面向電網(wǎng)工程的架空輸電線路施工技術(shù)研究

劉濤

摘要：為改變傳統(tǒng)架空輸電線路對(duì)搭設(shè)環(huán)境要求較高、工期較長(zhǎng)等問(wèn)題，對(duì)面向電網(wǎng)工程的架空輸電線路施工技術(shù)展開(kāi)研究。首先使用無(wú)人機(jī)放置導(dǎo)引線，然后進(jìn)行桿塔雷電防護(hù)，以避免因雷擊而導(dǎo)致的線路跳閘，同時(shí)設(shè)置接地電阻進(jìn)行安全防護(hù)。最后進(jìn)行絕緣索橋的布置與拆除，以保證索橋下端與電線之間的安全間距。實(shí)例分析結(jié)果表明：采用面向電網(wǎng)工程的架空輸電線路施工技術(shù)后，各個(gè)測(cè)點(diǎn)的導(dǎo)線拉力均低于施工最大允許拉力，證明該技術(shù)方法滿足工程需求的精度，具有較高的可行性。

關(guān)鍵詞：施工技術(shù)；輸電線路；電網(wǎng)工程；電力

0? ?引言

為了更好地滿足中國(guó)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展需要，面對(duì)電網(wǎng)工程中10kV輸電線路架空規(guī)劃與設(shè)計(jì)，已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)工作中的一個(gè)重要課題。科學(xué)規(guī)范的設(shè)計(jì)是保證線路安全運(yùn)行的關(guān)鍵，同時(shí)也是降低線路損失率、延長(zhǎng)線路壽命的關(guān)鍵，需要進(jìn)一步研究10kV配電線路的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，并確定其設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以使其設(shè)計(jì)更加嚴(yán)謹(jǐn)和規(guī)范化。

丁萍剛[1]等人建立了線路建設(shè)約束條件下的數(shù)學(xué)模型，并利用 MMC復(fù)合電容電壓脈動(dòng)調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)線路負(fù)荷的穩(wěn)定調(diào)控。考慮到電力系統(tǒng)中的混雜拓?fù)洌捎枚嘁蜃臃答佌{(diào)整方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)中負(fù)電平輸出線的穩(wěn)定調(diào)控。基于模塊化切換的交流-直流混聯(lián)高壓電網(wǎng)負(fù)荷平衡控制算法，使用優(yōu)先級(jí)的分步算法來(lái)平衡輸變電器分步運(yùn)行過(guò)程中各模塊間的電容電壓，從而實(shí)現(xiàn)混聯(lián)高壓電網(wǎng)架空輸電線路施工工藝的優(yōu)化。

在架空10kV輸電線路施工過(guò)程中，傳統(tǒng)的施工方式通常是通過(guò)展放細(xì)牽引繩拖動(dòng)電纜，即將在地面上建筑施工者放一次牽引鋼絲繩受力，然后再將牽引繩的另一頭與待放電地線連接，并逐步展放[2-3]。該技術(shù)的應(yīng)用已比較成熟，但卻存在施工時(shí)間長(zhǎng)、效率低、安全風(fēng)險(xiǎn)大等不足。

為解決上述方法存在的問(wèn)題，本文提出使用無(wú)人機(jī)放置導(dǎo)引線技術(shù)。該技術(shù)能夠有效提升施工效率，具有較低的安全風(fēng)險(xiǎn)和較高的經(jīng)濟(jì)效率[4-5]。

1? ?電網(wǎng)工程架空輸電線路施工流程

1.1? ?使用無(wú)人機(jī)放導(dǎo)引線

首先根據(jù)該電網(wǎng)工程項(xiàng)目的具體情況，選擇符合項(xiàng)目的技術(shù)特征和施工需要的無(wú)人機(jī)，進(jìn)行導(dǎo)引線的展開(kāi)和釋放。

根據(jù)實(shí)地考察，在4#～5#線耐拉段的兩端選擇相對(duì)開(kāi)闊且視線良好的平地進(jìn)行布線。經(jīng)過(guò)評(píng)估，5#塔位置較高，視野開(kāi)闊，適合進(jìn)行無(wú)人機(jī)起降操作。在該位置下方安裝了一根導(dǎo)引繩[6]，具體的導(dǎo)引線展放流程如圖1所示。該工程中使用的導(dǎo)引線具體參數(shù)規(guī)格如表1所示。

之后無(wú)人機(jī)駕駛員站在4#塔的下方，控制無(wú)人機(jī)將第1導(dǎo)引線，通過(guò)鐵塔對(duì)應(yīng)相序橫擔(dān)下方的定滑車。滑車必須具性能良好，且滑輪需轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。隨后，駕駛員操作無(wú)人機(jī)沿著路線飛向5#塔，在抵達(dá)5#鐵塔后，通過(guò)對(duì)講機(jī)向鐵塔上的工作人員進(jìn)行確認(rèn)，并將無(wú)人機(jī)下方的第一個(gè)導(dǎo)引線的繩端取下，將其引到地面。然后與4#鐵塔的工作人員取得聯(lián)系，由人工拉動(dòng)第二個(gè)導(dǎo)引線。逐根拉出導(dǎo)引線直至到達(dá)目的地，即完成牽引導(dǎo)引線的展放工作。

導(dǎo)引線的線長(zhǎng)計(jì)算公式如下：

式中：β表示線檔懸掛點(diǎn)連接線傾斜角/°，l代表檔內(nèi)線長(zhǎng)，?代表檔內(nèi)弧垂，L表示檔距。

在展放導(dǎo)引線作業(yè)中，受到放線盤(pán)釋放牽引繩的影響，設(shè)備的飛行速度應(yīng)該控制在4～6m/s的范圍內(nèi)。在550m的襠距時(shí)，可在10min內(nèi)完成飛行作業(yè)，全部的導(dǎo)引線的展開(kāi)和收放要控制在10min以內(nèi)。

1.2? ?桿塔雷電防護(hù)

考慮到輸電線路桿塔接地電阻小，可能導(dǎo)致雷電潮流波在桿塔頂部產(chǎn)生完全反射，為此在雷擊間隔距離的中部，雷電流量概率曲線內(nèi)的雷電流量應(yīng)減半。雷電還會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)雷電壓，可能導(dǎo)致線路跳閘，并有可能引發(fā)直接的雷電沖擊，因此需要對(duì)輸電線路桿塔進(jìn)行雷電防護(hù)。

感應(yīng)雷中的過(guò)電壓是指線路附近的地面上大量電流通過(guò)線路時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓，該過(guò)電壓的計(jì)算公式如下：

公式中：I表示雷電流幅值，單位為kA；Ui表示最大值感應(yīng)過(guò)電壓，單位為kV；S代表雷擊點(diǎn)距線路距離，單位為m；hαv表示導(dǎo)線平均高度，單位為m。

桿塔的抗雷擊能力，與桿塔的高度和電壓有很大的關(guān)系，隨著高壓輸電線的高度和電壓的提升，高壓輸電線的架空地線屏蔽功能也隨之降低。在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)牡鼐€保護(hù)角度、控制塔高、減小接地電阻、加絕緣子串、增加雷電過(guò)電壓間隙等方法，來(lái)提高線路的雷電防護(hù)等級(jí)。

1.3? ?設(shè)置接地電阻

接地電阻在電力系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，其通過(guò)將電網(wǎng)設(shè)備的中性點(diǎn)接地，可以將過(guò)電壓引導(dǎo)至地下，降低觸電風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)人員的生命安全。同時(shí)其能夠?qū)崿F(xiàn)地網(wǎng)的良好連接，確保在故障發(fā)生時(shí)電流能夠有效地回流至地下，減少對(duì)電網(wǎng)的干擾，維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

合理選擇和設(shè)置接地電阻是電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中不可忽視的重要環(huán)節(jié)。表2為雷雨季節(jié)干燥條件下，桿塔的工頻接地電阻的設(shè)計(jì)規(guī)范數(shù)值。常規(guī)工程經(jīng)常在塔基周圍布上鋪設(shè)鍍鋅鋼板，以使桿塔周邊接地電阻達(dá)到規(guī)范規(guī)定的要求。

1.4? ?絕緣索橋的布置和拆除

1.4.1? ?絕緣索橋的布置

如果電線落在橋面上，需要特別關(guān)注地線或?qū)蚶K與吊架之間最后一根電線的最小間距。如果該間距發(fā)生較大變化，應(yīng)及時(shí)通過(guò)承載繩錨定處的手動(dòng)起重裝置進(jìn)行調(diào)整，以確保索橋下端與電線之間的安全間距。絕緣索橋的布置如圖2所示。

1.4.2? ?絕緣索橋拆除

在橫檔兩端鐵塔導(dǎo)線的輔助裝置安裝完畢后，即可拆卸絕緣索橋。拆卸的次序應(yīng)為：先拆承力鋼索，然后拆循環(huán)鋼索，最后拆除索橋的支撐和臨時(shí)鋼索。

松開(kāi)與地面錨桿之間的承力索端后，在繩索的末端，有一條迪尼瑪繩，可以使用旋轉(zhuǎn)連接器將繩索拉緊。在A號(hào)塔架上拉起承力索的A頭，并使其在半空中慢慢越過(guò)被吊掛的物體，直到承力索的B頭達(dá)到A號(hào)塔架上。將迪尼瑪繩與承力索連接處松開(kāi)，將其放回原處。經(jīng)過(guò)反復(fù)的牽引后，直至卸下承力索，將主導(dǎo)繩反轉(zhuǎn)，然后進(jìn)行人工拉回。

之后檢查工地衛(wèi)生狀況，確保沒(méi)有殘留物，并及時(shí)清除。錨桿拆除后，應(yīng)對(duì)所有的坑洞進(jìn)行回填，并將其還原成原狀。現(xiàn)場(chǎng)殘留的塑膠袋、鐵絲等必須清除并進(jìn)行回收。

2? ?實(shí)例應(yīng)用狀況

2.1? ?工程概況

本次工程是針對(duì)一條新建的10kV架空輸電線路進(jìn)行施工。該線路采用2根LGJ-470/43號(hào)電纜、LBGJ-150-30交流電接線和35根OPGW電纜。線路總長(zhǎng)度為1.2km，經(jīng)過(guò)廣深港高速鐵路和A1至A4線。跨接襠A3至A4的跨度為235m。

最近的塔架為A2塔架，距離為57.3m，交叉跨接角為60°。鐵塔的高度為32m，鐵軌頂部的高度為11.8m，寬度為14.5m，接觸線高度為8.5m。工程設(shè)計(jì)要求在線路架設(shè)完成后，導(dǎo)線與軌道之間的垂直高度為17.1m（在考慮65℃溫度時(shí)計(jì)算）。本次工程相關(guān)的施工規(guī)模數(shù)據(jù)如表3所示。

2.2? ?施工效果分析

基于以上工程概況，使用本文設(shè)計(jì)的面向電網(wǎng)工程的架空輸電線路施工技術(shù)進(jìn)行施工。由于對(duì)變電站的門(mén)框進(jìn)行改裝，導(dǎo)致進(jìn)線檔的位置和高度發(fā)生了變化，因此需要重新進(jìn)行掛線。工程導(dǎo)線施工示意圖如圖3所示。

為進(jìn)一步獲取工程數(shù)據(jù)，證明本文方法的有效性，使用檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，其測(cè)試結(jié)果如表4所示。

由表4施工結(jié)果可以看出，使用面向電網(wǎng)工程的架空輸電線路施工技術(shù)施工后各個(gè)測(cè)點(diǎn)的導(dǎo)線拉力均低于施工最大允許拉力，證明該技術(shù)方法滿足工程需求精度，符合電網(wǎng)工程的施工需求，有一定的參考價(jià)值。

3? ?結(jié)束語(yǔ)

在10kV輸電線路的施工建設(shè)規(guī)劃中，其電網(wǎng)工程施工的設(shè)計(jì)方案是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題，其設(shè)計(jì)方案直接關(guān)系到電網(wǎng)的供電質(zhì)量與安全。所以，在進(jìn)行具體的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，必須與建筑工程的基礎(chǔ)條件相結(jié)合，進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的設(shè)計(jì)。

10kV配電網(wǎng)絡(luò)輸電線路的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的工作，在具體的設(shè)計(jì)工作中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員要不斷地加強(qiáng)自己的學(xué)習(xí)，提高自己的設(shè)計(jì)水平和綜合素質(zhì)，讓自己的設(shè)計(jì)更適合于現(xiàn)實(shí)的需求，從而推動(dòng)電網(wǎng)技術(shù)的的進(jìn)步與完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁萍剛，楊洲，王祎.高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)架空輸電線路施工技術(shù)研究[J].電氣自動(dòng)化，2021，43（1）：59-62.

[2] 陳華新，姚望，景俊偉等.基于改進(jìn)YOLOv5的礦區(qū)輸電線路鳥(niǎo)群檢測(cè)算法[J].能源與環(huán)保，2023，45（8）：200-206.

[3] 張?jiān)崎w，周英博，李呂滿等.淺談全過(guò)程機(jī)械化施工在輸電線路工程中的應(yīng)用[J].低碳世界，2023，13（8）：73-75.

[4] 楊德浩，張娟，張燕等.輸電線路分布式故障精確定位裝置的設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)，2023，52（7）：270-271.

[5] 楊劍飛，姜志鵬，舒勝文等.輸電線路桿塔分形外延接地網(wǎng)接地特性及影響因素研究[J].智慧電力，2023，51（7）：1-8+38.

[6] 孫安黎，向春，喻建波.基于三維設(shè)計(jì)主成分分析的電網(wǎng)工程算量信息權(quán)重提取方法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2023，40（8）：104-109.