論述輸電線路工程架線跨越施工跨越網(wǎng)架受力分析

黃煒 李志宏 汪春鳳 雷清然 張富平 王泉

摘 要：現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用一種無跨越架模式即將被跨越物轉(zhuǎn)移到新建線路施工的桿塔上，利用高強絕緣繩作為封網(wǎng)裝置和落網(wǎng)線索的承載，以被跨物保護(hù)需求要求的寬度，確定封網(wǎng)裝置的長度和寬度，形成一條空中安全通道，即使被展放的導(dǎo)牽引繩導(dǎo)地線脫落，也能被該安全通道封網(wǎng)裝置兜在網(wǎng)繩內(nèi)，保護(hù)被跨越物正常運行，直到完成緊線附件安裝后拆除封網(wǎng)裝置，為保證被跨越安全運營，開展對封網(wǎng)裝置力學(xué)性能分析，保證施工安全。

關(guān)鍵詞：輸電線路；受力分析；技術(shù)分析

中圖分類號：TN752 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）17-0173-02

1 綜合安全系數(shù)的取值

（1）依據(jù)DL50106-1999《跨越電力線路架線施工規(guī)程》收集國內(nèi)特高壓直流線路大截面導(dǎo)線跨越750kV架空線路施工，地線高度大于30米，交叉角小于40度、跨越檔距大于300米的特殊跨越施工條件，選出最不利的跨越計算條件作為項目控制計算條件，據(jù)此分析力學(xué)性能以確保，低于該工作條件下施工安全。（2）綜合安全系數(shù)的確定。跨越組合架承擔(dān)跑斷線事故狀況下導(dǎo)線的垂直荷載和沖擊荷載，導(dǎo)線落架后沖擊程度相當(dāng)大，是由綜合安全系數(shù)確定對其修正試驗工作量和難度較大，由于影響安全系數(shù)的因素較復(fù)雜，因此參照相關(guān)跨越施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對跨越不同線路的安全系數(shù)的影響因素取值。（3）由此承載跨越架，在事故狀況下，靜載狀況下綜合安全系數(shù)應(yīng)不小于表1數(shù)值，按照跨越單回線路綜合安全系數(shù)取值為6.0，跨越雙回以上線路綜合安全系數(shù)取值為10.0。

2 沖擊系數(shù)原理和跨越架承載安全狀態(tài)技術(shù)分析

跨越架設(shè)計要遵循保證在事故狀態(tài)下能確保對被跨越電力線路的安全的設(shè)計原則，設(shè)計外部荷載時要考慮的關(guān)鍵因素有：

（1）事故狀態(tài)模型需要與現(xiàn)場事故狀態(tài)特征一致。（2）對事故狀態(tài)模型計算中受到最大沖擊狀態(tài)控制，沖擊程度受到?jīng)_擊系數(shù)計算取值、導(dǎo)線落線對架體沖擊程度與懸點高差、牽引張力、導(dǎo)線弧垂與架體間距路有關(guān)。（3）針對不同施工工況下的沖擊系數(shù)取值范圍，對跨越架施工應(yīng)用提出降低導(dǎo)線與架體的懸點高差，增大導(dǎo)線放線曲線模數(shù)達(dá)到降低導(dǎo)線落架后降低沖擊系數(shù)，保障跨越線路施工安全的要求。

3 導(dǎo)線沖擊跨越架事故狀態(tài)描述

導(dǎo)線跑線后的彈性勢能和重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，導(dǎo)線運動軌跡為水平運動和自由落體運動方式的組合，對跨越架的沖擊程度主要取決于導(dǎo)線與架體間的重力勢能差值和導(dǎo)線與架體間垂直高度。導(dǎo)線是一種以架線曲線模數(shù)的曲線形態(tài)做類似于自由落體的運動，在沒有接觸到跨越架時，曲線的運動軌跡逐漸變化（即K值）。在剛接觸到跨越架后導(dǎo)線K2，和與跨越架接觸點處將導(dǎo)線模數(shù)曲線分割成前后兩部分自由落體曲線（即Ki、Ki+1），此時導(dǎo)線完全附著在架體上，直到運動靜止。即完成了導(dǎo)線對跨越架的沖擊，導(dǎo)線勢能差釋放完成后，導(dǎo)線在跨越架體上處于靜載狀態(tài)。按照導(dǎo)線與跨越架分離和接觸兩種狀態(tài)建立不同K值曲線方程和沖擊系數(shù)附圖中，為簡化計算取值為：K≈K2、K2≈K2、k3≈Ki≈Ki+1。

4 跨越網(wǎng)架裝置力學(xué)計算

4.1 計算理論假設(shè)條件

（1）導(dǎo)線是剛性較小的細(xì)長的受力體，架空導(dǎo)線是一種柔性的受力體。（2）導(dǎo)線承載架體是彈性模量恒定不變的彈性架體。（3）跨越架上的荷載按照被跨越檔距中均布荷載集中到一點的荷載計算考慮。（4）按照能量守恒原理，沖擊物與被沖擊物一經(jīng)接觸相互附著，架體和網(wǎng)繩吸收導(dǎo)線勢能后不發(fā)生回彈。

4.2 跨越裝置工況設(shè)計

（1）750kV線路跨越施工超高度高度40米、大檔距500米、展放一牽二1250大截面導(dǎo)線牽放中發(fā)生異常，事故狀態(tài)下假設(shè)為臨檔斷線條件非本擋的牽引繩斷線和在本檔內(nèi)跨越直線塔導(dǎo)線懸垂串附件安裝中，提現(xiàn)過程中出現(xiàn)事故導(dǎo)致兩根1250/70X2導(dǎo)線垂直掉落的工況計算控制。（2）基本技術(shù)參數(shù)。導(dǎo)線JL1/G2A-1250/70。自重比載g1=29.751N/m，計算截面s=1322.16mm2，導(dǎo)線直徑d=47.35mm。單位重量G=4011.10kg/km。破斷拉力Tp=294230N/m。年平均運行應(yīng)力σ=52.85N/m。導(dǎo)線自重比載g1=29.751N/m。最低氣溫Tm=-35℃、最大覆冰b=10mm、最大風(fēng)速v=35m/s本擋斷線水平檔距l(xiāng)=550米，垂直檔距l(xiāng)=500米，施工無冰、風(fēng)速v=10m/s。

4.3 事故狀態(tài)即假設(shè)條件

（1）依據(jù)《110kV-750kV架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定鄰檔斷線的計算條件，+15℃、無風(fēng)，跨越檔l≤400米、h/l≤10%。（2）事故假設(shè)條件。事故狀態(tài)下假設(shè)為臨檔斷線條件非本擋的牽引繩斷線、在本檔內(nèi)跨越直線塔導(dǎo)線懸垂串附件安裝中，提現(xiàn)過程中出現(xiàn)事故導(dǎo)致兩根1250/70×2導(dǎo)線垂直掉落（對本檔斷線目前的各種絕緣繩索其材質(zhì)及封網(wǎng)裝置的設(shè)計，均難以保證被跨電力線路安全）。（3）事故狀態(tài)分析。承載跨越架最大荷載出現(xiàn)在張力展放導(dǎo)線時放線走板牽引2×1250/70導(dǎo)線跨過跨越檔發(fā)生故障，導(dǎo)線落在跨越架上，使得跨越架的荷載突然增加。（4）分析計算控制條件。

5 跨越架荷載設(shè)計輸入計算書

5.1 計算工況

依據(jù)國網(wǎng)輸電線路一般跨越架施工工藝導(dǎo)則。本次跨越導(dǎo)線為JL1/G3A-1250/70，線路N3571-N3572跨越750kV線路，檔距為442m，750kV線路距離新建線路最近距離N3571距離為88m，被跨越線路地線對地距離為37m，在距離跨越線42m處架設(shè)跨越架進(jìn)行封網(wǎng)跨越。

5.2 跨越架裝置長度、高度及封網(wǎng)寬度計算

（1）風(fēng)偏計算：

S-風(fēng)偏距離，m；

X-被跨越物與較近桿塔的水平距離，112m；

L-跨越檔檔距，442m；

H-水平放線張力，架線施工時控制在45kN；

λ-跨越檔滑車懸掛長度，約13m；

W1-導(dǎo)/地線的單位長度重量，39.3N/m；

W4⑽-在安裝氣象條件下（風(fēng)速10m/S）下導(dǎo)線或地線的單位長度風(fēng)荷載重（N/m），其中W4⑽=0.0613kd（d是導(dǎo)線的直徑）

則導(dǎo)線風(fēng)偏S=1.12m。

（2）跨越網(wǎng)寬度計算：采用2×1牽四的方式進(jìn)行導(dǎo)線展放，懸掛4個滑車，最外側(cè)滑車與最內(nèi)側(cè)滑車間距3m；考慮1.5m的裕度，則封網(wǎng)寬度不小于：3+1.12×2+1.5×2=8.3m，實際跨越架封網(wǎng)寬度為12m，滿足要求。

（3）封網(wǎng)長度計算：跨越750kV線路寬度30m，按照安規(guī)需要封網(wǎng)兩邊各超出邊導(dǎo)線10米，交叉跨越為36°55″；

式中，--被跨電力線兩邊線間的水平距離，30m；

--絕緣繩網(wǎng)寬度，12m；

--新建線路與被跨電力線路的交叉角度，36°55″；

--保護(hù)網(wǎng)長度，即絕緣網(wǎng)單側(cè)伸出被跨電力線的保護(hù)長度，取值應(yīng)不小于10m，絕緣繩網(wǎng)臨塔側(cè)的網(wǎng)端繩與被跨電力線的垂直高度越大，則保護(hù)網(wǎng)長度取值越大；

--絕緣繩網(wǎng)長度m。

實際封網(wǎng)長度按照90米考慮，滿足要求。

（4）安裝狀態(tài)：安裝狀態(tài)空載時，初始張力定為H1=6000N，則安全系數(shù)K=TP/H1=59.5。

（5）不同工況時的單位重量：承載索選擇φ22迪尼瑪繩，單位重量為0.37kg/m，不同工況下的承載索承受的單位重量如下：

承載索的單位自重力：W0=0.37×9.8=3.626N/m

導(dǎo)線的自重力：W1=39.31N/m

作用在單根承索上封頂網(wǎng)自重力：W2=36×100÷90÷2=20N/m

事故狀態(tài)封網(wǎng)上導(dǎo)線單位自重力：

W3=W1×n÷2=39.31×2÷90÷2=39.31N/m

事故狀態(tài)封網(wǎng)上單位自重力：W23=W2+W3=59.3（N/m）

5.3 工況下承載索的張力計算

（1）裝后承載索的張力公式，其中：

k2=k22-k21

a1-自承載索懸掛點至封網(wǎng)起點的距離，62m；

a2-自承載索懸掛點至封網(wǎng)終點的距離，152m；

W2-封頂網(wǎng)單位長度的自重力，20N/m；

H2-封網(wǎng)后的承載索水平張力，N；

L-跨越檔的水平檔距，200m；

W1-承載索的單位長度自重力，39.31N/m；

S-承載索的截面積，290.72mm2；

E-承載索的彈性模量，32000N/mm2；

Φ-跨越檔的高差角，°；

H1-安裝初始張力，6000N。

按照逐漸逼近法求H2，封網(wǎng)后正常放線工況下單根承載索水平張力H2=17530N，則單根承載索的安全系數(shù)為：357000/17530=20.4。

（2）故的張力計算：當(dāng)導(dǎo)線落于絕緣網(wǎng)時，絕緣網(wǎng)上增加了導(dǎo)線的重量，此時承載索的張力由H1變化至H3。

承載索的張力公式：，其中：

k3=k32-k31 k4=k42+k41

H3-事故狀態(tài)時的承載索水平張力，N。

a1-自承載索懸掛點至封網(wǎng)起點的距離，22m。

a2-自承載索懸掛點至封網(wǎng)終點的距離，112m

Wfd-絕緣網(wǎng)和落網(wǎng)導(dǎo)線經(jīng)折算后的單位長度重量，Wfd=W23=59.3N/m。

W3-落網(wǎng)導(dǎo)線折算單位長度重量（折算基準(zhǔn)絕緣網(wǎng)長度），落網(wǎng)導(dǎo)線2根，39.31N/m。

L-跨越檔的水平檔距，155m。

W1-承載索的單位長度自重力，3.626N/m。

S-承載索的截面積，290.72mm2。

E-承載索的彈性模量，32000N/mm2。

Φ-跨越檔的高差角，°。

K3、K4-承載索的增大系數(shù)：

P1-絕緣網(wǎng)一端處的集中荷載，0.4×a1×W=975N。

P2-絕緣網(wǎng)另一端點處的集中荷載，0.4×（200-a2）×W=754N。

按照逐漸逼近法求H3，事故狀態(tài)工況下單根承載索水平張力H3=34564N，安全系數(shù)為：10.3。

5.4 交跨距離計算

安全工況下，跨越點承載索的弧垂m：fm=

帶入前計算結(jié)果可有：fm=5.5m

承載索與跨越點地線的凈空距離：

y1-y=m*tanj+N-Δh-fm-y

帶入數(shù)值得：承載索與跨越點地線的凈空距離14.69m故狀態(tài)下，承載索絕緣網(wǎng)上增加了導(dǎo)線的重量，此時承載索的張力由H2變化至H3，計算的凈空距離為：承載索與跨越點地線12.41m。

6 結(jié)語

按照事故狀態(tài)下在跑線時視為全部導(dǎo)線重量由封網(wǎng)繩和組合跨越架共同承擔(dān)。考慮到封網(wǎng)繩在跨越架橫梁處通過轉(zhuǎn)向滑車固定在地錨上的水平和垂直荷載分力，因此水平荷載增加0.85封網(wǎng)繩初張力、垂直荷載增加0.7封網(wǎng)繩垂直分力作為跨越網(wǎng)架裝置計算輸入條件即跨越裝置承受荷載為水平PC=40KN、荷載PD=70KN，作為直到現(xiàn)場施工作業(yè)工器具選配依據(jù)，以確保施工安全。

參考文獻(xiàn)

[1]Q/GDW1225—2014.±800kV架空送電線路施工及驗收規(guī)范[M].北京：中國電力出版社，2014.