輸電線路懸浮抱桿地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接方式優(yōu)化及應(yīng)用

張建，云俊斌，陳立新，白俊鋒

(1.中國能源建設(shè)集團湖南省電力設(shè)計院有限公司，湖南 長沙 410007；2.河南送變電建設(shè)有限公司，河南 鄭州 450051)

0 引言

陜北—湖北±800 kV 特高壓直流輸電線路工程(豫2 標(biāo)段) 線路全長112.6 km，新建角鋼鐵塔216 基，平均塔重72 t/基，由于受塔基地形影響，大型吊車無法進場，95%塔位需采用懸浮抱桿分解組立鐵塔[1－4]。

在懸浮抱桿分解組立鐵塔施工過程中，懸浮抱桿地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是受力關(guān)鍵點之一[5－7]。目前，地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由兩種方式構(gòu)成:方式一由卸扣、鋼絲繩套、單輪滑車、手扳葫蘆組成，地網(wǎng)繩通過鋼絲繩直接捆綁在塔腿角鋼處錨固；方式二由卸扣、鋼絲繩套、單輪滑車、手扳葫蘆、地錨組成，地網(wǎng)繩通過塔腿處開挖地錨進行錨固。兩種方式地網(wǎng)中心均通過卸扣平衡分散受力。

文章對以上兩種連接方式的結(jié)構(gòu)特點進行了分析，提出存在的問題，并提出解決方案。

1 優(yōu)化方案概述

對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)地網(wǎng)繩錨固和中心平衡受力連接方式進行優(yōu)化[8－11]，研制轉(zhuǎn)向耳鐵用于塔腿處地網(wǎng)繩錨固，轉(zhuǎn)向圓盤用于地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中心平衡分散受力。優(yōu)化后的地網(wǎng)系統(tǒng)由卸扣、鋼絲繩套、單輪滑車、手扳葫蘆、轉(zhuǎn)向耳鐵、圓盤組成。

該方案適用于輸電線路工程懸浮抱桿分解組立鐵塔施工，下面就優(yōu)化后的方案和可行性進行具體論述。

2 連接方式優(yōu)化研究

2.1 地網(wǎng)系統(tǒng)與鐵塔連接方式研究

在塔腿內(nèi)側(cè)設(shè)置轉(zhuǎn)向耳鐵，用于地網(wǎng)系統(tǒng)與鐵塔連接，該轉(zhuǎn)向耳鐵包括圓弧形底板、半圓弧形連接鋼板、4 塊肋板三部分，主要材料均為Q345 低合金高強度鋼[13]。

圓弧形底板厚18 mm，長200 mm，寬80 mm，設(shè)置2 個?25.5 螺栓孔用于塔腿角鋼連接，螺栓孔中心間距120 mm，螺栓孔中心距底板邊緣最小間距為40 mm。

4 塊肋板為不等邊六邊形，厚度6 mm，邊長分別為20 mm、30 mm、28.3 mm、30 mm、20 mm、42.5 mm，四塊肋板相互間隔焊接于底板和連接鋼板之間，雙面焊，每處焊接覆蓋長度為30 mm。

半圓弧型連接鋼板厚20 mm，高86 mm，寬80 mm，垂直焊接于圓弧形底板中間，雙面焊，焊接覆蓋長度80 mm，半圓弧上部設(shè)置1 個?30 施工孔用于地網(wǎng)繩連接，施工孔中心距連接鋼板邊緣最小間距為36 mm。

轉(zhuǎn)向耳鐵結(jié)構(gòu)及使用狀態(tài)如圖1、圖2 所示(單位mm)。

圖1 轉(zhuǎn)向耳鐵結(jié)構(gòu)

圖2 轉(zhuǎn)向耳鐵使用狀態(tài)圖

2.2 地網(wǎng)系統(tǒng)中心轉(zhuǎn)向圓盤研究

根據(jù)地網(wǎng)中心轉(zhuǎn)向滑車和鋼絲繩連接特點，研究一種轉(zhuǎn)向圓盤，采用Q345 低合金高強度鋼，圓盤厚度25 mm，直徑300 mm，圓盤中心直徑150 mm 范圍挖空，減輕圓盤重量，設(shè)置8 個?30 螺栓孔用于地網(wǎng)繩和轉(zhuǎn)向滑車連接，螺栓孔均布在圓盤上，螺栓孔中心距圓盤邊緣最小間距為25 mm，如圖3、圖4 所示(單位mm)。

圖3 圓盤結(jié)構(gòu)

圖4 圓盤使用狀態(tài)圖

3 地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受力計算

以內(nèi)懸浮外拉線分解組塔為例對地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各受力點進行了計算，按照?±800 kV 架空送電線路鐵塔組立施工工藝導(dǎo)則?[14]，受力分析如圖5所示。

圖5 抱桿組塔受力分析圖

3.1 最大設(shè)計吊重

吊裝方式:滑車組采用“1－2” 動滑車組，工作繩數(shù)為4，設(shè)計允許重力G重＝49 kN。

吊點繩等附件重力G重′＝0.588 kN。

因此，實際起吊總重力G＝G重＋G重′ ＝49.588 kN。

3.2 參數(shù)選擇

本工程在組立施工時，最大工況要求:起吊繩與抱桿的夾角應(yīng)β≤15°；塔片控制繩對地夾角應(yīng)ω≤45°。

3.3 受力分析計算

3.3.1 起吊繩受力

起吊繩合力受力為:

計算可得T＝70.13 kN。

牽引繩靜張力為:

式中，T為起吊繩(起吊滑車組、吊點繩) 的合力，kN；T0為牽引繩的靜張力，kN；n為起吊滑車組鋼絲繩的工作繩數(shù)(采用1－2 滑車，n＝4)；η為滑車效率，η＝0.96。計算可得T0＝20.65 kN。

3.3.2 地網(wǎng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向滑車受力

設(shè)牽引繩的靜張力T0，則地網(wǎng)繩轉(zhuǎn)向滑車的受力為:

式中，γ為轉(zhuǎn)向角度，90°；T0為牽引繩的靜張力，kN；計算可得F＝29.2 kN。

轉(zhuǎn)向圓盤受力主要來源于地網(wǎng)轉(zhuǎn)向滑車，因此兩者受力基本一致。

3.3.3 轉(zhuǎn)向耳鐵受力

地網(wǎng)繩主要由三根鋼絲繩連接，每根鋼絲繩連接一套轉(zhuǎn)向耳鐵，當(dāng)牽引繩受力，此時地網(wǎng)繩主要由兩根鋼絲繩受力，考慮1.2 倍不均衡系數(shù)，則單套轉(zhuǎn)向耳鐵(單根地網(wǎng)繩) 受力f為:

3.3.4 轉(zhuǎn)向耳鐵及圓盤試驗

通過以上計算，轉(zhuǎn)向耳鐵和圓盤最大受力為29.2 kN，為確保使用安全，按照設(shè)計負荷50 kN，3 倍安全系數(shù)進行檢驗，試驗過程緩慢加荷至150 kN，按標(biāo)準保持額載，未見變形，符合設(shè)定要求[15]。試驗照片如圖6 所示。

圖6 轉(zhuǎn)向耳鐵和圓盤試驗照片

綜上所述，轉(zhuǎn)向耳鐵和圓盤實際使用安全系數(shù)大于5 倍，滿足現(xiàn)場使用要求。

4 連接方式優(yōu)化后應(yīng)用

優(yōu)化后的地網(wǎng)系統(tǒng)新增轉(zhuǎn)向耳鐵和圓盤連接組件，具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝拆卸便捷、安全穩(wěn)定、經(jīng)濟適用等優(yōu)點，解決方式一和方式二中存在的問題，最大程度保證工程的施工安全和質(zhì)量。地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接優(yōu)化后實物如圖7 所示。方案優(yōu)化前后優(yōu)缺點對比見表1。

圖7 地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接優(yōu)化后實物圖

表1 方案優(yōu)化前后對比表

5 結(jié)語

采用優(yōu)化的地網(wǎng)系統(tǒng)，順利完成了該工程懸浮抱桿分解組塔，證明優(yōu)化后的地網(wǎng)轉(zhuǎn)向連接系統(tǒng)方法可行。同時大大提高了地網(wǎng)連接方式的規(guī)范性、安全性和穩(wěn)定性，為今后輸電線路工程使用懸浮抱桿組塔起到試驗示范作用[16－17]。