分析電力架空輸電線路中雙回線路的更換

李 濤

廣西泰能工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530023

0 引言

隨著電網(wǎng)建設(shè)的不斷加快，設(shè)備的不斷更新，在城市電網(wǎng)的220kV架空輸電線路也不斷更換，而其中同桿雙回線路占了大部分。以往的架空地線均采用普通鍍鋅鋼絞線，在污染環(huán)境下銹蝕情況嚴(yán)重，一般每隔15～20年更換一次，平均每年需調(diào)換銹蝕架空地線100km左右。按傳統(tǒng)調(diào)換雙回線路架空地線工藝方法，需雙回線路同時停電方可進(jìn)行檢修，很大程度上影響了地區(qū)用戶的供電和電網(wǎng)的可靠性。近幾年，各地負(fù)荷的迅猛增長，電網(wǎng)的壓力越來越大，對電網(wǎng)可靠性的要求越來越高，雙回線路同時停電檢修將嚴(yán)重影響到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。為了適應(yīng)電網(wǎng)新形勢的需要，在采納部分傳統(tǒng)施工工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合新設(shè)備、新工器具，開發(fā)實(shí)施帶電更換同桿雙回路架空地線的新工藝，即220kV同塔雙回架空輸電線路在一回路導(dǎo)線停電、另一回路導(dǎo)線帶電的狀態(tài)下，更換靠近停電導(dǎo)線回路側(cè)架空地線。

1 施工方案及優(yōu)點(diǎn)

1.1 張力放線施工方案

1）在更換地線的耐張段的一端耐張塔處(簡稱后盡頭塔)地面上，布置新地線的放線盤架及張力機(jī)，并將新地線通過張力機(jī)線輪及導(dǎo)向輪引至塔頂，與待換舊地線連接;在耐張段的另一端耐張塔處(簡稱前盡頭塔)地面布置牽引舊地線的牽引機(jī)及卷線機(jī)，并將一根高強(qiáng)度絕緣牽引繩通過牽引機(jī)線輪及導(dǎo)向輪引至塔頂，與待換舊地線連接。

2）在每基直線塔的地線支架上懸掛放線滑車，拆除舊地線上懸垂線夾和防振錘后，將舊地線放入放線滑車輪上。

3）對跨越高壓電力線或鐵路、公路等設(shè)施的線檔處，采用下述雙重防護(hù)措施：一是在待換舊地線上裝置若干帶有絕緣控制繩的高空越線滑車，并將每個滑車上的絕緣控制繩拋過停電回路的上相導(dǎo)線后，連接固定在地面錨點(diǎn)處，使架空地線在牽引更換時保持對被跨越設(shè)施的安全距離；二是在被跨越設(shè)施處搭設(shè)越線架或絕緣網(wǎng)。

4）略收緊待換地線張力，并脫離前后盡頭塔上的地線錨定點(diǎn)，放松地線張力至預(yù)定的松弛張力。

5）同步同速啟動前盡頭的牽引機(jī)和后盡頭的張力機(jī)，先卷動絕緣牽引繩帶動舊地線和新地線由后盡頭向前盡頭方向移動。

6）待舊地線與絕緣牽引繩的連接頭被牽引通過牽引機(jī)的線輪，并可使舊地線的端頭能與卷線機(jī)的卷盤相連接時，解除舊地線與絕緣牽引繩的連接，將舊地線端頭固定在卷線機(jī)卷盤上，然后啟動機(jī)動卷線機(jī)，通過前盡頭的牽線機(jī)牽拉舊地線，進(jìn)而牽引新地線線盤上的新地線，并在張力機(jī)的作用下，保持各線檔內(nèi)的地線處于預(yù)定的松弛張力(弧垂)狀態(tài)并按預(yù)定的速度移動。同時，由圈線機(jī)將舊地線收卷于卷盤上。

圖1 施工現(xiàn)場布置圖

7）新地線被牽引到達(dá)前盡頭塔頂后，分別在前后盡頭塔上收緊新地線張力，恢復(fù)與各塔頂?shù)倪B接，投入正常運(yùn)行。施工場地布置，如圖1所示。

1.2 張力放線的優(yōu)點(diǎn)

首先，在同桿另一回線路帶電情況下采用張力放線技術(shù)施工更換時，可使地線始終保持一定張力，并處于架空狀態(tài)，且張力是可以控制的；其次，施工中更換地線區(qū)段依據(jù)現(xiàn)場施工條件具有可選擇性，且不受設(shè)計耐張段限制。而且，張力放線技術(shù)已積累了較為豐富的施工經(jīng)驗，能有效避免地線在更換過程中晃動，從而控制風(fēng)偏，保持與有電線路的安全距離。

2 施工中設(shè)備狀態(tài)的校核驗算

為了確保檢修更換中設(shè)備狀態(tài)是安全的，對檢修線路的架空地線，在以下幾種狀態(tài)時與停電及帶電線路上導(dǎo)線的間隔進(jìn)行了校驗(在計算中，導(dǎo)地線弧垂取環(huán)境溫度為10℃時的數(shù)值)，可參見圖2。

1）待換地線在線檔弧垂最低處位置；

2）有電導(dǎo)線在直線絕緣子串處位置；

3）有電導(dǎo)線在線檔弧垂最低處位置;

4）假設(shè)待換地線受外力影響后接近有電導(dǎo)線4m安全距離時的位置；

5）待換地線在保持與有電上相導(dǎo)線4m安全距離前提下的線檔弧垂最大處位置。通過校驗，證明了在帶電更換架空地線過程中，地線對桿塔間隙及帶電導(dǎo)線風(fēng)偏均滿足安全距離，設(shè)備狀態(tài)是安全的。

1—待換地線在直線塔頂位置；2—待換地線在線檔弧垂最低處位置；3—停電導(dǎo)線在直線絕緣子串處位置；4—停電導(dǎo)線在線檔弧垂最低處位置；5—有電導(dǎo)線在直線絕緣子串處位置；6—有電導(dǎo)線在線檔弧垂最低處位置；7—假設(shè)待換地線受近力后接處有電導(dǎo)線僅保持4m安全距離時的位置；8—待換地線在保持與有電上相導(dǎo)線4m安全距離前提下的線檔最大弧垂處位置。

圖2 待換塔地線在各種狀況下與停電回路及有電回路上有相導(dǎo)線的間距示意圖

3 更換銹蝕地線時牽引張力與安全系數(shù)的選擇

待更換的架空地線銹蝕較嚴(yán)重，其破斷力、安全系數(shù)已有不同程度下降，因此，在用張力技術(shù)進(jìn)行帶電更換時，必須限定其邊界條件。

1）地線銹蝕后的外徑和極限拉力

根據(jù)運(yùn)行資料及實(shí)測數(shù)據(jù)可知，待換架空地線鍍鋅鋼絞線GJ-50原直徑為9.0 mm，銹蝕后的最小外徑為7.0 mm，股數(shù)/單股直徑為7股/2.333 mm，最小截面為29.92 mm2，極限拉力為35.203 kN。

在張力放線條件下，考慮施工安全，銹蝕后的GJ-50架空地線按最小有效直徑大于等于7.0mm作為張力更換架空地線的基本條件。

2）地線銹蝕后牽引張力與安全系數(shù)選擇

為確保帶電更換施工的安全，銹蝕地線的牽引張力與安全系數(shù)的選擇必須滿足張力牽引時地線弧垂不小于原設(shè)計弧垂（見表1），此時地線安全系數(shù)仍應(yīng)大于等于2.5。

表1 原設(shè)計地線在不同氣溫下的拉力弧垂及相應(yīng)安全系數(shù)

根據(jù)計算，待檢修線路架空地線在不同牽引張力下的拉力弧垂及相應(yīng)安全系數(shù)，如表2所示。

表2 待檢修架空線路地線在不同牽引張下的弧垂

為滿足對銹蝕地線所限定的邊界條件，必須根據(jù)施工時的氣溫來選擇牽引張力，如:原弧垂在10℃時為2.23～4.76 m，20℃時為2.35～5.03m(見表1)。張力牽引弧垂按照表2，當(dāng)牽引張力/安全系數(shù)=8.806 kN/4.0時，弧垂為2.53～5.39 m，大于表1值，滿足張力牽引時地線弧垂不小于原設(shè)計弧垂的要求。

總之，張力牽引時地線弧垂不小于原設(shè)計弧垂，地線安全系數(shù)大于等于2.5，能夠保證放線時的安全可靠。

4 施工中的關(guān)鍵技術(shù)措施

1）新、舊地線的連接方式

新、舊地線的截面不一致，甚至型號也可能不同，而在帶電更換時要求必須連接牢固、可靠。為此，我們采用特制對接連接管進(jìn)行高空液壓壓接，且壓接質(zhì)量符合施工技術(shù)要求，從而確保連接管的握著力不小于架空地線保證計算拉斷力的90%，且能足以承受牽引張力，并能順利通過各種放線滑車。

2）舊地線與絕緣牽引繩的連接方式

為保證舊地線與絕緣牽引繩的連接強(qiáng)度，我們選用抗拉強(qiáng)度高、絕緣性能好的纖維材質(zhì)，采用繩芯縱向布局和外包防護(hù)繩套及噴涂防潮抗老化粘膠等先進(jìn)制繩工藝，并在繩端設(shè)置連接套環(huán)。

3）重要交叉跨越處采用雙重保護(hù)

在更換地線過程中，為確保對交叉跨越處的安全距離，我們采用雙重防護(hù)措施，一是在待換舊地線上裝置若干個帶有絕緣控制繩的高空越線滑車，并將每個滑車上的絕緣控制繩拋過停電回路的上相導(dǎo)線后，連接固定在地面錨點(diǎn)處，確保架空地線在牽引更換時對被跨越設(shè)施的安全距離；二是在環(huán)境條件允許下，在被跨越設(shè)施處搭設(shè)跨越架或架設(shè)絕緣繩網(wǎng)。

4）防感應(yīng)電措施

由于是帶電更換同桿雙回路架空地線，架空地線上會產(chǎn)生相當(dāng)大的感應(yīng)電壓。根據(jù)計算，感應(yīng)電壓可達(dá)16.7 kV。因此，我們使用金屬結(jié)構(gòu)的放線滑車，并在張力場、牽引場地新舊地線接近地面處，裝設(shè)接地滑車具，以有效消除感應(yīng)電的影響。

5）各種特殊放線滑車的制作

由于銹蝕架空地線很易磨損常規(guī)材質(zhì)制作的放線滑車輪軸，又連帶磨損新地線的表面保護(hù)層，因此采用優(yōu)質(zhì)工具鋼專門設(shè)計制作滑車的滾輪，并對表面作特殊工藝處理，以確保更換地線順進(jìn)行。

5 結(jié)論

綜上所述，在現(xiàn)今輸電網(wǎng)仍快速發(fā)展，而且對供電可靠性要求也越來越高。為適應(yīng)大電網(wǎng)迅速發(fā)展的新形勢，在對輸電線路進(jìn)行檢修時，勢必要考慮突破常規(guī)檢修工藝的限制，采用不停電的作業(yè)方法。而筆者通過充分準(zhǔn)備，利用新工藝、新設(shè)備成功實(shí)施了帶電更換220kV同桿雙回路銹蝕嚴(yán)重的架空地線，確保了輸電網(wǎng)的設(shè)備安全。同時這也將促進(jìn)線路檢修工藝上新的臺階，進(jìn)一步提高線路維護(hù)管理水平。