架空輸電導線展放張力及牽引力精確計算

楊明力　關蕾　陸國智　王亮

摘 要：隨著我國超高壓輸電線路的發展，張力放線工藝的使用日趨普遍。為了確保架線質量，力求降低對周圍環境的干擾，在超高壓線路工程架線的全過程中，架空線必須施加張力，使之架空離開地面、障礙物及跨越設施，以免架空線受到磨損，為此必須采取導線展放張力放線的施工工藝。導線展放張力及牽引力是架空輸電線路工程張力架線機械設備選型、工器具選型的重要依據，同時也是架線施工安全的重要影響因素。根據工程設計及現場實際條件，合理確定導線展放張力及牽引力，精確計算張力和牽引力，對于導線展放施工的安全順利進行，具有十分重要的意義。該文針對導線展放張力放線施工設計，列出各種簡化計算公式，并以實例求算相應的計算誤差率。基于此進行分析，提出比較實用的簡化式。

關鍵詞：展放張力 牽引力 精確計算

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0061-02

在超高壓及特高壓架空輸電線路工程中，導線展放一般采用張力展放的方式，即通過張力機和牽引機使導線處于騰空狀態，在專用鋼絲繩的牽引下，以張力機為起點，逐一通過塔上的架線滑車，直到設定的放線段的終點。在導線展放施工前，需要科學合理地確定導線的展放張力值，以及與之相對應的牽引力值，作為機械設備、工機具選型的依據，同時用以評估架線系統的安全性。所以，導線展放施工前，必須精確計算設定工況下的張力及牽引力。

1 導線展放張力及牽引力控制原則

1.1 滿足架空導線對障礙物的安全距離要求

導線展放時，應使導線對垂直下方的障礙物、被跨越物凈空距離滿足安全規范的要求，障礙物主要是指被跨越的電力線、通信線公路、鐵路、河流、橋梁、房屋等設施或建筑物，對地面也要滿足相應的凈空距離，以避免導線對下方設施或建筑物造成影響，或使導線受到磨損。這就需要對導線施加合適的張力，使導線騰空到需要的高度。

1.2 滿足架線系統安全要求

導線張力越小，架線系統各部位受力就越小，架線系統（指機械設備、地錨、放線滑車、鋼絲繩、連接器、跨越架等）安全性就越高；反之，則架線系統的安全性就越低。但張力過小就不能保證架空導線對障礙物的安全距離要求，甚至造成拖地情況。所以，在滿足架線系統安全、架空導線對障礙物距離的前提下，展放張力應盡可能小。

架空導線的展放張力及牽引力基于以下兩項原理。

（1）線檔高懸掛點處架空線的軸向張力等于低懸掛點處架空線的軸向張力疊加兩懸掛點垂直高差段架空線的垂向重力。線檔低懸掛點處架空線的軸向張力等于高懸掛點處架空線的軸向張力減去兩懸掛點垂直高差段架空線的垂向重力。

（2）受放線滑車自身摩擦阻力影響，導線與滑車相切處牽引機側的軸向張力等于張力機側導線軸向張力與滑車摩阻系數的乘積。見示意圖1。

根據上述原理，即有：；；；；其中：為張力機出口張力，N；為導線與滑車切點牽引機側軸向張力，N；為導線單位長度重量，N/m；ε為放線滑車的摩阻系數，規范推薦值為1.015；為線檔兩端掛點高差，、分別為張力機、牽引機設備與臨近塔掛點的高差，牽引側掛點高時取正值，反之，則取負值，m。

2 計算步驟

2.1 初步選定控制檔

所謂控制檔，是指對整個架線區段的展放張力、牽引力起到關鍵制約作用的線檔。一般是存在障礙物的線檔，或者導線對地距離較小的線檔，可以根據平斷面圖初步選定。由于滑車的摩擦阻力作用，一般越靠近牽引場則張力越大，所以同等條件下，應選擇距離張力場較近的線檔作為控制檔。初步選定的控制檔，可能是一個，也可能是多個。

2.2 計算控制檔張力

根據安全規范、跨越方案要求，確定導線對地、障礙物的安全距離，再利用相關公式，逐個計算出滿足安全距離所需的最小張力，作為初步選定控制檔的水平放線張力Hi。

其中：為控制檔檔距，m；為障礙物到臨近塔水平距離，統一選其中一側進行計算即可，m；為臨近塔導線掛點到障礙物頂部的垂直凈空距離，m。為導線對正下方障礙物垂直凈空距離，即安全距離，m；為控制檔兩側掛點高差角。

2.3 計算出口張力

根據上述初步選定控制檔張力，計算出對應的張力機出口張力。對計算結果進行排序，其最大值所對應的控制檔，就作為施工時的控制檔，也作為張力計算、牽引力計算的控制依據。假設控制檔為第i檔，則出口張力計算公式為：

2.4 計算牽引力

導線出口張力確定之后，就可以計算所需要的牽引力，并進行整定。隨著導線的展放，牽引力值不是固定不變的，而是根據導線對地、障礙物高度情況適當調整，所說的牽引力，是指需要控制的最大值。如果發線區段內地形平坦、掛點起伏不大，牽引力一般在導線牽引到位時達到最大值；如果地形為連續上下山，則一般是牽引走板越過高程最高的滑車時達到最大值。為確保數據計算精確，應考慮高差的影響，則需要依次計算牽引走板越過每個滑車時對應的牽引力，假設牽引走板越過第j個滑車，則計算公式為：

其中：為牽引走板越過第j個滑車時對應的牽引力，取其最大值作為牽引力控制值，N；為牽引鋼絲繩的單位長度重量，N/m。

3 其他注意事項

（1）按照張力架線工藝導則的要求，摩阻系數一般取值為1.015，但實際滑車由于日常維護保養不善等原因，一般摩阻系數比推薦值偏大，應取1.02。

（2）牽引走板一般比較重，且考慮到走板經過滑車時的摩擦阻力，應在計算的基礎上，適當加上一定的保安值。一般取1～2kN。

4 結語

該文闡述的架空導線展放張力及牽引力計算方法，經多個工程中應用實踐，證明其計算結果與施工實際十分相符，導線對地、障礙物距離控制較為精確，同時滿足架線系統安全要求，為架線施工安全順利進行提供了重要保障。

參考文獻

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