架空輸電線路跨越高鐵線路設(shè)計(jì)安全可靠性研究

崔君瑞

摘? 要：電力行業(yè)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成主體，也可以間接體現(xiàn)出我國(guó)電力工程建設(shè)水平。架空輸電線路在電力行業(yè)中非常重要，尤其是架空輸電線路跨越高鐵線路項(xiàng)目，還關(guān)系到鐵路行業(yè)發(fā)展。以提高架空輸電線路跨越高鐵的設(shè)計(jì)安全可靠性為前提，分析跨越高速鐵路的輸電線路設(shè)計(jì)，本文分別從設(shè)計(jì)基本原則、設(shè)計(jì)工藝、設(shè)計(jì)方案三個(gè)方面展開(kāi)研究并討論，介紹輸電線路跨越高鐵設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的問(wèn)題，以免因?yàn)榫€路跨越導(dǎo)致高鐵運(yùn)行故障，同時(shí)保證旅客的人身安全。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路? 高速鐵路? 電力系統(tǒng)? 線路跨越

中圖分類號(hào)：TM72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）12（c）-0053-03

Abstract： The electric power industry is an important part of the social and economic development， which can also indirectly reflect the level of power engineering construction in China. Overhead transmission line is very important in the power industry， especially the project of overhead transmission line crossing high-speed railway line， which is also related to the development of railway industry. Based on the premise of improving the safety and reliability of overhead transmission line crossing high-speed railway， this paper analyzes the design of transmission line crossing high-speed railway. This paper studies and discusses the basic design principles， design technology and design scheme， and introduces the problems needing attention in the design of overhead transmission line crossing high-speed railway， so as to avoid the operation failure of high-speed railway caused by line crossing， and ensure that the transmission line crossing the high-speed railway can run smoothly Personal safety of passengers.

Key Words： Overhead transmission line; High speed railway; Power system; Line crossing

在我國(guó)基本建設(shè)飛速發(fā)展的當(dāng)下，電力系統(tǒng)與鐵路均屬于基礎(chǔ)性項(xiàng)目，并且具有先導(dǎo)性、公共性等特征。因?yàn)殡娏π袠I(yè)與鐵路涉及到的線路較多、覆蓋面積廣，所以在項(xiàng)目建設(shè)期間難免會(huì)出現(xiàn)線路跨越與交叉等問(wèn)題?，F(xiàn)如今，高速鐵路工程與電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目施工效率逐漸提升，而兩者之間的線路交叉跨越問(wèn)題也相繼增多，高速鐵路與普通鐵路不同，主要是為旅客提供更加快速的鐵路運(yùn)輸服務(wù)，必須要保證運(yùn)行的流暢性與旅客人身安全。所以，針對(duì)架空輸電線路跨越高速鐵路段的建設(shè)，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)務(wù)必要保證輸電線路的可靠性與安全性。

1? 線路設(shè)計(jì)基本原則

高速鐵路主要是通過(guò)電力驅(qū)動(dòng)的方式達(dá)到運(yùn)行的目的，運(yùn)行時(shí)速超過(guò)200km/h，對(duì)比架空送電線路跨越普通鐵路的項(xiàng)目，跨高鐵輸電線路的施工存在一定難度。為了避免高速鐵路和電力線路之間的跨越問(wèn)題，需要在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)遵循以下原則;第一，安全控制原則.在施工期間全方面控制機(jī)械設(shè)備事故與人身安全事故，不會(huì)對(duì)高速鐵路的運(yùn)行造成影響。所以架空輸電線路跨越高鐵項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作，必須要合理安排后續(xù)所有施工流程;第二，質(zhì)量控制原則。為了保證安全性與可靠性，需要遵循質(zhì)量控制原則。在前期設(shè)計(jì)階段詳細(xì)檢查與驗(yàn)收，以免存在問(wèn)題對(duì)后續(xù)施工造成影響，并埋下質(zhì)量隱患。第三，為了保證跨越設(shè)計(jì)的安全性與可靠性，建議在施工階段，搭設(shè)跨越架，將跨越架作為支撐安裝封頂網(wǎng)，確保高速鐵路的安全運(yùn)行。第四，在跨越高鐵的耐張段內(nèi)，輸電線路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要相應(yīng)提高，以提高線路及高鐵的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2? 架空輸電線路跨越高鐵線路設(shè)計(jì)工藝

2.1 跨越施工方案

架空輸電線路跨越高鐵線路設(shè)計(jì)階段，需要制定施工方案，由測(cè)量人員深入施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量高鐵標(biāo)段的參數(shù)。隨后，針對(duì)測(cè)量所得參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，并經(jīng)高鐵設(shè)計(jì)單位及建設(shè)單位確認(rèn)，作為跨越施工圖設(shè)計(jì)依? 據(jù)[1]?？缭礁哞F架線的設(shè)計(jì)建議采用索道式跨越方法，跨越點(diǎn)兩側(cè)鐵塔上方懸掛抱桿，并且展開(kāi)織網(wǎng)封頂施工。

2.2 施工工藝

2.2.1 施工現(xiàn)場(chǎng)布置

因?yàn)榭缭骄W(wǎng)施工必須要在指定時(shí)間進(jìn)行，通常是在高鐵停運(yùn)的夜間，所以在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要全方面設(shè)置好光源，確保后期施工滿足照明要求。當(dāng)前在建設(shè)過(guò)程中一般會(huì)選擇金鹵燈作為光源照明設(shè)備，搭配發(fā)電機(jī)設(shè)備，可以保證在緊急情況下也能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)照明需求。

2.2.2 跨越工藝

對(duì)于織網(wǎng)這一流程，要注意不能和高鐵直接接觸，工作人員通過(guò)無(wú)人機(jī)將導(dǎo)引繩牽引跨越到對(duì)面鐵塔抱桿封網(wǎng)架的上方，隨后利用滑車(chē)反復(fù)牽引導(dǎo)引繩，封網(wǎng)主繩與前牽網(wǎng)繩。按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)置后，在兩側(cè)部位的鐵塔抱桿上方固定，通過(guò)牽引繩將網(wǎng)牽引至跨越點(diǎn)，隨后網(wǎng)牽引到跨越點(diǎn)，將其固定于主網(wǎng)，便可以結(jié)織網(wǎng)作業(yè)[2]。

在架空輸電線路的設(shè)計(jì)階段，需要選定跨越點(diǎn)兩側(cè)鐵塔上方掛設(shè)抱桿封網(wǎng)，通常會(huì)選擇500mm×500mm的抱桿封網(wǎng)。架空封網(wǎng)環(huán)節(jié)為了能夠避免對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)的影響，封頂網(wǎng)可以使用絕緣網(wǎng)，并將其固定于主承力繩上方，采用跨越封網(wǎng)的方式，絕緣網(wǎng)需要安裝承載滑輪，利用該滑輪掛裝絕緣網(wǎng)至主承力繩的上方，通過(guò)牽網(wǎng)繩固定絕緣網(wǎng)，在絕緣網(wǎng)的兩端部位分別安裝拉網(wǎng)繩與封網(wǎng)繩，可以在跨越塔抱桿的上方有效固定[3]。通常在設(shè)置拉網(wǎng)繩與封網(wǎng)繩，數(shù)量以兩根為準(zhǔn)，以免絕緣網(wǎng)出現(xiàn)縱向滑移。除此之外，為了避免封頂網(wǎng)縮腰問(wèn)題，所有絕緣網(wǎng)均要設(shè)置絕緣撐桿，絕緣撐桿的材料可以采用玻璃鋼，布設(shè)撐桿的間隔小于6m。封網(wǎng)裝置兩段位置搭配鋼絲繩，將其作為保險(xiǎn)繩，所呈現(xiàn)出的強(qiáng)度可以有效承受導(dǎo)線在封頂網(wǎng)上方下落而形成的沖擊力。

2.3 導(dǎo)、地線展放要求

導(dǎo)地線展放環(huán)節(jié)為了保證展放效果，需要注意以下內(nèi)容：第一，架線需要用到的滑車(chē)、繩索等裝置，必須要安排專門(mén)人員負(fù)責(zé)管理，并且在使用之前嚴(yán)格檢查，確保滿足質(zhì)量要求;第二，在張力放線過(guò)程中，要求保證通訊流暢性，放線之前全方位檢查所有工作崗位通訊情況;第三，導(dǎo)地線放線環(huán)節(jié)。安排專門(mén)人員負(fù)責(zé)跨越點(diǎn)放線監(jiān)督，結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整放線張力，避免導(dǎo)地線磨損跨越網(wǎng)[4]。尤其是線路跨越點(diǎn)這一位置，監(jiān)督人員通過(guò)放線張力的調(diào)整，可以始終控制導(dǎo)線和越線網(wǎng)頂面的安全距離;第四，將封網(wǎng)主繩固定，并且要采用二次保險(xiǎn)的方式，時(shí)刻檢查跨越網(wǎng)的牢固性。

3? 架空輸電線路跨越高鐵線路安全設(shè)計(jì)建議

3.1 跨越方式

架空輸電線路跨越高鐵項(xiàng)目，對(duì)于獨(dú)立耐張段的設(shè)計(jì)需要科學(xué)選擇路徑，并且對(duì)所處位置的地質(zhì)條件、交叉跨越角度、出站信號(hào)機(jī)所在位置等因素進(jìn)行考慮。按照GB 50545-2010《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）要求，輸電線路和鐵路交叉角大于45°，如果現(xiàn)場(chǎng)條件有限，則不能小于30°[5]。與此同時(shí)，按照國(guó)家電網(wǎng)公司制定的輸電線路跨越高鐵設(shè)計(jì)規(guī)范要求，輸電線路不能夠在高鐵出站信號(hào)機(jī)的范圍內(nèi)進(jìn)行跨越。在設(shè)計(jì)階段選擇的跨越方式，有“耐-直-直-耐”“耐-直-直-直-耐”“耐-直-耐”“耐-耐”這四種形式為主。對(duì)于高速鐵路的跨越，通常以兩基耐張塔作為跨越鐵塔，及“耐-耐”跨越形式，保證跨越檔中間沒(méi)有直線塔，非跨越檔內(nèi)直線塔發(fā)生事故也不影響跨越檔的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，以最安全的方式跨越鐵路。

3.2 氣象因素

按照鐵路建設(shè)與電網(wǎng)工程規(guī)范以及《規(guī)范》要求，在跨越鐵路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要重點(diǎn)分析氣象條件這一因素。第一，風(fēng)速取值。按照輸電線路設(shè)計(jì)要求明確設(shè)計(jì)風(fēng)速，如果風(fēng)速不足30m/s，動(dòng)車(chē)組依然可以正常運(yùn)行，此時(shí)便要根據(jù)電網(wǎng)規(guī)定要求進(jìn)行極限風(fēng)速設(shè)計(jì)，期間有可能會(huì)面臨輸電線路斷線，但動(dòng)車(chē)組卻依然運(yùn)行的狀況，會(huì)對(duì)旅客安全造成威脅。所以風(fēng)速取值必須要對(duì)風(fēng)區(qū)圖、鐵路停運(yùn)風(fēng)速這兩項(xiàng)因素進(jìn)行考慮;第二，覆冰取值。受到極端天氣的影響，電網(wǎng)無(wú)法保證運(yùn)行的穩(wěn)定性，還有可能發(fā)生斷線故障。為此，需要在輸電線路跨越高鐵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，明確覆冰取值。要求導(dǎo)線的最大驗(yàn)算覆冰厚度大于設(shè)計(jì)值10mm，地線設(shè)計(jì)驗(yàn)算覆冰厚度大于15mm，保證在極端惡劣天氣條件時(shí)導(dǎo)線覆冰后跨越鐵路處的導(dǎo)線弧垂也可滿足規(guī)范中的安全距離要求，保證重覆冰條件下輸電線路跨越高鐵的穩(wěn)定運(yùn)行;第三，地震烈度。按照高鐵列車(chē)運(yùn)行要求，所有動(dòng)車(chē)組列車(chē)的停車(chē)限制地震烈度不能超過(guò)高鐵設(shè)施毀壞設(shè)計(jì)地震烈度，被跨越高鐵設(shè)計(jì)地震烈度也要大于跨越段桿塔與基礎(chǔ)地震烈度，才能夠規(guī)避桿塔與基礎(chǔ)發(fā)生倒塔這兩種故障。

3.3 桿塔設(shè)計(jì)

按照《規(guī)范》要求，跨越高鐵輸電線路的桿塔結(jié)構(gòu)在設(shè)定重要性系數(shù)時(shí)，必須要大于1.1。除此之外，根據(jù)電網(wǎng)差異化設(shè)計(jì)相關(guān)要求，桿塔結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)取值范圍在1.1～1.2之間。結(jié)合當(dāng)前輸電線路跨越高鐵設(shè)計(jì)情況，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)通常取值為1.1，與跨越普速鐵路提出的安全可靠性規(guī)范相符。然而高鐵對(duì)于安全可靠性的要求更高，所以架空輸電線路跨越高鐵的線路設(shè)計(jì)在重要跨越設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)也應(yīng)該要不斷提升，建議在現(xiàn)有規(guī)范數(shù)值的基礎(chǔ)上選定為1.2。

3.4 桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

不同種類的桿塔基礎(chǔ)必須要經(jīng)過(guò)穩(wěn)定性計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算這兩個(gè)環(huán)節(jié)，如果在建設(shè)過(guò)程中有特殊要求，還需要增加水平位移驗(yàn)算、抗滑移計(jì)算、不均勻沉降、基礎(chǔ)裂縫驗(yàn)算這四個(gè)環(huán)節(jié)。如果基礎(chǔ)處在地震烈度七級(jí)以上的地區(qū)，受到特殊地質(zhì)條件影響，必須要在設(shè)計(jì)階段制定完善的防護(hù)舉措。為了保證基礎(chǔ)安全，對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)載荷重要性系數(shù)也要結(jié)合《規(guī)范》與實(shí)際情況精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，通?；A(chǔ)設(shè)計(jì)載荷重要性系數(shù)大于1.2[6]。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，架空輸電線路在建設(shè)過(guò)程中，一旦發(fā)生跨越高鐵的現(xiàn)象，有可能會(huì)威脅到列車(chē)運(yùn)行安全。所以，為了避免線路跨越與交叉等問(wèn)題的發(fā)生，需要在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)遵循安全可靠性原則，設(shè)計(jì)可行性高的線路架設(shè)施工方案，保證高鐵列車(chē)的安全運(yùn)行，也可以規(guī)避因?yàn)榫€路跨越問(wèn)題對(duì)旅客的人身安全造成威脅。

參考文獻(xiàn)

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