電力施工中110 kV輸電線路質量控制研究

宋金龍

（甘肅省安裝建設集團有限公司，甘肅 蘭州 730050）

電力工程施工質量控制對電路使用安全性具有重要意義。以110 kV的輸電線路施工質量控制為例，科學的施工方法可有效提高施工質量，避免施工過程與后續(xù)的使用過程出現(xiàn)安全隱患問題。對此，重點了解電力工程中輸電線路的質量控制要點，結合現(xiàn)有電力工程施工現(xiàn)狀提出相應的優(yōu)化策略。

1 電力工程中輸電線的質量管理

通過對輸電線的質量管理可有效保證輸電線的施工安全，因此必須強化工程建設的管理做好各項檢測工作。同時，該項工作可以加強各施工環(huán)節(jié)之間的銜接性，確保各施工流程及施工工序高效完成。不僅如此，該項工作還可以保證電力工程施工及管理順暢，提高施工流程及施工工藝的匹配度，以此確保工程保質保量按時竣工。此外，加強輸電線質量管理可以提高電力工程經(jīng)濟效益，管理人員可以遵照施工圖紙科學控制施工成本，提高資金利用率以及靈活性等。為此，電力企業(yè)需要加強對輸電線施工的監(jiān)督與管理，盡可能降低成本偏差，防止出現(xiàn)資金浪費現(xiàn)象，以此提高經(jīng)濟效益，實現(xiàn)企業(yè)發(fā)展目標。

2 電力工程建設過程中的質量管理

在電力工程施工過程中，對傳輸線進行控制的重點在于鐵塔基礎施工、桿塔組裝施工以及架線工作。在實際的施工過程中，要對其進行詳細的控制和關鍵技術環(huán)節(jié)的說明，以此方式避免普遍存在的電力輸送線路的質量問題。

2.1 鐵塔基礎處理

在110 kV輸電線路的建設中，不論是場地條件，還是土體的構造均十分復雜，如果建筑位置太過偏僻又太過隱秘的話，就有可能出現(xiàn)監(jiān)測不力以及資料錯誤等問題。利用專門的技術方法對鐵塔的接地阻力進行科學的調節(jié)，并對其進行適時的修改，以利于以后架設工作的順利進行。有些建筑的土體其內部的電阻率比較高，再加上外面的交通條件不好或者是建筑的內容比較隱秘，所以在建筑的建設中必須要對其進行嚴密的監(jiān)管，才能將其普遍存在的質量問題解決掉。

2.2 制作桿塔基礎模板與組裝

針對于110 kV輸電線路的施工，施工模板主要分為兩種，一種是鋼模板結構，一種是木模板，其中鋼模板結構屬于常用模板，其性能以及強度等都優(yōu)于木模板。為此，模板材質的選擇需要施工人員引起重視，具體選擇何種模板需要依據(jù)施工條件以及施工要求而定。如果施工需要選用木模板，施工人員需要嚴格控制模板尺寸，以此確保塔桿質量與安裝工作的安全性。在組裝過程中需要對組裝環(huán)境進行考慮，即要保障施工過程中的安全性，同時也要保障組裝完成后鐵塔塔桿的穩(wěn)定性，以提高塔桿的使用性能。

2.3 輸電線路架設

在電力系統(tǒng)中，鐵塔分為直線式和抗拉式兩種。在架設導線之前要根據(jù)外界的施工條件進行導線的精確配線，桿塔的建造無論是何種工序，施工人員都需要認真完成，尤其是防雷、防污以及清洗等工序，施工人員需要保證桿塔質量，提高桿塔強度以及硬度等。在電力傳輸中，由于塔架的種類繁多其作用也各不相同，因此必須根據(jù)具體的項目背景和具體的條件對其進行優(yōu)化，才能達到期望的品質管理目的，從而達到其各項指標。

3 桿塔動力學分析

輸電桿塔在安裝完成之后會受到自然環(huán)境的影響而出現(xiàn)振動，當震動足夠頻繁且持久后會造成輸電塔桿的沉降。對此，針對于試驗塔桿的敲擊操作，可以選用自主人工激勵裝置，該裝置具有模擬功能，其可以將輸電塔在自然界中產(chǎn)生的微振動進行模擬，此時加之振動信號的收集，可以輔助工作人員分析110 kV輸電塔的沉降變化情況。

3.1 振動微分方程

從空間角度對110 kV輸電塔桿進行劃分，其可以被視為多自由度振動系統(tǒng)的一種，所以工作人員可以優(yōu)先從該系統(tǒng)的原理入手，開展一系列分析工作的同時構建物理參數(shù)模型，模型具體如下：

上式中：m表示塔桿單自由度結構的質量，c表示塔桿單自由度結構的阻尼，k表示塔桿單自由度結構剛度；m˙x˙(t) 表示振動時的加速度，cx˙(t) 表示振動時的速度，x(t) 表示振動時的位移，f(t) 表示激勵，即為荷載作用。

上式可以被改寫成正則形式，具體如下：

上式中：σ表示系統(tǒng)的衰減指數(shù)，0ω表示系統(tǒng)下的無阻尼頻率，

上式（3）在微分方程中屬于典型，求解可知：

則阻尼模態(tài)頻率計算公式如下：

下（5）為結構形變量與剛度k的關系式：

上式中k：=F表δ示結構上的作用k力=；Fδ表示力施加后所產(chǎn)生的形變。由上（5）可知，110 kV輸電桿結構出現(xiàn)變形問題之后，輸電桿結構剛度減小。

3.2 振型節(jié)點計算

振型節(jié)點表示輸電桿塔振動中模態(tài)振型與原始結構的交匯點，因此振型節(jié)點在實驗中的振幅始終為零。為進一步得到塔桿震動產(chǎn)生的沉降關系，針對于輸電桿塔振動數(shù)據(jù)的收集，可以使用振動傳感器，為保證該傳感器正常運行，其安裝位置需要與振型節(jié)點保持距離，以此確保振動信息具有科學性。對此，實驗以西安某大學110 kV貓頭型輸電塔模型為基礎，進行模擬輸電塔安裝完成后受自然界影響而產(chǎn)生的沉降現(xiàn)象。該塔的主要使用材料為Q345和Q235等兩種類型的邊角鋼。結合安裝實際情況，模型的節(jié)點可以是輸電鐵塔桿中心軸線交點的連接位置，而節(jié)點間的角鋼可以被簡化。隨后，針對于模型的模態(tài)分析，工作人員可以使用ANSYS命令流，而對于輸電鐵塔結構的模擬，工作人員可以使用Beaml88單元，安裝輸電塔實體與簡化模型如圖1所示。

圖1 輸電塔實體與簡化模型

安裝完成后的輸電塔塔腳與混凝地樁以地腳螺栓的方式相連接，為保證輸電塔的結構穩(wěn)定需要4個塔腿節(jié)點下的6個自由度全部進行約束。對輸電鐵塔工作過程中承受風載荷對風荷載進行計算，其表達式為：

上式中：W表示桿塔結構上的作用風荷載（N/m2）；μow表示基本風壓（N/m2）；rμ表示調整系數(shù)（重現(xiàn)期），結構一般為1；μμzμ表示風壓高度變化系數(shù)（取值3.13）；βcsμμ表示風荷載體型系數(shù)（取值1.29）；cμβ表示鐵塔風荷載調整系數(shù)，實驗模型取值為1.05。

結合安裝實際的風險擾動風速，設定實驗風速為15 m/s，風向縱向垂直于鐵塔結構。依據(jù)上式（6）以及架空輸電線路桿塔結構設計技術規(guī)定，可知曉分段荷載F，數(shù)據(jù)匯總見下表1。

表1 輸電桿塔各段塔材風載荷分布W（/N·m-2）

由上表中數(shù)據(jù)能夠看出，輸電塔結構尚未失去穩(wěn)定結構時，低階模態(tài)頻率的變化與風速大小成正比，且其變化高于高階模態(tài)頻率變化。由此證明，輸電塔的震動擾動是輸電塔產(chǎn)生沉降的主要原因之一，為保證110 kV輸電塔安裝完成后能夠長時間保持結構穩(wěn)定，不會出現(xiàn)沉降、結構點失穩(wěn)以及傾斜等問題，需要結合實際安裝地區(qū)情況進行實驗，得出輸電塔的應力結構變化參數(shù)，以期為110 kV輸電塔的安裝與加固施工奠定基礎。

4 電力系統(tǒng)110 kV線路的安全運行對策

在配電線路的運行過程中，受外界的干擾以及不能及時的運行維護等原因，會對110 kV線路的安全運行造成一定的威脅。要確保110 kV配電網(wǎng)的正常運轉，就必須加大監(jiān)管力度，并采取相應的對策與方法。

4.1 110 kV線路網(wǎng)絡架構的理性設計

在對配電網(wǎng)絡架構進行優(yōu)化時，必須綜合考慮各種影響因素，才能保證整體架構的科學性和合理性。110 kV線路的選取應當減少線路的使用長度并降低線路的運營效益，盡可能地采取一條線，并且要盡可能地減少線路的損耗。同時，還要盡可能地避開樹林，以免受到植物、動物的干擾，以期確保110 kV線路設計的科學性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟效益，降低對耕地的占用以及降低二次建設的發(fā)生。

4.2 健全安保和警報制度

中國幅員遼闊地區(qū)差別較大，特別是北方和南方的差別較大，所以在長途輸電110 kV路的操作與維護方面，不能僅有一種統(tǒng)一的規(guī)范，各個相關的電網(wǎng)企業(yè)要結合自己的實際情況，構建一種能夠反映配電110 kV路實際工作情況且符合當?shù)貙嶋H情況的預警體系，以便能夠將潛在的安全管理問題找出來，并采取相應的措施予以解決。在此基礎上，提出一種基于電力網(wǎng)絡的電力網(wǎng)絡安全監(jiān)測方法，并與氣象站保持聯(lián)絡，隨時掌握110 kV線路的氣象狀況，以便在發(fā)生意外事故時，能夠第一時間告知調度員，將隱患消除在萌芽狀態(tài)，確保電力系統(tǒng)的運行。

4.3 強化110 kV線路日常巡視

為確保配電系統(tǒng)運行的安全性，應加大110 kV線路日常巡查力度，及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決。此外，還要經(jīng)常對戶線之間的間距、110 kV路、建筑物與地面的交叉情況等進行定期的檢測，看清110 kV路設備的老化、腐蝕情況，對電線的支承，比如電線桿件的穩(wěn)定性進行徹底的檢測，一旦出現(xiàn)腐蝕或損壞，就需要進行加固或替換，以確保電力系統(tǒng)的正常運行。

4.4 對110 kV線路進行檢驗

（1）雷電防護。雷電災害嚴重威脅著配電網(wǎng)的安全，故110 kV線路的雷電防護已成為電網(wǎng)企業(yè)必須重視的課題。當前，110 kV線路的防雷措施有3種：①布設避雷線；其特點是能對鐵塔起到良好的保護作用，還能起到一定的防雷作用，適用于中高壓線路。②減小桿件的地阻，增強其防雷性能。③在配電網(wǎng)絡中，增加接地線路，使接地線路與接地線路相連接，使接地線路上的絕緣子串的電壓大幅度下降。

（2）抗風力。在110 kV線路的常規(guī)運行中，強風對電網(wǎng)的安全性有很大的威脅，所以必須做好強風防護工作。為確保鐵塔的穩(wěn)定，應對塔基進行加固，并對其進行檢測，以確保鐵塔的穩(wěn)定。在110 kV新線路上增設抗張力鐵塔，避免由于110 kV線路的部分薄弱而引起斷線倒柱，在線路的設計中，應根據(jù)線路在線路上的實際情況，綜合分析確定線路在線路上的最佳布線密度。

（3）火災預防。要認真地檢查110 kV輸電線路周圍環(huán)境，制定相應的消防安全保障計劃，并采取相應的對策，不斷強化對110 kV路邊的運行狀況的全方位的監(jiān)視，從而達到對配電網(wǎng)110 kV路邊的實時監(jiān)視，改善和完善山火的防范和應急處理計劃，提高110 kV線路的主體安全性。

5 結語

綜上所述，電力工程施工具有較高的危險性，需要施工人員提高施工質量，借助現(xiàn)代化技術手段優(yōu)化110 kV輸電線路的施工，最大限度保障施工完成后的輸電線路質量，提高電路的使用效率。雖然110 kV的輸電線路施工可借助現(xiàn)代化技術規(guī)避可能發(fā)生的一系列問題，但是仍需要加強應急預案的建設工作，保障110 kV輸電線路的安全。