輸電線路裝配式架線工程應用

徐大成 ，岳 浩 ，徐乾坤 ，汪如松

(1.中國電力工程顧問集團中南電力設計院有限公司，湖北 武漢 430071；2.中國能建工程研究院高壓直流技術研究所，湖北 武漢 430071)

裝配式架線是通過精確測量和計算實際所需的架線長度，準確量取線長，并在兩端壓接耐張線夾，展放該線段后直接掛上耐張塔的架線方法。裝配式架線方法在架空輸電線路施工中具有獨特的優勢。普通架線方式下，導線展放到位后，通常要經過一側掛線、弧垂觀測、劃印、壓接和另一側掛線等五道現場作業工序。其中，掛線工序占用時間較少，而弧垂觀測、劃印和壓接占用了絕大部分的施工時間。而裝配式架線由于線長事先確定，劃印和壓接作業可以在準備階段提前完成，弧垂觀測工序可以簡化，故架線過程中減少了弧垂觀測、劃印和壓接工序，大大節省現場作業時間。

本文介紹了采用裝配式架線的線長計算方法、導地線制造要求、配套金具、施工測量要求及施工工藝，并以某500 kV線路裝配式架線為例，對線長等相關參數進行了計算。

1 線長計算方法及影響因素分析

1.1 計算方法

用懸鏈線方程計算出耐張段內每檔的電線長度，然后將每檔的電線長度進行累加即可得到裝配式架線耐張段內的總線長，檔內線長計算公式為：

式中：L為線長(m)；l為檔距(兩懸掛點之間水平距離，m)；h為高差(兩懸掛點之間垂直距離，m)；σ0為電線各點的水平應力(MPa)；γ為電線比載(N/m·mm2)。

采用懸鏈線方程計算線長時，要保證線長的計算精度，需要先保證原始輸入數據的準確。由于裝配式架線段線路地形變化大(有平地、丘陵和山區)、桿塔種類多(有耐張塔、直線塔和直線轉角塔)、絕緣子串長和線路轉角的影響等，影響線長的因素較多，除了高差、檔距等明顯影響因素外，還需要特別注意彈性系數與塑性伸長率的影響。

1.2 影響因素及修正

1.2.1 檔距及高差

檔距、高差是計算線長最基本的輸入數據，也是保證裝配式架線能否成功的關鍵因素。如果僅根據兩桿塔中心樁檔距和高差推算兩桿塔掛點孔間的平距和高差，則會受基礎施工、桿塔組立等過程中所產生的施工誤差的影響。

因此，在條件允許的情況下，應盡可能實測兩塔掛點孔之間的平距和高差，并進行復核，使測量數據盡可能精確。

1.2.2 線長截取

線長截取的精度取決于架空線實際量取線長的精確度和架空線兩端安裝耐張線夾后對線長的影響。

架空線量取的精確度與線長量取方法和測量工具有關，安裝耐張線夾對線長的影響取決于安裝線夾的工藝，比如液壓耐張線夾安裝時的液壓施工工藝。因此，現場操作時應保證量取方法和工具的精度，并控制耐張線夾的壓接工藝。

1.2.3 桿塔偏撓

不論架線檔耐張桿是剛性結構還是可撓性結構，當其承受縱向荷載時都難免會向檔內偏撓，產生偏撓量δ，相當于架空線線長不變，而檔距變化為l－δ，造成檔內架空線弧垂增大。

角鋼轉角塔的撓度位移由螺栓孔隙位移和塔身外力撓度位移二者疊加，可按鐵塔平溫撓度位移取值，或者取一個折中系數，按下式進行計算：

式中：l撓為轉角塔撓度位移值(m)；h線高為掛線點高度(m)；θ為線路轉角度數(°)。

因此，計算線長時，輸入的檔距參數需考慮桿塔偏撓的誤差。

1.2.4 塑蠕伸長

塑蠕伸長分別與導線運行張力和作用力持續時間成正比函數關系，塑蠕伸長后，導線長度增加，因此導線弧度增加。實際工程中應根據所采用的導線蠕變試驗測得的數據取值。蠕變伸長量需采用降低導線放線溫度補償。

2 導地線定長加工

計算出每個耐張段內子導線和地線的長度后，一般以每相導線的最長子導線和地線長度做為控制量進行配盤，確定每盤導線的加工長度。耐張段內的子導線或地線可由一根或數根導線或地線組成，每相導線或地線可由一盤或多盤組成。

每盤導線上應在端頭和尾部做明顯的標記，兩標記間的距離為該盤導線加工盤長，兩個標記外各預留5 m導線用以施工操作。導地線在加工過程中應詳細記錄加工時的溫度和張力，并移交給施工單位。

導地線加工長度由高精度計數器控制，導地線長度誤差應控制在0.5‰以下。加工過程中用靜態張力儀測量導線的加工張力，同時用溫度計測量環境溫度。

基準線長是導線在年平均溫度15℃和25%額定拉斷力時的對應值，導線制造時的溫度和張力與基準值條件不一致，需按式(3)進行溫度修正，按式(4)進行彈性伸長修正，導線定長計量值按式(5)計算。

式(3)～(5)中：L定長為導線制造長度(m)；Δl溫度為溫度伸長修正值 (m)；Δl張力為張力伸長修正值(m)；α為導線綜合膨脹系數(10－6/℃)；E為導線綜合彈性系數(MPa)；t絞為絞線時溫度 (℃；Δt為蠕變量補償溫度，為降溫絕對值(℃)；S為導線截面(mm2)；H絞為絞線時恒張機張力(N)；H平為25%額定拉斷力(N)。

3 現場測量

3.1 距離測量

架線前應采用GPS或全站儀等兩種及以上設備獨立測量耐張段各塔的基面高程、各檔檔距，用兩種測量設備、兩種方法對測量結果進行比較校核，然后在該測量結果的基礎上，結合鐵塔結構數據，分別計算出各桿塔間每根子導線/地線掛點間的高差和水平距離。

工程實際操作中，也可將全站儀架于線路一側，可以看到所有掛點的位置，見圖1。將棱境放置于掛點1處，用全站儀分別測量出全站儀到掛點1的水平距離l1、高度h1及水平角α1，然后將棱境放置于掛點2，測量出水平距離l2、高度h2及水平角α2。每檔掛點高差及水平距離計算公式如下：

式(6)～(7)中：h為掛點高差(m)；h1為全站儀到掛點1的高差(m)；h2為全站儀到掛點2的高差(m)；l為掛點水平距離(m)；l1為全站儀到掛點1的水平距離(m)；l2為全站儀到掛點2的水平距離(m)；α1為全站儀到掛點1的水平角(°)；α2為全站儀到掛點2的水平角(°)。

按上述方法計算出所有導地線掛點間的高差及水平距離，每檔測量三組數據。對三組數據進行綜合分析，計算出最終的子導地線掛點間的高差和水平距離。

圖1 數據測量布置示意圖

3.2 耐張線夾壓接長度測量

耐張線夾壓接長度數據可以在壓接試驗時，按如下方式采集：

(1)將耐張管按常規穿管方式穿管完畢，在導地線上做標記A(注意應保證A在壓接完畢后不會被鋁管壓住)，用鋼尺測量A到耐張鋼錨內側的距離L1，見圖2。

圖2 耐張管壓接長度測量示意圖

(2)正常壓接耐張管，壓接完畢后再次測量A到耐張鋼錨內側的距離L2。

(3)耐張管壓接影響值L耐1為：

取三組數據，取其平均影響值作為最終的壓接影響值。

3.3 耐張串長度測量

導線耐張串長度可以直接用鋼卷尺測量(圖3)，測量方法如下：

(1)先組裝耐張串，將所有可調節金具調到中間位置。

(2)將整個耐張串吊裝到位，用鋼尺測量耐張串掛點到短桿耐張鋼錨距離L串和耐張鋼錨內側到導線鋼芯端點距離L芯。

(3)耐張串長度影響值L耐2為：

圖3 導線耐張串金具長測量示意圖

4 施工工藝

4.1 施工關鍵技術

施工關鍵技術主要包括以下5個方面：

(1)建立精確的線長計算模型，并考慮各種因素對線長的影響和修正。

(2)精確測量耐張段各檔的檔距、懸點高差、轉角度數, 確定每相導、地線的實際檔距總和。

(3)精確丈量導地線長度，考慮耐張線夾、耐張串的影響值，并通過其它方法復核線長。

(4)先壓接耐張線夾，再進行導地線張力展放，耐張線夾應能跟隨走線板經過放線滑車槽口，并加裝保護裝置。

(5)線長調節金具采取PT調整板，其調節范圍不小于長度誤差。

4.2 基本流程及要點

架線的基本程序見圖4。

采用裝配式架線還應注意以下幾點：

(1)導地線掛點高差及水平距離的測量宜采用兩種及以上獨立方式進行測量，用兩組數據相互進行校核。

(2)放線過程中，耐張線夾、直路接續管應安裝保護套管，防止耐張線夾在通過放線滑車時彎形。保護套管應能順利通過放線滑車。

(3)耐張串線長調節金具必須滿足現行相關規范、規程的要求。調節范圍不小于導地線加工長度誤差。

圖4 架線的基本流程

5 裝配式架線線長計算實例

5.1 輸入數據

對華中地區某500 kV送電線路進行了裝配式架線工程應用。按照實施流程，首先對兩個耐張段進行線長計算，再讓導線生產廠家根據線長進行定長制造，最后讓施工單位對定長導線實地展放。導線參數、桿塔參數、耐張段參數分別見表1～表3。

表1 導線參數

表2 桿塔參數

表3 耐張段參數

表4 計算結果

5.2 計算結果

從計算結果(詳見表4)來看，耐張段較短，則誤差較小；耐張段較長，則誤差較大。誤差產生的原因是由于短耐張段導線生產是一根導線定長生產，而長耐張段導線分成了兩根生產，加之施工亦需連接，累計誤差較大，因此，反映出來的誤差也較大。故在實際定位過程中需注意控制耐張段長度，放線段長度不宜太長。

6 結語

裝配式架線可以簡化施工工序，節約施工成本，減少線路的停電小時數，提高供電可靠性，具有較大經濟效益。本文介紹了采用裝配式架線的線長計算方法、導地線制造、施工測量要求及施工工藝等，主要結論如下：

(1)裝配式架線對線長計算、制造、架設精度要求非常高，采用懸鏈線方程計算線長時，需要保證原始輸入數據的準確。計算時需注意檔距、高差、線長截取、桿塔偏撓及塑蠕伸的影響，并進行修正。

(2)裝配式架線前，需采用GPS或全站儀等兩種及以上設備獨立對耐張段各塔的基面高程、各檔檔距進行精確測量并比較校核，然后計算掛點間的高差和水平距離，同時需要對耐張線夾壓接長度和耐張串長度進行精確測量。

(3)裝配式架線需嚴格遵循相關施工流程及要點，減少施工誤差及設備損傷。

(4)計算表明，耐張段較短，則誤差較小；耐張段較長，則誤差較大。實際定位過程中需注意控制耐張段長度。

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