基于基準線理論的雙掛點與多分裂裝配式架線線長計算模型

王志遠，王海波，張傳成，李海洋

（北京送變電有限公司，北京 102401）

裝配式架線是指在架線施工前先根據導線弧垂計算出架線段內每根子導線所需的長度，然后在地面依次完成導線的測量、斷線、壓接耐張線夾等操作，最后現場實施導線展放、掛線和附件安裝等施工。與常規架線方式相比，裝配式架線減少了弧垂觀測、劃印和高空壓接等工序，減少了高空作業量，縮短了施工周期，提高了施工安全性和質量工藝水平，適用于有時間和空間限制的架線工程。

目前針對裝配式架線的研究較多，文獻［1-6］從檔距、高差、桿塔撓度、塑蠕伸長和導線彈性模量等角度研究了影響裝配式架線導線長度計算的因素，并建立了導線長度的數學計算模型；文獻［7］采用激光掃描和激光測速儀等現代化測量設備進行掛點坐標和導線線長精確測量，從而實現裝配式架線測量快速化；文獻［8］提出采用模擬各相導線轉角度數來推導雙掛點內外肢調整長度的方式來計算雙掛點時的導線線長。綜上所述，現有研究都表明精確計算導線線長是裝配式架線的關鍵點，但是多掛點的存在導致不能直接精確計算導線線長。本文通過建立基于基準線理論的裝配式架線多掛點導線線長計算模型，配合相應串長測量方法，精確計算多掛點時裝配式架線多分裂導線的長度，解決裝配式架線多掛點導線線長的計算難題，使得多掛點、多分裂導線輸電線路裝配式架線工藝更進一步。

1 基準線計算模型

裝配式架線工藝的要點之一是精確計算導線的長度，以將弧垂誤差控制在規程規范要求的范圍內。耐張絕緣子串多掛點的存在造成每一根子導線在鐵塔橫擔上沒有對應的直接掛點，如圖1所示。同時推算每一根子導線在鐵塔橫擔上的掛點又難度很大，導致不能直接精確計算裝配式架線所需的每一根子導線的長度。

圖1 雙掛點耐張絕緣子串示意

為解決由于多掛點產生的導線線長計算問題，建立了基于基準線理論的多掛點裝配式架線導線線長計算模型。外肢掛點在鐵塔橫擔上的掛點為SG外，內肢掛點在鐵塔橫擔上的掛點為SG內，如圖2 所示。首先通過掛點SG外點做外肢的垂線，建立計算基準線，第i號子導線在計算基準線上的虛擬掛點為JXGi，如圖3 所示。

圖2 雙掛點耐張絕緣子內外肢示意

圖3 基準線理論計算示意

從圖2 可以得出，第i號子導線的計算檔距LLJS檔距i和計算高差LLJS高差i分別與以外肢掛點為基準點的檔距和高差是一致的，因此可以按下式計算：

式中l——以外肢掛點為基準點的水平距離，m；h——以外肢掛點為基準點的掛點高差，m。

則第i號子導線的高差角φ為

第i號子導線的水平張力H可按下式計算：

式中f——第i號子導線所在相的導線竣工弧垂，m；ω——導線單位長度重力，N·m-1；ω0——耐張絕緣子串折算單位長度重力，N·m-1；λ——第i號子導線虛擬耐張絕緣子串長度，即為按外肢調整長度計算的與基準線理論相對應的耐張絕緣子串長度，m。

耐張絕緣子串折算單位長度重力ω0按下式計算：

式中G0——耐張絕緣子串自重力，N；n——每相導線子導線的分裂數。

則有第i號子導線虛擬掛點間的架空懸線長度［9］為

式中K——兩端懸掛點有耐張絕緣子串時的線長增大系數。

當一端有絕緣子串時K取K1，兩端均有絕緣子串時K取K2。K1和K2分別按式（7）和式（8）計算：

則有第i號子導線實際導線長度為

從上述計算過程可以得出，從第i號子導線的實際導線長度可以按照以外肢掛點為基準點的基于基準線理論的裝配式架線多掛點導線線長計算模型進行計算。

2 線長計算實例

基于基準線理論的多掛點裝配式架線線長計算模型在1 000 kV 張北—雄安特高壓交流線路工程1S002-1S003 耐張段進行了工程應用。首先采用全站儀測量兩個耐張塔掛點間的水平距離和高差，如圖4 所示。

圖4 1S002-1S003 耐張段掛點間的水平距離和高差測量示意

1S002-1S003 耐張段各相外肢掛點間的水平距離和高差測量結果如表1 所示。

表1 1S002-1S003 耐張段各相外肢掛點間的水平距離和高差測量結果

根據測量的外肢掛點間的水平距離和高差，采用所建立的計算模型計算各相子導線的虛擬架空懸線長度、虛擬耐張絕緣子串長度和每根子導線的實際線長，結果如表2 所示。通過測量導線的竣工弧垂及子導線分裂間距并進行檢驗，結果表明采用該計算模型計算的導線線長進行的裝配式架線符合規程規范要求。

表2 1S002-1S003 耐張段右上相導線線長計算結果 m

3 結語

本文建立的基于基準線理論的裝配式架線計算模型能夠精確計算多掛點與多分裂導線輸電線路裝配式架線導線的線長，并且已經成功應用于1 000 kV 張北—雄安特高壓交流線路工程。實踐證明，采用該模型計算的多掛點裝配式架線的導線線長精度滿足輸電線路工程規程規范的要求，可為以后類似工程施工積累了經驗。