鐵塔施工，下面就優(yōu)化后的方案和可行性進行具體論述。

2 連接方式優(yōu)化研究

2.1 地網(wǎng)系統(tǒng)與鐵塔連接方式研究

在塔腿內(nèi)側設置轉向耳鐵，用于地網(wǎng)系統(tǒng)與鐵塔連接，該轉向耳鐵包括圓弧形底板、半圓弧形連接鋼板、4 塊肋板三部分，主要材料均為Q345 低合金高強度鋼[13]。

圓弧形底板厚18 mm，長200 mm，寬80 mm，設置2 個?25.5 螺栓孔用于塔腿角鋼連接，螺栓孔中心間距120 mm，螺栓孔中心距底板邊緣最小間距為40 mm。

4 塊肋板為不等邊六邊形，厚度6 mm，邊長分別為20 mm、30 mm、28.3 mm、30 mm、20 mm、42.5 mm，四塊肋板相互間隔焊接于底板和連接鋼板之間，雙面焊，每處焊接覆蓋長度為30 mm。

半圓弧型連接鋼板厚20 mm，高86 mm，寬80 mm，垂直焊接于圓弧形底板中間，雙面焊，焊接覆蓋長度80 mm，半圓弧上部設置1 個?30 施工孔用于地網(wǎng)繩連接，施工孔中心距連接鋼板邊緣最小間距為36 mm。

轉向耳鐵結構及使用狀態(tài)如圖1、圖2 所示(單位mm)。

圖1 轉向耳鐵結構

圖2 轉向耳鐵使用狀態(tài)圖

2.2 地網(wǎng)系統(tǒng)中心轉向圓盤研究

根據(jù)地網(wǎng)中心轉向滑車和鋼絲繩連接特點，研究一種轉向圓盤，采用Q345 低合金高強度鋼，圓盤厚度25 mm，直徑300 mm，圓盤中心直徑150 mm 范圍挖空，減輕圓盤重量，設置8 個?30 螺栓孔用于地網(wǎng)繩和轉向滑車連接，螺栓孔均布在圓盤上，螺栓孔中心距圓盤邊緣最小間距為25 mm，如圖3、圖4 所示(單位mm)。

圖3 圓盤結構

圖4 圓盤使用狀態(tài)圖

3 地網(wǎng)轉向系統(tǒng)受力計算

以內(nèi)懸浮外拉線分解組塔為例對地網(wǎng)轉向系統(tǒng)各受力點進行了計算，按照?±800 kV 架空送電線路鐵塔組立施工工藝導則?[14]，受力分析如圖5所示。

圖5 抱桿組塔受力分析圖

3.1 最大設計吊重

吊裝方式:滑車組采用“1－2” 動滑車組，工作繩數(shù)為4，設計允許重力G重＝49 kN。

吊點繩等附件重力G重′＝0.588 kN。

因此，實際起吊總重力G＝G重＋G重′ ＝49.588 kN。

3.2 參數(shù)選擇

本工程在組立施工時，最大工況要求:起吊繩與抱桿的夾角應β≤15°；塔片控制繩對地夾角應ω≤45°。

3.3 受力分析計算

3.3.1 起吊繩受力

起吊繩合力受力為:

計算可得T＝70.13 kN。

牽引繩靜張力為:

式中，T為起吊繩(起吊滑車組、吊點繩) 的合力，kN；T0為牽引繩的靜張力，kN；n為起吊滑車組鋼絲繩的工作繩數(shù)(采用1－2 滑車，n＝4)；η為滑車效率，η＝0.96。計算可得T0＝20.65 kN。

3.3.2 地網(wǎng)系統(tǒng)轉向滑車受力

設牽引繩的靜張力T0，則地網(wǎng)繩轉向滑車的受力為:

式中，γ為轉向角度，90°；T0為牽引繩的靜張力，kN；計算可得F＝29.2 kN。

轉向圓盤受力主要來源于地網(wǎng)轉向滑車，因此兩者受力基本一致。

3.3.3 轉向耳鐵受力

地網(wǎng)繩主要由三根鋼絲繩連接，每根鋼絲繩連接一套轉向耳鐵，當牽引繩受力，此時地網(wǎng)繩主要由兩根鋼絲繩受力，考慮1.2 倍不均衡系數(shù)，則單套轉向耳鐵(單根地網(wǎng)繩) 受力f為:

3.3.4 轉向耳鐵及圓盤試驗

通過以上計算，轉向耳鐵和圓盤最大受力為29.2 kN，為確保使用安全，按照設計負荷50 kN，3 倍安全系數(shù)進行檢驗，試驗過程緩慢加荷至150 kN，按標準保持額載，未見變形，符合設定要求[15]。試驗照片如圖6 所示。

圖6 轉向耳鐵和圓盤試驗照片

綜上所述，轉向耳鐵和圓盤實際使用安全系數(shù)大于5 倍，滿足現(xiàn)場使用要求。

4 連接方式優(yōu)化后應用

優(yōu)化后的地網(wǎng)系統(tǒng)新增轉向耳鐵和圓盤連接組件，具有結構簡單、安裝拆卸便捷、安全穩(wěn)定、經(jīng)濟適用等優(yōu)點，解決方式一和方式二中存在的問題，最大程度保證工程的施工安全和質量。地網(wǎng)轉向系統(tǒng)連接優(yōu)化后實物如圖7 所示。方案優(yōu)化前后優(yōu)缺點對比見表1。

圖7 地網(wǎng)轉向系統(tǒng)連接優(yōu)化后實物圖

表1 方案優(yōu)化前后對比表

5 結語

采用優(yōu)化的地網(wǎng)系統(tǒng)，順利完成了該工程懸浮抱桿分解組塔，證明優(yōu)化后的地網(wǎng)轉向連接系統(tǒng)方法可行。同時大大提高了地網(wǎng)連接方式的規(guī)范性、安全性和穩(wěn)定性，為今后輸電線路工程使用懸浮抱桿組塔起到試驗示范作用[16－17]。