輸電線路重要跨越架線施工技術研究與應用

張景輝,王文義,王 勇,焦中圈

(河北省送變電有限公司,河北 石家莊 050000)

在輸電線路施工中,經常遇到跨越電氣化鐵路、高速公路、重要電力線路等情況,產權單位對跨越時間要求越來越短,跨越安全性要求越來越高。常規架線技術用時較長,工藝復雜,高空作業多,勞動強度大,受外界天氣影響嚴重,安全風險高,已難以適應重要跨越的要求[1-2]。裝配式快速架線施工技術是近年來出現的施工新方法,目前已將其應用于進線檔、孤立檔的架線施工實踐中。

1 裝配式快速架線施工技術

裝配式快速架線施工技術的主要技術特征為導線定長,無需緊線環節,耐張線夾與導線在地面壓接、直接掛線,無需高空斷線、壓接環節。這種施工技術可以簡化施工工序,縮短施工時長[3-4]。

但是受導線線長計算、測量、計量精度影響,裝配式快速架線施工技術在實際應用中存在導線線長、弧垂的積累誤差過大的缺點,甚至超過驗收規范的要求[5];另外由于現有“耐張掛線金具-耐張線夾”結構無法通過放線滑車,所以在連續放線檔無法應用。

2 裝配式架線改進設計方案

通過對現有裝配式架線施工技術中存在的問題進行深入研究,擬采用以下改進措施:采用程序精確計算放線區段內導地線長度;采用三維激光成像測量裝備測量導地線掛點間距離;研制精確計量導地線長度的裝置,代替張力機計米器;研制新型裝配式耐張線夾,實現地面壓接、自動放線。

2.1 導線線長計算

目前設計、施工領域廣泛采用拋物線模型計算導、地線長度參數[6]。在實際計算中,在弧垂誤差率-2.5%＜μ＜2.5%的要求下,線長的誤差率要求極高,達到十萬分之一量級,現有誤差控制水平無法達到此要求,因此要實現裝配式快速架線,使弧垂達到驗收標準,僅靠控制線長誤差是無法達到的,需要通過現有PT調整板或DB調整板對弧垂進行調節,必要時引入可調節長度的調整金具,使誤差值滿足導線弧垂的驗收要求。

2.2 三維激光成像測量裝備測量導地線掛點間距離

三維激光掃描技術已經應用于輸電線路運維領域,用于測量桿塔傾斜、走廊內導線對跨越物電氣距離等,可以應用到裝配式快速架線施工領域,包括線路掛線點參數測量和施工驗收2個工序。

2.2.1 掛線點參數測量

計算架線檔的弧垂與線長,需已知放線段架線檔的檔距、高差等初始參數,設計單位提供的檔距值和高差值誤差較大,不滿足精確計算線長要求,因此采用三維激光掃描對架線檔各掛點進行精確掃描[7]。

采用3D激光掃描儀對放線段逐檔進行掃描,每一檔單獨計算。依據掃描結果配合專業建模分析軟件得出掛點坐標(XA,YA,ZA),(XB,YB,ZB),然后將其代入公式計算水平檔距、掛點高差和掛點高差角等參數。

2.2.2 架線施工驗收

在掛線完成后,對架線段各架線檔導線進行掃描,可一次性擬合出該架線檔所有相序導、地線的三維曲線模型,導入至AutoCAD軟件中直接讀取全部檔距、斜檔距、弧垂及線長等數據,能夠大大提升施工驗收的精度及效率。

在實際應用中,采用FARO Focus S350脈沖式三維激光掃描儀掃描輸電線路,獲得線路三維模型,并可將模型導出至AutoCAD軟件。FARO Focus S350掃描儀分辨率高達16 500萬像素,測量精度±1 mm,因此,誤差不大于萬分之二。

2.3 導地線展放長度精確計量設備的研制

目前國內輸電線路施工一般采用張力機放線,利用張力機上的里程表計量導地線展放長度,但是該裝置誤差大,無法滿足裝配式架線施工需要[8]。

LaserSpeed多普勒激光測速儀又稱激光計米器,是可以測量導地線展放速度和長度的高精度儀器,但該型號測速儀對被測物的垂直度和相對距離要求較高。由于導線在展放過程中存在上下跳動、左右擺動的情況,因此需要研制一種限位裝置,見圖1,用以限制導線擾動,保持測量激光束與被測導線之間相對位置穩定和角度穩定。

圖1 測量設備限位支架

如圖1所示,研制的限位支架布置于導線軸架與張力機之間,導線穿過支架上的4個導向滑輪,導線滑輪與激光測速儀固定安裝在同一板材上,使激光測速儀始終與導線同步且保持垂直。支架采用垂直、水平2個方向阻尼限位,可以適應導線在展放過程中的上下跳動與左右擺動。支架的支腿高度可根據張牽設備的型號進行調整,保證了設備的通用性。

2.4 裝配式耐張線夾的研發

為實現快速架線,省去高空壓接工序,需要在放線前完成地面壓接,耐張線夾在架線過程中跟隨放線走板通過放線滑車。傳統的通用耐張線夾為引流板與耐張管為整體結構,無法通過放線滑車槽。

對現在通用的傳統耐張線夾進行結構優化,將影響通過滑車的引流板部分與線夾本體部分分離,采用裝配式連接,研發新式NY-400/35U裝配式耐張線夾,其結構如圖2所示。

圖2 新型裝配式耐張線夾

該裝配式耐張線夾壓接施工操作簡便,其握力等機械性能指標不低于傳統同類產品且符合壓接規范要求。連接后,耐張線夾的電阻、溫升及熱循環等電氣性能指標滿足相關規范要求,且可順利通過放線滑車,期間不會因通過滑車時的擠壓力發生變形。

3 工程應用效果

為了驗證新技術的可行性,選擇靈壽220 k V線路工程N72-N73耐-耐區段,進行裝配式架線施工。

現場試驗采取2種思路,第1種是在計算線長處做好標記,一側掛線后另一側常規緊線,緊線至設計弧垂,三維掃描測出實際線長,對比計算標記線長與實際線長,分析總誤差。第2種是采用計算線長直接計量、掛線,掛線后,使用三維激光掃描儀對架線檔進行掃描,測出掛線后的弧垂,與設計弧垂進行對比,同時測出掛線后線長,與計算線長對比,并分析誤差。弧垂超差引起牽引超過設計要求時,停止試驗。2種思路試驗流程如圖3所示。

圖3 新技術現場試驗驗證思路

通過現場試驗結果分析可知,計算線長相對于掛線所需線長要略偏大,即以計算線長掛線后弧垂值亦偏大。該誤差由眾多影響因素疊加而成,其中彈性伸長誤差及導線精確計長誤差為主要因素。在配合可調長金具的使用下,依靠可調長的調節金具如PT調整板、PTQ調整板及DB調整板等,能夠有效調整各種疊加誤差,從而保證導線弧垂誤差不超出驗收規范要求。

4 結束語

在經濟高度發展的今天,保障鐵路、高速公路及重要電力線路的運行安全尤為重要。在輸電線路跨越施工過程中,縮短跨越施工時長是降低風險的最有效途徑。裝配式快速定長架線技術是一次有效嘗試,通過引進激光多普勒測速儀,三維激光掃描儀等先進儀器,并研制了配套的工器具,實現了測量精度量級的提升,保證了架線質量滿足驗收要求。該模式既減少被跨越物產權管理單位跨越施工時長、提高運行安全,又滿足了施工單位減少施工投入,降低施工風險的要求,值得大規模推廣應用。