對1250?mm2級大截面導(dǎo)線展放滑車懸掛方式的研究

王東陽

摘 要：靈州-紹興±800 kV特高壓直流輸電線路工程采用了兩極6×JL1X1/G2A-1250/100及6×JL1/G2A-1250/100鋼芯鋁絞線，這是1250 mm2級大截面導(dǎo)線在我國特高壓直流輸電線路工程上的首次應(yīng)用，導(dǎo)線外徑及計算重量大，張力放線對施工機具的性能要求高，滑車懸掛方式的選擇，對工程進度及施工質(zhì)量有重要影響。該文結(jié)合工程特點，對滑車懸掛方式了分析，并簡述了滑車掛具的設(shè)計和計算過程。

關(guān)鍵詞：1250 mm2 大截面導(dǎo)線 3×（一牽2） 張力放線 滑車掛架

中圖分類號：TM752 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（a）-0107-02

1 工程概況及滑車選定

1.1 工程概況

靈州-紹興±800 kV高壓直流輸電線路工程，是1250 mm2級大截面導(dǎo)線在特高壓直流輸電線路上的首次應(yīng)用，在該工程陜1標(biāo)段中，導(dǎo)線按氣象區(qū)段分別采用兩極6×JL1X1/G2A-1250/100或6×JL1/G2A-1250/100鋼芯鋁絞線，每極導(dǎo)線六分裂，正六邊型布置，分裂間距500 mm，參數(shù)見表1。

1.2 導(dǎo)線放線滑車

導(dǎo)線放線滑車的輪槽底徑D、輪槽傾斜角β、輪槽底部半徑R、輪槽深度S等尺寸應(yīng)滿足《架空輸電線路放線滑車》的規(guī)定。

該工程導(dǎo)線實際最大垂直檔距1137 m，導(dǎo)線垂直荷載，即滑車允許承載力應(yīng)滿足：

其中Wd（kg/m）為導(dǎo)線的計算單位質(zhì)量

且滑車輪徑應(yīng)滿足：

導(dǎo)線放線滑車選用SHD-3NJ-1000/120（槽底直徑Φ1000 mm）尼龍掛膠，額定荷載為120kN的三輪導(dǎo)線放線滑車。

另按照國家電網(wǎng)公司直流建設(shè)部要求，轉(zhuǎn)角度數(shù)大于40°或垂直檔距大于1000 m的鐵塔需懸掛加強型滑車，加強型滑車同普通滑車區(qū)別主要有：（1）加強型滑車兩側(cè)槽鋼支架使用16#槽鋼，普通型使用12#槽鋼；（2）加強型滑車鋼絲繩輪使用鋼輪，普通型使用尼龍輪。

2 滑車掛架的研制

2.1 滑車懸掛方式分析

采用3×（1牽2）方式展放導(dǎo)線時，由于直線塔每極需懸掛3個三輪放線滑車，掛雙滑車時每極需懸掛6個三輪放線滑車，懸掛多滑車時，通常有以下兩種方式：（1）定制專用拉桿，配合卸扣進行單個滑車懸掛；（2）通過定長鋼絲繩套，配合手扳葫蘆進行單個滑車懸掛。

在使用以上兩種方法緊線時，將會出現(xiàn)以下問題：（1）施工效率差：懸掛鋼絲繩時，需通過多個配套工具調(diào)整滑車高度，使其保持一致，使滑車懸掛時間大幅延長，且不便于緊線施工；（2）施工難度大：使用鋼絲繩套懸掛滑車時，在架線施工過程中，滑車易晃動，導(dǎo)致走板偏離、導(dǎo)線鞭擊等事故；（3）弧垂控制難：使用鋼絲繩套懸掛滑車時，由于風(fēng)力會影響各滑車高度，調(diào)整子導(dǎo)線弧垂時，難以使各弧垂保持一致。

由于以上幾點問題，我們研制了專用滑車掛架，將3個3輪滑車同時懸掛于同一構(gòu)架上，使得滑車高度一致，可減小滑車懸掛施工難度，并有效提高施工效率。

2.2 掛架結(jié)構(gòu)特點

掛架主要結(jié)構(gòu)采用厚度為16 mm的Q345鋼板，下部采用160×16鋼板及小三角板焊接補強，各滑車掛點及螺栓連接處均焊接圓形鋼板補強。經(jīng)檢驗，各滑車掛點保持130 kN的荷載時，滑車整體及掛點無形變，而滑車所受最大荷載為95.6 kN，且各滑車架體間最小間距為286 mm，可滿足施工需求。

2.3 掛架受力分析

2.3.1 荷載分析

根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DL/T 875一2004）第4.4.1：“最大工作載荷對應(yīng)的屈服安全系數(shù)一般應(yīng)不小于1.75。”對各點荷載乘以安全系數(shù)1.75，可得各點荷載設(shè)計值如下：

A、B、C點：100kN×1.75=175kN；

結(jié)構(gòu)自重：10kN×1.75=17.5kN。

對橫梁簡化并做受力分析如圖1所示。

對左邊進行受力分析可得：=231.5kN；=151.6kN；=301.1kN；=192.5kN。

2.3.2 對A、B、C、O四點螺栓進行抗剪驗算

（1）

普通螺栓：

根據(jù)Q345鋼材抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值和抗拉強度設(shè)計值的比值可以求出Q345鋼材抗力分項系數(shù)。

由8.8級螺栓抗剪強度設(shè)計值=320MPa和材料的抗力分項系數(shù)的乘積，可得8.8級螺栓抗剪強度標(biāo)準(zhǔn)值=350MPa。

由公式（1）得A，B，C螺栓能承受的剪力

=494.8kN

>301.1kN

O螺栓能承受的剪力

=836.2kN

>192.5kN

可見當(dāng)螺栓抗剪強度采用標(biāo)準(zhǔn)值驗算時各螺栓的抗剪強度滿足設(shè)計要求。

2.3.3 對A、B、C、O四點的孔壁承壓驗算

孔壁承壓值：

（2）

當(dāng)驗算角鋼和三角聯(lián)板孔壁承壓時根據(jù)鋼材的抗力分項系數(shù)和螺栓的承壓強度設(shè)計值=510MPa的乘積，可推得螺栓的承壓強度標(biāo)準(zhǔn)值=560MPa。

由公式（2）得A，B，C點孔壁承壓值為

=30×28×560=470 kN

>301.1kN

O點聯(lián)板孔壁承壓值：

=39×32×560=698 kN

>192.5kN

可見當(dāng)螺栓承壓值按標(biāo)準(zhǔn)值驗算時聯(lián)板各孔壁承壓能力滿足要求。

當(dāng)驗算O點金具孔壁承壓時，螺栓的承壓強度標(biāo)準(zhǔn)值=445.5MPa。

由公式（2）得O點金具孔壁承壓值

=39×32×445.5=555.9kN

>192.5kN

可見當(dāng)螺栓承壓值按標(biāo)準(zhǔn)值驗算時金具孔壁承壓能力滿足要求。

2.3.4 對聯(lián)板薄弱截面（孔O處截面）進行強度校核

O處正截面應(yīng)力：

==

84.8MPa<=345MPa

可見按鋼材強度標(biāo)準(zhǔn)值對薄弱截面進行驗算時滿足要求。

2.3.5 聯(lián)板和角鋼的焊縫強度驗算

軸心受力的對接焊縫計算公式：

=

=9.72sMPa≤

由規(guī)范知E50對接焊縫的設(shè)計值=310Mpa，可見焊縫強度滿足焊縫設(shè)計強度要求。

2.3.6 聯(lián)桿強度驗算

聯(lián)桿拉伸強度：

F=/S=（231.5/2）/（70×14）=118.11Mpa

<=345MPa

可見聯(lián)桿拉伸強度驗算滿足要求。

2.3.7 B點撓度驗算

此處采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值對B點進行撓度驗算。

根據(jù)虛功原理，對組合結(jié)構(gòu)進行位移計算：

（3）

式中：

E為鋼材彈性模量，取206GPa

當(dāng)考慮角鋼及三角聯(lián)板剛度時（計算結(jié)果偏于保守）根據(jù)上式可得A點撓度Δ=2.5 mm（由于橫梁高跨比較小，未考慮剪切變形引起的位移）。

2.3.8 角鋼鋼梁強度驗算

由于角鋼鋼梁自重相對較小，此處在不考慮鋼梁自重的條件下可得角鋼鋼梁的彎矩圖如圖2所示。

梁單向彎曲時正應(yīng)力計算公式為：

≤f （4）

式中：

為截面的塑性發(fā)展系數(shù)，由于該結(jié)構(gòu)體系主要受動荷載，所以取=1。

在此分別對彎矩最大處B截面、角鋼C端截面進行強度驗算。由公式可得各個面積對形心軸的慣性矩，又由于截面各部分對截面形心軸的慣性矩的和即為截面的慣性矩，可得各點的慣性矩如下：

B截面的慣性矩：

=688.81+450+37.57×4.482+24×7.002=3068.8 cm4

凈截面模量：

=3068.8/14.50=211 cm3

H截面的慣性矩：

=688.81cm4

凈截面模量：

=173.1cm3

由公式（4）可得B、H截面的最大應(yīng)力值：

=9.625×107/（211×2×103）=227MPa

=4.8125×107/（173.1×2×103）=139MPa

可見B、H截面的強度滿足設(shè)計要求。

2.3.9 角鋼鋼梁整體穩(wěn)定性驗算

此處僅對C截面進行梁的整體穩(wěn)定性分析作為參考之用

梁的整體穩(wěn)定計算：

=9.625×107/（1×211×2×103）=227MPa

式中取=200cm，=7.06cm；=1.02>1，取=1。

由此可見，角鋼鋼梁滿足整體穩(wěn)定性的要求。

3 滑車掛架的應(yīng)用

存在下列情況之一時，應(yīng)懸掛雙放線滑車：（1）垂直荷載超過滑車的最大額定工作荷載時；（2）接續(xù)管及接續(xù)管保護套過滑車時的荷載超過其允許荷載（通過試驗確定），可能造成接續(xù)管彎曲時；（3）放線張力正常后，導(dǎo)線在放線滑車上的包絡(luò)角超過30°時。

3.1 直線塔滑車懸掛

直線塔懸掛單滑車時，采用專用滑車掛架進行連接：單絕緣子串懸掛滑車時，由絕緣串子下方的懸垂聯(lián)板通過專用滑車掛架與3只三輪滑車相連，如圖3所示。

3.2 耐張塔滑車懸掛

耐張塔每極懸掛3組三輪放線滑車，滑車通過卸扣及Ф24mm鋼絲繩套懸掛于橫擔(dān)施工專用孔上。需懸掛雙滑車的，兩滑車之間用兩根100×8×3.5m槽鋼連接固定，并按規(guī)范設(shè)置預(yù)偏。耐張塔雙放線滑車的懸掛，見圖4。

4 結(jié)語

為更好的控制施工質(zhì)量，提高導(dǎo)線展放效率，我們新研制了滑車專用掛架，為1250 mm2級大截面導(dǎo)線展放提供了有利保障，平均減少附件安裝工時0.8d/基，可安全、優(yōu)質(zhì)、高效地進行大截面導(dǎo)線展放施工，平均有效工效可達(dá)1.2km/d。

參考文獻

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