基于三維坐標(biāo)系的“四分裂”跳線長度計(jì)算方法

楊寶海，王 育，陸國智，關(guān) 蕾（.國網(wǎng)蒙東電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，呼和浩特 00000；.吉林省送變電工程公司，長春 30000）

基于三維坐標(biāo)系的“四分裂”跳線長度計(jì)算方法

楊寶海1，王 育2，陸國智1，關(guān) 蕾2
（1.國網(wǎng)蒙東電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，呼和浩特 010000；2.吉林省送變電工程公司，長春 130000）

針對當(dāng)前架空輸電線路工程耐張塔“四分裂”跳線長度難以事先準(zhǔn)確確定的現(xiàn)狀，筆者根據(jù)多年施工經(jīng)驗(yàn)和理論探索，提出了基于三維坐標(biāo)系的跳線長度計(jì)算方法，有效地解決了跳線長度計(jì)算的難題，使跳線安裝操作高空作業(yè)量大幅減少，施工安全系數(shù)和施工效率顯著提高，同時(shí)降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

三維坐標(biāo)；跳線安裝；長度計(jì)算

0　引言

“四分裂”跳線是500kV架空輸電線路工程最常用的跳線型式，也是耐張塔附件安裝的重點(diǎn)和難點(diǎn)。其施工難點(diǎn)在于跳線長度的確定，以往通常采用比量法或模擬法進(jìn)行施工，高空作業(yè)量大，質(zhì)量難以保證，施工效率低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。為了能夠事先確定跳線長度，筆者根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論探索，提出基于三維坐標(biāo)系法的“四分裂”跳線長度計(jì)算方法，在多個(gè)500kV交直流架空輸電線路工程中應(yīng)用實(shí)踐，取得了成功，安裝質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范要求。

1　計(jì)算原理

合理選擇三維坐標(biāo)原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系，然后根據(jù)設(shè)計(jì)提供的轉(zhuǎn)角度數(shù)、鐵塔橫擔(dān)尺寸、跳線支架尺寸、金具尺寸及其空間位置關(guān)系，賦予每根跳線掛點(diǎn)、跳線線夾的三維坐標(biāo)值，通過坐標(biāo)值計(jì)算跳線兩端懸掛點(diǎn)之間的間距和高差角。已知跳線掛點(diǎn)間距、高差角和設(shè)計(jì)給定弧垂值的情況下，便可以利用引入調(diào)整值后的斜拋物線線長公式計(jì)算每根跳線的長度。

2　坐標(biāo)系的建立

（1）建立三維坐標(biāo)系的目的，是為了賦予兩端跳線掛點(diǎn)、中間跳線線夾在該坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)值，從而對其進(jìn)行定位，計(jì)算出間距和高差角，滿足后續(xù)跳線長度計(jì)算的需要。坐標(biāo)系的設(shè)置，應(yīng)考慮計(jì)算的方便和簡化，減少計(jì)算公式編制的工作量。

（2）以橫擔(dān)下平面橫線路中線為X軸（方向指向角內(nèi)側(cè)）、前后側(cè)掛點(diǎn)連線為Y軸（方向指向大號側(cè)）、豎直向下為Z軸建立三維坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)位于前后側(cè)掛點(diǎn)連線的中心。

3　坐標(biāo)值的確定

3.1相關(guān)數(shù)據(jù)收集整理

坐標(biāo)值計(jì)算之前，應(yīng)收集整理所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且要確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)應(yīng)列成表格，并賦予相應(yīng)的代號，以便計(jì)算調(diào)用。以“四分裂”單跳串跳線為例，其需要收集的數(shù)據(jù)如表1所示。

3.2坐標(biāo)值計(jì)算公式

根據(jù)耐張塔橫擔(dān)結(jié)構(gòu)圖、耐張金具串安裝圖、跳線串安裝圖，認(rèn)真分析各部位關(guān)鍵點(diǎn)（即金具懸掛點(diǎn)、跳線懸掛點(diǎn)、跳串線夾）的空間位置關(guān)系，包括間距、長度、夾角關(guān)系，然后將跳線懸掛點(diǎn)（即耐張線夾引流板）、跳串線夾分別投影到預(yù)先設(shè)定的X、Y、Z坐標(biāo)軸上，便可求出其三維坐標(biāo)值。以小號側(cè)1#線為例，計(jì)算公式如下：

表1　計(jì)算所需數(shù)據(jù)項(xiàng)目及代號

同樣的方法，可以全部列出每根跳線兩端懸掛點(diǎn)、中間跳串線夾的三維坐標(biāo)值計(jì)算公式，然后調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)，通過編制Excel程序進(jìn)行批量計(jì)算，可以方便快捷的求出坐標(biāo)值。

3.3耐張串下傾角的計(jì)算

耐張金具串下傾角是指其軸線與水平面形成的夾角。在計(jì)算所需要的初始數(shù)據(jù)當(dāng)中，耐張串下傾角度數(shù)是唯一需要計(jì)算確定的，其余均可以在施工圖紙中查找，所以耐張串下傾角的計(jì)算，也是本文所述跳線長度計(jì)算方法的關(guān)鍵。

計(jì)算方法如下：

H為單根子導(dǎo)線水平張力（取年平均氣溫對應(yīng)的張力）。h為耐張塔與臨近塔導(dǎo)線掛點(diǎn)高差，當(dāng)臨近塔掛點(diǎn)較低時(shí)，取“+”，反之取“-”。耐張串下傾角的計(jì)算相對復(fù)雜，應(yīng)通過Excel表格自帶函數(shù)編制公式進(jìn)行計(jì)算。

4　跳線長度計(jì)算

4.1跳線長度計(jì)算公式

現(xiàn)場實(shí)踐證明，跳線長度的計(jì)算，采用斜拋物線模型完全可以滿足工程的需要。但受引流板剛性影響，需要引入一個(gè)調(diào)整值進(jìn)行長度調(diào)整。計(jì)算公式如下：

其中：L為跳線兩端掛點(diǎn)的間距，m；

f為跳線弧垂設(shè)計(jì)值，m；

β為跳線兩端掛點(diǎn)的高差角；

b為線長調(diào)整值，m。

4.2調(diào)整值的取值

“四分裂”跳線由4根子導(dǎo)線構(gòu)成，子導(dǎo)線間安裝間隔棒，形成間距均勻的籠式結(jié)構(gòu)。受間隔棒的相互約束，導(dǎo)線自由懸掛的曲線，與安裝間隔棒后的曲線并不完全相同。對于同一處跳線，每根子導(dǎo)線的弧垂均為設(shè)計(jì)弧垂，但是弦長卻長短不一（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要），導(dǎo)致自由懸掛時(shí)，上下兩根子導(dǎo)線之間的間距不均勻，中間間距小、兩頭間距大，如果要使得間隔棒安裝后形成間距均勻的籠式結(jié)構(gòu)，就需要對上下線長度差進(jìn)行調(diào)整。

調(diào)整值的大小與跳線兩端掛點(diǎn)間距、高差角、設(shè)計(jì)弧垂大小有關(guān)，同時(shí)也與耐張金具串上揚(yáng)情況有關(guān)，需要根據(jù)實(shí)際進(jìn)行確定。一般情況下取0.03-0.05m，兩根上線取“+”號，下線取“-”號。

5　施工注意事項(xiàng)

（1）收集整理相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)確保準(zhǔn)確無誤。在編制坐標(biāo)值計(jì)算公式之前，應(yīng)認(rèn)真分析鐵塔橫擔(dān)、耐張金具、跳串線夾的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，正確掌握其空間位置關(guān)系。

（2）根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)部分設(shè)計(jì)院給定的跳線弧垂設(shè)計(jì)值，往往偏小或者過大，在進(jìn)行跳線線長計(jì)算時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校核，需要調(diào)整弧垂值時(shí)，須報(bào)設(shè)計(jì)院履行審批手續(xù)。

（3）確定坐標(biāo)值計(jì)算公式時(shí)，應(yīng)注意轉(zhuǎn)角塔左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)、角內(nèi)側(cè)與角外側(cè)的區(qū)別，不能盲目套用。對于同塔雙回設(shè)計(jì)的耐張塔，同側(cè)跳線計(jì)算公式完全相同；對于單回路耐張塔，則每相均需要單獨(dú)考慮。轉(zhuǎn)角方向相同時(shí)，計(jì)算公式可以直接套用，只需調(diào)整設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)即可。

（4）現(xiàn)場進(jìn)行導(dǎo)線下料時(shí)，同一相跳線的四根導(dǎo)線，量取方法應(yīng)一致，建議四根導(dǎo)線并排進(jìn)行量取，避免相對長度偏差過大導(dǎo)致安裝效果不佳。

（5）該方法建立在理想模型的基礎(chǔ)上，所以要求上一道工序（包括緊線弧垂施工、耐張線夾壓接、金具安裝）的施工，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，如有調(diào)整，應(yīng)做好記錄，在進(jìn)行跳線長度計(jì)算時(shí)給予考慮。

6　結(jié)語

基于三維坐標(biāo)系“四分裂”跳線長度計(jì)算方法，是一種全新的跳線長度計(jì)算方法，不需要進(jìn)行現(xiàn)場測量和模擬，只需根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，便可以準(zhǔn)確確定滿足施工要求的跳線長度，從而大量減少跳線安裝操作高空作業(yè)量，提高了施工安全系數(shù)和施工效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。該方法在多個(gè)500kV交直流輸電線路工程中成功應(yīng)用，效果良好，深受一線施工人員的歡迎和認(rèn)可，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值，尤其是對于工期緊、冬季架線施工或搶建性質(zhì)的線路恢復(fù)工程。

［1］李慶林.架空送電線路施工手冊.北京:中國電力出版社，2002.

［2］SDJJS2-87 超高壓架空輸電線路張力架線施工工藝導(dǎo)則.原水利電力部基本建設(shè)司，1987.

［3］李博之.高壓架空輸電線路架線施工計(jì)算原理.北京:中國電力出版社，2001.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.203

楊寶海（1983-），高級工程師。