連續傾斜地形緊線施工計算軟件開發和應用

祝一帆，李高寧，高梓瑞，李彥鋒

(1.三峽大學 電氣與新能源學院，湖北 宜昌 443002；2.國網白銀供電公司，甘肅 白銀 730900；3.云南電網有限責任公司大理供電局，云南 大理 671000)

連續傾斜地形緊線施工計算軟件開發和應用

祝一帆1，李高寧2，高梓瑞3，李彥鋒3

(1.三峽大學 電氣與新能源學院，湖北 宜昌 443002；2.國網白銀供電公司，甘肅 白銀 730900；3.云南電網有限責任公司大理供電局，云南 大理 671000)

針對連續傾斜地形緊線施工計算工作量大，施工設計十分復雜的問題，本文通過研究和分析現有連續傾斜地形緊線施工計算的有關理論，歸納總結出一套關于連續傾斜地形緊線施工計算的標準計算流程。在此基礎上本文基于VB 6.0的編程環境，按照所提出的標準計算流程，開發出一套用于連續傾斜地形緊線施工的計算軟件。最后，通過人工理論計算與軟件計算相對比的方法，驗證了標準計算流程與開發軟件的正確性。

連續傾斜地形；緊線施工；計算流程；VB 6.0

1 引言

在輸電線路工程進行緊線施工時，輸電線路會遇到連續上下山的情況，由于地形連續傾斜的原因，會造成連續傾斜檔。桿塔兩側相鄰檔架空線的水平張力出現不等的情況，致使導線上的懸垂絕緣子串以及放線滑車向山頂方向偏移[1]。所以，在傾斜檔架線施工的過程時，需要知道各檔的水平應力、觀測弧垂以及安裝懸垂線夾時的移印距離。由于其計算過程復雜，若采用人工計算，浪費人力、物力，而且影響施工進度，同時，大量的復雜運算過程，正確率方面沒法保證。因此，本文通過歸納總結出一套關于連續傾斜地形緊線施工計算的標準計算流程，并將之開發為一款計算軟件，計算便捷、精度較高、適用性較強，具有一定的實際工程意義。

2 連續傾斜地形緊線法施工計算原理

在山區連續傾斜地形放線，緊線結束后懸垂絕緣子串和放線滑車均向山頂方向傾斜的情況，如圖1所示。由于滑輪左右架空線的水平張力不相等，圖1中的滑輪右側(山頂側)架空線的水平張力比左側(山下側)架空線的水平張力大，迫使懸垂絕緣子串和放線滑車向山上側方向偏斜[2]。

連續傾斜地形緊線施工計算，主要是確定架空線在放線滑輪中平衡穩定時各線檔架空線水平張力、最大弧垂，以及安裝懸垂線夾時調整各線檔架空線線長而使其水平張力統一于設計要求值H[3]。

圖1 連續傾斜檔示意圖

2.1 相鄰兩檔最低點間折算高差計算原理

各相鄰兩線檔架空線最低點間的真實折算高差：

(1)

由于每個相鄰兩檔架空線的最低點間真實折算高差的精確計算極為復雜，但注意到懸垂絕緣子偏斜時，每相鄰兩檔架空線兩最低點間的折算高差與懸垂絕緣子鉛垂時各對應的折算高差差別較小。因此，在工程計算中，往往可取懸垂絕緣子鉛垂時的對應數值進行替代[4]，于是有:

(2)

(3)

···

(4)

由以上各式，可以求得y12，y13，…，y1n，即：

y13=y12+y23；

y14=y12+y23+y34=y13+y34；

…

y1n=y12+y23+y34+…+yn-1,n=y1,n-1+yn-1,n

(5)

式中，y1n為第1和i檔弧垂最低點之高差，m；n為耐張段檔數。

2.2 懸垂絕緣子串偏斜狀態各檔架空線的水平張力

H1是架空線在放線滑輪中已經收緊、懸垂絕緣子串處于偏斜狀態下的連續傾斜最低處第1檔架空線水平張力。根據兩端錨固的連續傾斜檔，各檔架空線分別在水平張力H1，H2，H3，…,Hn狀態時的總無應變線長與當各檔架空線均為水平張力狀態時的總無應變線長相等的原則可得[5]：

(6)

式中，E為架空線的最終彈性系數，N/mm2(或MPa)

根據每個桿塔架空線在放線滑輪中、懸垂絕緣子串偏斜狀態下各檔架空線力的平衡，得到：

H2=H1+y12ω

H3=H1+y13ω

…

Hn=H1+y1nω

(7)

2.3 懸垂絕緣子串偏斜狀態觀測檔的最大弧垂測控值

如果要在i檔觀測弧垂，則根據已求出的i檔導線水平張力Hi采用下式確定弧垂觀測值并將導線收緊

(8)

2.4 懸垂線夾安裝位置

導線的緊線弧垂測量控制完畢后，當各檔導線均處于放線的滑輪中時，如圖2所示，即在各直線桿塔橫擔中間垂球線與導線之交點處畫印。為避免因懸垂絕緣子串偏斜所引起的檔距變化，故應以垂球畫印點為基準偏移一段移印長度，再在新畫印點安裝懸線夾，從而調整各線檔內架空線的線長，以改變各線檔架空線在緊線整定弧垂時的水平張力H1、H2、H3、…、Hn，使之均為設計要求值H[6]。

n號架空線的實際綜合線長調整量為：

(9)

圖2 懸垂線夾的安裝位置

式中，ΔLi的值為正值，表示為調減量；反之為調增量。

則各直線桿塔移印長度為

SB=ΔL1

SC=SB+ΔL2=ΔL1+ΔL2

SD=SC+ΔL3=ΔL1+ΔL2+ΔL3

?

SF=SE+ΔLn-1=ΔL1+ΔL2+ΔL3+…+ΔLn-1

(10)

式中，SB、SC、SD、…、SF為直線型桿塔B、C、D、…、F處安裝懸垂線夾時，對架空線各自垂球畫印點的移印長度，正值時，表示移印方向為自畫印點向山下側移；為負值時，移印以自畫印點向山上側移。

對于末端耐張型桿塔G處對畫印點的移印長度

SG=SF+ΔLn=ΔL1+ΔL2+ΔL3+…+ΔLn

(11)

由于桿塔G處為耐張段終端，不能移動，故對畫印點的移印長度是否為零，是檢驗施工運算有誤差錯的判據。

3 連續傾斜地形緊線法施工計算流程

連續傾斜地形緊線法施工計算模塊設計流程圖，如圖3所示，對于連續傾斜檔的弧垂觀測以及移印長度計算，計算的步驟比較單一，但計算過程中還是會有一些連加計算，使得計算的過程較為復雜。

4 計算軟件設計

如圖4所示為計算軟件設計圖，軟件使用界面友好、美觀、直接，操作者可以較好的使用本軟件。對于本軟件，只需將計算所需參數輸入相應的位置后，即可以求得每一基桿塔懸垂線夾安裝位置，輸出的數據能夠滿足施工方案制定以及施工技術研究的需要。

圖3 連續傾斜地形緊線法施工計算設計流程圖

圖4 計算軟件設計圖

5 計算軟件計算精度分析

本文通過圖4中的計算實例，選擇部分數據分別對人工計算理論值與本計算軟件計算值進行對比，以對本軟件的正確性進行判斷說明，對比結果如表1所示。

表1 人工計算理論值與軟件計算值

絕緣子串偏斜狀態下指定檔最大弧垂人工理論計算結果：6.982m；絕緣子串偏斜狀態下指定檔最大弧垂計算機計算結果：6.987m。

計算機計算結果與理論計算結果誤差分析：連續傾斜地形緊線法施工計算中，人工理論計算的數據結果與計算機計算的數據結果基本上是一致的，其中存在較小的誤差在于人工理論計算過程中部分數據有效數字的位數保留與計算機計算的有效數字的位數保留不同造成的。因此，可以證明，本計算軟件的計算結果是正確的。

6 結論

本文開發的連續傾斜地形緊線施工計算軟件，是基于現有的理論基礎，通過對現有連續傾斜地形緊線施工理論的研究及分析，歸納總結出了一套關于連續傾斜地形緊線施工計算的標準計算流程，根據此流程基于VB6.0開發出相應的計算軟件。最后，對本軟件計算結果與人工理論計算結果進行分析分析，兩種計算結果基本相同。因此，本軟件的計算結果符合實際工程需要，對實際工程操作具有一定的指導意義。

[1] 孟遂民,孔偉.架空輸電線路設計[M].北京：中國電力出版社,2007.08.

[2] 李博之.高壓架空輸電線路施工技術手冊 架線工程計算部分[M].2版.北京:中國電力出版社,1998.

[3] 韓文光.架空線代表檔距與線長的關系[J].電力建設,1987,1:19-22.

[4] 李博之.連續檔中含有大高差(大跨距)檔的緊線施工計算[J].電力建設,2001,2:12-17.

[5] 黃俊杰.桿塔架線連續傾斜檔施工計算方法的探討[J].電力建設,2006,3:43-45.

[6] 李博之.高壓架空輸電線路架線施工計算原理[M].2版.北京：中國電力出版社，2008.01.

Development and Application of Calculation Software for the Construction of Continuous Sloping Terrain

ZHU Yi-fan1,LI Gao-ning2,GAO Zi-rui3,LI Yan-feng3

(1.College of Electronic Engineering & New Energy,China Three Gorges University,Yichang 443002,China;2.State Gird Baiyin electric power supply company,Baiyin 730900,China;3.Yunnan power Grid Co.Ltd.Dali Power Supply Bureau,Dali 671000,China)

It is very complicated to calculate the construction of the continuous sloping terrain,This paper summarizes a set of standards of the Construction of Continuous Sloping Terrain calculation process through researching exised theories about the Construction of Continuous Sloping Terrain calculation.Besides that,the calculation process is designed to a calculation software for the Construction of Continuous Sloping Terrain calculation which is based on VB 6.0 programming environment.Finally,the correctness of the standard calculation process and the software is verified by the comparison of the theoretical calculation and the software calculation.

continuous sloping terrain;stringing construction;calculation flow;VB 6.0

1004-289X(2017)01-0028-04

TM72

B

2016-07-29

祝一帆(1992 -)，男，碩士研究生，主要研究方向：輸電線路工程技術方向。