基于三維坐標系的“四分裂”跳線長度計算方法

楊寶海，王 育，陸國智，關 蕾（.國網蒙東電力有限公司經濟技術研究院，呼和浩特 00000；.吉林省送變電工程公司，長春 30000）

基于三維坐標系的“四分裂”跳線長度計算方法

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

針對當前架空輸電線路工程耐張塔“四分裂”跳線長度難以事先準確確定的現狀，筆者根據多年施工經驗和理論探索，提出了基于三維坐標系的跳線長度計算方法，有效地解決了跳線長度計算的難題，使跳線安裝操作高空作業量大幅減少，施工安全系數和施工效率顯著提高，同時降低工人的勞動強度。

三維坐標；跳線安裝；長度計算

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和難點。其施工難點在于跳線長度的確定，以往通常采用比量法或模擬法進行施工，高空作業量大，質量難以保證，施工效率低，工人勞動強度大。為了能夠事先確定跳線長度，筆者根據實踐經驗和理論探索，提出基于三維坐標系法的“四分裂”跳線長度計算方法，在多個500kV交直流架空輸電線路工程中應用實踐，取得了成功，安裝質量滿足設計及驗收規范要求。

1　計算原理

合理選擇三維坐標原點，建立坐標系，然后根據設計提供的轉角度數、鐵塔橫擔尺寸、跳線支架尺寸、金具尺寸及其空間位置關系，賦予每根跳線掛點、跳線線夾的三維坐標值，通過坐標值計算跳線兩端懸掛點之間的間距和高差角。已知跳線掛點間距、高差角和設計給定弧垂值的情況下，便可以利用引入調整值后的斜拋物線線長公式計算每根跳線的長度。

2　坐標系的建立

（1）建立三維坐標系的目的，是為了賦予兩端跳線掛點、中間跳線線夾在該坐標系內的坐標值，從而對其進行定位，計算出間距和高差角，滿足后續跳線長度計算的需要。坐標系的設置，應考慮計算的方便和簡化，減少計算公式編制的工作量。

（2）以橫擔下平面橫線路中線為X軸（方向指向角內側）、前后側掛點連線為Y軸（方向指向大號側）、豎直向下為Z軸建立三維坐標系，坐標原點位于前后側掛點連線的中心。

3　坐標值的確定

3.1相關數據收集整理

坐標值計算之前，應收集整理所需要的相關數據，并且要確保數據準確。數據應列成表格，并賦予相應的代號，以便計算調用。以“四分裂”單跳串跳線為例，其需要收集的數據如表1所示。

3.2坐標值計算公式

根據耐張塔橫擔結構圖、耐張金具串安裝圖、跳線串安裝圖，認真分析各部位關鍵點（即金具懸掛點、跳線懸掛點、跳串線夾）的空間位置關系，包括間距、長度、夾角關系，然后將跳線懸掛點（即耐張線夾引流板）、跳串線夾分別投影到預先設定的X、Y、Z坐標軸上，便可求出其三維坐標值。以小號側1#線為例，計算公式如下：

表1　計算所需數據項目及代號

同樣的方法，可以全部列出每根跳線兩端懸掛點、中間跳串線夾的三維坐標值計算公式，然后調用相關數據，通過編制Excel程序進行批量計算，可以方便快捷的求出坐標值。

3.3耐張串下傾角的計算

耐張金具串下傾角是指其軸線與水平面形成的夾角。在計算所需要的初始數據當中，耐張串下傾角度數是唯一需要計算確定的，其余均可以在施工圖紙中查找，所以耐張串下傾角的計算，也是本文所述跳線長度計算方法的關鍵。

計算方法如下：

H為單根子導線水平張力（取年平均氣溫對應的張力）。h為耐張塔與臨近塔導線掛點高差，當臨近塔掛點較低時，取“+”，反之取“-”。耐張串下傾角的計算相對復雜，應通過Excel表格自帶函數編制公式進行計算。

4　跳線長度計算

4.1跳線長度計算公式

現場實踐證明，跳線長度的計算，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，需要引入一個調整值進行長度調整。計算公式如下：

其中：L為跳線兩端掛點的間距，m；

f為跳線弧垂設計值，m；

β為跳線兩端掛點的高差角；

b為線長調整值，m。

4.2調整值的取值

“四分裂”跳線由4根子導線構成，子導線間安裝間隔棒，形成間距均勻的籠式結構。受間隔棒的相互約束，導線自由懸掛的曲線，與安裝間隔棒后的曲線并不完全相同。對于同一處跳線，每根子導線的弧垂均為設計弧垂，但是弦長卻長短不一（結構設計需要），導致自由懸掛時，上下兩根子導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構，就需要對上下線長度差進行調整。

調整值的大小與跳線兩端掛點間距、高差角、設計弧垂大小有關，同時也與耐張金具串上揚情況有關，需要根據實際進行確定。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

（1）收集整理相關數據時，應確保準確無誤。在編制坐標值計算公式之前，應認真分析鐵塔橫擔、耐張金具、跳串線夾的結構特點，正確掌握其空間位置關系。

（2）根據施工經驗，發現部分設計院給定的跳線弧垂設計值，往往偏小或者過大，在進行跳線線長計算時，應進行校核，需要調整弧垂值時，須報設計院履行審批手續。

（3）確定坐標值計算公式時，應注意轉角塔左轉與右轉、角內側與角外側的區別，不能盲目套用。對于同塔雙回設計的耐張塔，同側跳線計算公式完全相同；對于單回路耐張塔，則每相均需要單獨考慮。轉角方向相同時，計算公式可以直接套用，只需調整設計數據即可。

（4）現場進行導線下料時，同一相跳線的四根導線，量取方法應一致，建議四根導線并排進行量取，避免相對長度偏差過大導致安裝效果不佳。

（5）該方法建立在理想模型的基礎上，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，必須嚴格按照設計圖紙進行，如有調整，應做好記錄，在進行跳線長度計算時給予考慮。

6　結語

基于三維坐標系“四分裂”跳線長度計算方法，是一種全新的跳線長度計算方法，不需要進行現場測量和模擬，只需根據設計數據進行計算，便可以準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量，提高了施工安全系數和施工效率，降低工人勞動強度。該方法在多個500kV交直流輸電線路工程中成功應用，效果良好，深受一線施工人員的歡迎和認可，具有較大的推廣應用價值，尤其是對于工期緊、冬季架線施工或搶建性質的線路恢復工程。

［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則.原水利電力部基本建設司，1987.

［3］李博之.高壓架空輸電線路架線施工計算原理.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。