輸電線路直線轉(zhuǎn)角塔絕緣子單改雙工法應(yīng)用

趙天浩，李南開，姚紹川

(河南送變電建設(shè)有限公司，河南 鄭州 450007)

隨著社會(huì)的進(jìn)步，城市發(fā)展速度在不斷加快，對(duì)電力的需求也在不斷增加，為保障供電的可靠性、安全性，輸電線路的改造必不可少。其中絕緣子單改雙就是其小型技術(shù)改造中重要的一部分。絕緣子單改雙就是將單串懸垂絕緣子改造成雙串絕緣子，可以有效降低導(dǎo)線從絕緣子脫落的可能性。直線轉(zhuǎn)角塔也是需要絕緣子單改雙塔型中的一種。

1 線路施工概況

在之前的輸電電力線路中，絕大部分絕緣子懸垂串均為單串，由一根絕緣子及配套金具從桿塔連接導(dǎo)線，在長(zhǎng)久運(yùn)行過程中,容易在外力作用下彎曲變形,導(dǎo)致球頭脫落，我國(guó)電網(wǎng)曾多次發(fā)生過導(dǎo)線從絕緣子金具上脫落形成的“掉串”事故，這種“掉串”事故如果是發(fā)生在“三跨”地區(qū)將造成極其惡劣的影響和不可挽回的損失。于是國(guó)家電網(wǎng)公司便積極尋求對(duì)策，最終決定在重要跨越地區(qū)的直線塔懸垂串統(tǒng)一進(jìn)行雙串化改造，將單一根絕緣子改造成兩根，使導(dǎo)線單掛點(diǎn)變成了雙導(dǎo)線掛點(diǎn)，這樣即使遇到大風(fēng)舞動(dòng)，也不會(huì)出現(xiàn)“掉串”事故，因?yàn)殡p掛點(diǎn)分?jǐn)偭私^緣子的受力，使其更加牢固。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，土地資源也隨之變得更加緊缺，電力線路的需求數(shù)量日益增加，伴隨著線路走廊越來(lái)越難以獲得，線路路徑也變得更加曲折，轉(zhuǎn)角塔的用量和比例也逐漸上升[1]。由于耐張塔使用了大量鋼鐵和混凝土，其造價(jià)比普通直線塔的造價(jià)要多上很多，從而輸電線路工程的造價(jià)比之前貴上了很多。但是線路設(shè)計(jì)中若能降低耐張塔的用量，便能顯著降低線路的造價(jià)水平。對(duì)于小角度的轉(zhuǎn)角，直線耐張塔的價(jià)錢要比普通耐張塔便宜，所以直線轉(zhuǎn)角塔便應(yīng)運(yùn)而生(如圖1)。

圖1 直線轉(zhuǎn)角塔現(xiàn)場(chǎng)照片

平常的絕緣子單改雙工程通常使用在直線桿塔上。直線桿塔是沒有轉(zhuǎn)角度數(shù)的，而直線轉(zhuǎn)角塔有較小的轉(zhuǎn)角度數(shù)。由于有了轉(zhuǎn)角度數(shù)，施工時(shí)需要同時(shí)注意導(dǎo)線的橫向受力與縱向?qū)Ь€的重力。而最為普通的直線桿塔，并不存在導(dǎo)線的橫向受力，只考慮導(dǎo)線的垂直受力便可完成此項(xiàng)工作。所以需要對(duì)受力情況和施工步驟進(jìn)行分析，研究合理的施工方法，才能確保安全高效地完成施工[2]。

2 施工存在的問題

直線轉(zhuǎn)角塔單改雙的施工與尋常直線桿塔單改雙施工相比，存在以下三點(diǎn)問題：

第一是施工時(shí)受力的影響。若按照正常垂直向上提線改造時(shí)，受到轉(zhuǎn)角張力，會(huì)使工器具及鋼絲繩偏移。尋常直線桿塔導(dǎo)線在轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)橫擔(dān)垂直于導(dǎo)線向上的位置，但是直線轉(zhuǎn)角塔由于角度的影響，導(dǎo)線位置位于橫擔(dān)邊緣甚至外側(cè)，無(wú)法提線。

第二是工器具掛點(diǎn)位置的選擇。直線轉(zhuǎn)角塔與尋常桿塔最大的不同之處是直線轉(zhuǎn)角塔存在掛線架。工器具掛點(diǎn)若直接布置于桿塔橫擔(dān)上時(shí)，掛線點(diǎn)位于掛線外側(cè)，由于掛線架位為V形，施工時(shí)工器具容易和掛線架及金具重合從而嚴(yán)重影響施工，絕緣子單改雙時(shí)需拆除掛線架。

第三是工器具的選擇。若按照正常工器具的選擇方式只考慮垂直受力，工器具的受力情況不滿足要求，容易造成工器具損壞或發(fā)生人身安全事故。

3 施工問題的解決方法

針對(duì)以上存在的問題，通過施工前的準(zhǔn)備及討論可以得到解決方案。

第一點(diǎn)問題的解決方案：通過平行于絕緣子方向進(jìn)行提線改造。由于之前絕緣子一直處于受力狀態(tài)，容易得到導(dǎo)線受力方向及角度。若按照平行于絕緣子的放線進(jìn)行提線，其工器具受力角度反向于導(dǎo)線轉(zhuǎn)角張力，當(dāng)工器具施工時(shí)的位移與施工前預(yù)測(cè)的位移相比起來(lái)差別較小時(shí)，更易施工[3]。

第二點(diǎn)問題的解決方案：經(jīng)過實(shí)地考察和論證后，可以將工器具掛點(diǎn)設(shè)置在橫擔(dān)盡頭的導(dǎo)線預(yù)留孔，掛線孔受力較好，掛線架就不會(huì)影響施工。

第三點(diǎn)問題的解決方案：使用經(jīng)緯儀及無(wú)人機(jī)，對(duì)線路轉(zhuǎn)角度數(shù)及導(dǎo)線張力進(jìn)行確認(rèn)，計(jì)算得出線路絕緣子的荷載，再根據(jù)其數(shù)值進(jìn)行工器具的選用。

3.1 施工前的準(zhǔn)備

施工前，需要認(rèn)真地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。我們可以通過使用高精度RTK對(duì)相鄰兩基桿塔測(cè)量，將導(dǎo)線轉(zhuǎn)角度數(shù)準(zhǔn)確測(cè)量，并使用經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)量導(dǎo)線的弧垂，通過導(dǎo)線弧垂進(jìn)行導(dǎo)線張力及計(jì)算。使用無(wú)人機(jī)將桿塔情況進(jìn)行拍照，確認(rèn)施工時(shí)最佳的掛點(diǎn)位置。

同時(shí)還需進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量的計(jì)算，并通過查閱施工圖進(jìn)行校對(duì)。首先應(yīng)將需要的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備齊全，查閱施工圖紙得到其檔距和高差[4]。根據(jù)桿塔現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，確定直線轉(zhuǎn)角塔大號(hào)側(cè)相鄰一基桿塔弧垂f1及直線轉(zhuǎn)角塔大號(hào)側(cè)四線導(dǎo)線水平張力H1(方向：沿直線轉(zhuǎn)角塔大號(hào)側(cè)方向)、通過垂直荷載公式得出四線垂直荷載G1，四線水平張力H1分(方向：沿直線轉(zhuǎn)角塔橫擔(dān)方向)。同理直線轉(zhuǎn)角塔小號(hào)側(cè)方向現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，確定直線轉(zhuǎn)角塔小號(hào)側(cè)方向弧垂f2及直線轉(zhuǎn)角塔小號(hào)側(cè)四線導(dǎo)線水平張力H2(方向：沿直線轉(zhuǎn)角塔小號(hào)側(cè)方向方向)、四線垂直荷載G2、四線水平張力H2分(方向：沿直線轉(zhuǎn)角橫擔(dān)方向)。知道直線轉(zhuǎn)角塔大小號(hào)的各種分力后，經(jīng)過合力計(jì)算公式得出最后合力F，完成提線的受力計(jì)算。

張力分力計(jì)算公式：F1=H1tanθ

由于一般直線轉(zhuǎn)角塔絕緣子單改雙需要將掛線架一起更換，所以重新設(shè)計(jì)掛線架，保證掛線架可以正確地安裝在桿塔上。掛線架在直線轉(zhuǎn)角塔的作用尤其重要，它就是直線轉(zhuǎn)角塔的主要受力點(diǎn)。通常一般的直線桿塔由于不受轉(zhuǎn)角水平方向的力，塔身上的絕緣子懸垂串是垂直方向，但是直線轉(zhuǎn)角塔有著轉(zhuǎn)角，收到了水平方向的受力，導(dǎo)致整個(gè)絕緣子懸垂串是向內(nèi)角方向傾斜，整個(gè)桿塔角度越大其懸垂串傾斜越多，一個(gè)好的掛線架對(duì)整個(gè)桿塔起到至關(guān)重要的作用。對(duì)此我們可以通過無(wú)人機(jī)拍照進(jìn)行三維建模，對(duì)導(dǎo)線橫擔(dān)及老的掛線架進(jìn)行詳細(xì)的受力分析，并繪制掛線架施工圖[5]。再經(jīng)過有著較為不錯(cuò)廠家資質(zhì)的鐵塔廠進(jìn)行放線架的加工，便可得到一個(gè)質(zhì)量和精度很高的掛線架。

3.2 施工方法及其措施

3.2.1 明確工作任務(wù)

首先對(duì)本次單改雙的桿塔塔號(hào)進(jìn)行確認(rèn)，避免誤登其他線路桿塔，從而造成觸電事故。

工作負(fù)責(zé)人應(yīng)組織相關(guān)人員查看工作現(xiàn)場(chǎng)，了解現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，查看其地形是否可以讓車輛到達(dá)桿塔下方對(duì)工器具進(jìn)行有效地運(yùn)輸，查閱相關(guān)技術(shù)資料，熟悉其設(shè)備參數(shù)，認(rèn)真閱讀需要停電檢修的施工四措一案，了解施工方法，掌握相關(guān)作業(yè)要求。

3.2.2 確定工作方法

作業(yè)人員對(duì)本次作業(yè)的受力計(jì)算書進(jìn)行詳細(xì)閱讀了解，檢查主要受力點(diǎn)和相關(guān)工器具的配置，從而保證工器具的選用，掌握施工時(shí)技術(shù)要領(lǐng)。工作技術(shù)人員制定作業(yè)項(xiàng)目、組織技術(shù)安全措施，保證施工中不出現(xiàn)安全技術(shù)的問題。

3.2.3 審核并簽發(fā)工作票

保證審核工作票的正確性，保證工作票上所列安全措施應(yīng)正確完備，確認(rèn)施工人員的數(shù)量應(yīng)適當(dāng)和充足。其工作票上的人數(shù)及接地線的數(shù)量編號(hào)一定要與施工現(xiàn)場(chǎng)一致，保證工作票的準(zhǔn)確性。

3.2.4 召開交底會(huì)

技術(shù)人員和先關(guān)負(fù)責(zé)人做好危險(xiǎn)點(diǎn)分析，明確人員分工，對(duì)施工人員存在的問題進(jìn)行解答。安全員需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)容易出現(xiàn)的安全問題進(jìn)行講解，并填寫交底記錄并保存。

3.2.5 作業(yè)人員要求

作業(yè)人員的精神狀態(tài)飽滿，無(wú)妨礙工作病癥。所有作業(yè)人員有登高證。作業(yè)人員應(yīng)熟悉有關(guān)規(guī)程要求。所有作業(yè)人員統(tǒng)一著裝，作業(yè)人員個(gè)人安全用具齊全。監(jiān)護(hù)人要始終在工作現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)班組成員的安全要認(rèn)真監(jiān)護(hù)，及時(shí)糾正不安全動(dòng)作，不得擅自脫崗。作業(yè)人員應(yīng)具備超高壓架空輸電線路的基本知識(shí)，了解常規(guī)檢修工作的方法和內(nèi)容，能獨(dú)立承擔(dān)一般性檢修工作。

3.2.6 危險(xiǎn)點(diǎn)分析

作業(yè)人員的身體狀況不適、思想波動(dòng)、不安全行為、技術(shù)水平能力不足等都可能帶來(lái)危害或設(shè)備異常。如登塔前未檢查線路雙重名稱，誤登帶電桿塔，引發(fā)觸電事故。登塔前，未檢查個(gè)人安全工器具，高處作業(yè)時(shí)，安全帶、二道保護(hù)繩斷裂，引發(fā)高空墜落事故。攀登桿塔時(shí)由于腳釘松動(dòng)或沒有抓穩(wěn)踏牢，易發(fā)生高空墜落。安全帶沒有系在牢固的構(gòu)件上或沒有系好安全帶，易發(fā)生高空墜落。作業(yè)點(diǎn)下方站人，高空墜物傷及地面作業(yè)人員。檢修線路跨越帶電線路，線路有感應(yīng)電，易發(fā)生人身觸電。手扳葫蘆使用不規(guī)范，導(dǎo)致絕緣子掉串，造成人員高處墜落。

3.2.7 作業(yè)人員分工

單個(gè)直線轉(zhuǎn)角塔單改雙施工點(diǎn)需要工作負(fù)責(zé)人1名，安全監(jiān)護(hù)人1名，技術(shù)人員1名，高空作業(yè)人員2名，地面配合人員3名。充足的人員才能保證項(xiàng)目可以順利完成。

3.2.8 作業(yè)階段的開工

核對(duì)設(shè)備名稱，工作負(fù)責(zé)人接到工作許可命令后，率領(lǐng)工作班成員到達(dá)工作現(xiàn)場(chǎng)。工作負(fù)責(zé)人要親自按工作票、組織技術(shù)安全措施核對(duì)線路名稱、桿塔號(hào)。召開站班會(huì)：工作負(fù)責(zé)人召集全體人員列隊(duì)，交任務(wù)、交安全、交技術(shù)，查衣著、查三寶、查精神狀態(tài)。作業(yè)人員對(duì)工器具進(jìn)行安全檢查。工作負(fù)責(zé)人向2至3人進(jìn)行提問，無(wú)問題后方可開始作業(yè)。

3.2.9 作業(yè)內(nèi)容、步驟及工藝標(biāo)準(zhǔn)

一是高空人員需要上塔就位。高空監(jiān)護(hù)人攜帶報(bào)話機(jī)上塔，在橫擔(dān)牢固構(gòu)架上掛設(shè)安全帶，確保有良好的視野。1#高空人員攜帶個(gè)人保安線上塔，打好安全帶和個(gè)人二防繩后，在作業(yè)相導(dǎo)線上掛設(shè)個(gè)人保安線，個(gè)人保安線可以有效地防止感應(yīng)電事故的發(fā)生。2#高空人員攜帶鋁合金傳遞滑車、錦綸絲長(zhǎng)繩、卸扣、鋼絲繩套、拔銷器上塔，在合適位置掛設(shè)二防繩和安全帶，在作業(yè)相橫擔(dān)頭合適角鋼上懸掛“傳遞滑車系統(tǒng)”，傳遞滑車的作用是用來(lái)傳遞絕緣子和手版葫蘆等施工工器具，其連接形式為：鋼絲繩套>>卸扣>>鋁合金傳遞滑車>>錦綸絲長(zhǎng)繩[6]。

二是導(dǎo)線提升系統(tǒng)與二道防護(hù)系統(tǒng)的布置。地面配合人員與高空作業(yè)人員配合，使用“傳遞滑車系統(tǒng)”將鋼絲繩套、鋼絲繩套、手扳葫蘆、卸扣、木磙、四分裂提線器提至作業(yè)相橫擔(dān)上；高空作業(yè)人員在橫擔(dān)頭懸掛速差器，使用軟梯下至導(dǎo)線端。兩名高空人員配合，在作業(yè)相橫擔(dān)頭布置“導(dǎo)線提升系統(tǒng)”，連接形式為：木磙>>鋼絲繩套>>手扳葫蘆>>50kN卸扣>>四分裂提線器，其中四分裂提線器連接在四根子導(dǎo)線上。導(dǎo)線提升系統(tǒng)的使用可以有效地使桿塔橫擔(dān)和導(dǎo)線連接，并將導(dǎo)線進(jìn)行提升，使絕緣子不受力。二道保護(hù)系統(tǒng)的使用是防止導(dǎo)線提升系統(tǒng)萬(wàn)一出現(xiàn)問題，使其可以直接有效地保護(hù)導(dǎo)線，不會(huì)造成掉線事故的發(fā)生。

三是絕緣子及放線架的更換工作。桿塔使用“導(dǎo)線提升系統(tǒng)”及“二道防護(hù)系統(tǒng)”時(shí)應(yīng)與絕緣子串傾斜角度盡量保持一致。首先應(yīng)搭設(shè)“二道防護(hù)系統(tǒng)”，之后再搭設(shè)“導(dǎo)線提升系統(tǒng)”，注意兩套系統(tǒng)的掛點(diǎn)都應(yīng)在橫擔(dān)主材上。之后收緊“導(dǎo)線提升系統(tǒng)”的手扳葫蘆，使原絕緣子串及其金具不受力。高空人員應(yīng)先將與導(dǎo)線連接的掛點(diǎn)金具拆除，使復(fù)合絕緣子金具串下方不與導(dǎo)線接觸，再通過傳遞系統(tǒng)的傳遞繩將絕緣子串進(jìn)行綁扎，使其通過傳遞系統(tǒng)放置于地面。人員站在軟梯上從下向上依次拆除掛線架，使用過傳遞系統(tǒng)放置于地面。再將新的掛線架提升上來(lái)后調(diào)整新的掛線架的位置，進(jìn)行安裝并注意新安裝的兩個(gè)掛線架的位置是否合適，最后通過傳遞系統(tǒng)將新的絕緣子懸垂串提升上來(lái)進(jìn)行組裝，完成更換絕緣子及放線架的任務(wù)。工作完畢后，松手扳葫蘆，使懸垂絕緣子串受力，然后將提線裝置、二道防護(hù)裝置落下，完成施工工作。

四是進(jìn)行拆除工器具的工作。拆除“導(dǎo)線提升系統(tǒng)”“二道防護(hù)系統(tǒng)”各部件，使用“傳遞滑車系統(tǒng)”將其逐一降至地面；拆除“傳遞滑車系統(tǒng)”各部件、個(gè)人保安線等，人工帶至地面；塔上作業(yè)人員檢查作業(yè)各部位正常、完好，塔上有無(wú)遺留物，然后下塔。注意作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)必須進(jìn)行全程監(jiān)護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)制止。

4 結(jié) 語(yǔ)

本次研究將施工桿塔大小號(hào)側(cè)的受力分力進(jìn)行新的計(jì)算，通過高精度RTK、無(wú)人機(jī)、經(jīng)緯儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行拍照了解，新增掛線架進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量和設(shè)計(jì)，提升導(dǎo)線時(shí)采用傾斜向上的施工，將鋼絲繩懸掛在備用掛點(diǎn)孔，分析鋼絲繩掛點(diǎn)的受力情況，這些新的應(yīng)用是本施工方法的特點(diǎn)。同時(shí)通過這些儀器及新的施工方法將更好地進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量及計(jì)算，提高施工的可靠性，更好地避免發(fā)生安全及質(zhì)量事故，此工法具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。