Matlab下張力放線仿真分析

李廣勇+劉建平+李振方

摘 要：張力放線是輸電線路施工中安全風險系數最高的環節。張力放線過程中張力值的選取至關重要。Matlab/simulink具有強大的建模仿真功能，是一款應用非常廣泛的軟件。本文在Matlab環境下，對張力放線過程建模、計算、仿真分析，旨在選取合適的張力值，安全通過被跨越物，順利完成放線施工。

關鍵詞：張力放線；Matlab；仿真分析

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）15-0141-01

1 引言

輸電線路施工主要包括基礎、鐵塔和架線，其中架線施工危險點多、作業面廣，是最危險的施工階段。張力放線是架線施工最常見的施工方式，其原理是：牽引機與張力機配合，在一定的張力值作用下，使導線處于騰空狀態。在牽引機的牽引下，導線從張力場向牽引場前進。合適的張力值，可以使導線順利通過被跨越物，保持足夠的安全距離。張力值過大，導線弧垂小，可以輕松通過被跨越物，但此狀態下一旦出現卡槽或卡死，容易發生倒塔、斷線事故。張力值過小，導線弧垂大，不易通過被跨越物，無法保證安全距離。因此，選擇合適的張力值是現階段較為重要的問題。

傳統張力值選取，大都靠施工經驗。而經驗值包含諸多不穩定因素，因此施工安全無法得到保證。本文以淮上線（18標段）一個放線區段（K71-K81）為例，在Matlab下建模仿真分析，選取最合適的張力值，指導現場施工。

2 張力放線研究分析

本工程導線采用JL/G1A-630/45鋼芯鋁絞線。該導線計算重量2060kg/km，計算拉斷力148.70kN，直徑33.60mm。

張力機高程（本文中高程均以K71自然地面為基準）、張力機-K71距離、K71掛線點高程、K71-K72檔距、K72掛線點高程、K72-K73檔距、K73掛線點高程、K73-K74檔距、K74掛線點高程、K74-K75檔距、K75掛線點高程、K75-K76檔距、K76掛線點高程、K76-K77檔距、K77掛線點高程、K77-K78檔距、K78掛線點高程、K78-K79檔距、K79掛線點高程、K79-K80檔距、K80掛線點高程、K80-K81檔距、K81掛線點高程、K81-牽引機距離、牽引機高程為別為（米）：2.5，380，57，490，81，412，39，356，63，460，66，411，39，363，54，391，42，488，66，535，63，493，60，400，2.5。

張力值取值范圍：1.2噸-3.2噸（單根導線）。

K71-K81區段重要跨越情況：

K72-K73，220kV含德4439線55號-56號，跨越點被跨越物高程43米。

3 Matlab下建模

張力放線時，各檔內導線形狀近似為拋物線曲線，公式：y=kx2+bx+c。k=w/2/9.8/1000/T。W：導線自重。T：張力值。帶入上文數據可求得k。

X：仿真模型下為時間；實際為累積檔距。

根據上文數據可得各檔內導線曲線（拋物線）兩端點坐標，分別帶入公式：y=kx2+bx+c。即可求得b，c。

綜上所述，可求得公式：y=kx2+bx+c。

仿真總步長=（張力機-K71距離）+（K71-K81總檔距）+（牽引機-K81距離）。

張力值取值范圍：1.2噸-3.2噸（單根導線），為方便觀察仿真結果，本模型設置9個張力檔：1.2、1.5、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2噸。

4 張力放線仿真分析

考慮本區段最重要的跨越在K72-K73之間，仿真結果如圖1所示，被跨越物為220kV含德4439線55號-56號，跨越點被跨越物高程43米，跨越點距K72中心樁130米。K72橫坐標x=870米，被跨越物橫坐標x=1000米：該點在1.2噸張力下，導線距地面距離36米；在1.5噸張力下，導線距地面距離42米；在1.8噸張力下，導線距地面距離46米；在2.0噸張力下，導線距地面距離49米；在2.2噸張力下，導線距地面距離50米。

5 結語

由圖1可知，保留6米以上安全距離，張力值應選擇2.0噸。

綜上所述，K71-K81放線區段最終放線張力應選擇2.0噸。

參考文獻

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[2]黃勇.淺談山區張力架線施工導線上揚的預防與處理[J].中華民居，2012，（03）：158.endprint