徐大成 ，岳 浩 ，徐乾坤 ，汪如松

(1.中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430071；2.中國能建工程研究院高壓直流技術(shù)研究所，湖北 武漢 430071)

裝配式架線是通過精確測量和計(jì)算實(shí)際所需的架線長度，準(zhǔn)確量取線長，并在兩端壓接耐張線夾，展放該線段后直接掛上耐張塔的架線方法。裝配式架線方法在架空輸電線路施工中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。普通架線方式下，導(dǎo)線展放到位后，通常要經(jīng)過一側(cè)掛線、弧垂觀測、劃印、壓接和另一側(cè)掛線等五道現(xiàn)場作業(yè)工序。其中，掛線工序占用時間較少，而弧垂觀測、劃印和壓接占用了絕大部分的施工時間。而裝配式架線由于線長事先確定，劃印和壓接作業(yè)可以在準(zhǔn)備階段提前完成，弧垂觀測工序可以簡化，故架線過程中減少了弧垂觀測、劃印和壓接工序，大大節(jié)省現(xiàn)場作業(yè)時間。

本文介紹了采用裝配式架線的線長計(jì)算方法、導(dǎo)地線制造要求、配套金具、施工測量要求及施工工藝，并以某500 kV線路裝配式架線為例，對線長等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。

1 線長計(jì)算方法及影響因素分析

1.1 計(jì)算方法

用懸鏈線方程計(jì)算出耐張段內(nèi)每檔的電線長度，然后將每檔的電線長度進(jìn)行累加即可得到裝配式架線耐張段內(nèi)的總線長，檔內(nèi)線長計(jì)算公式為：

式中：L為線長(m)；l為檔距(兩懸掛點(diǎn)之間水平距離，m)；h為高差(兩懸掛點(diǎn)之間垂直距離，m)；σ0為電線各點(diǎn)的水平應(yīng)力(MPa)；γ為電線比載(N/m·mm2)。

采用懸鏈線方程計(jì)算線長時，要保證線長的計(jì)算精度，需要先保證原始輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。由于裝配式架線段線路地形變化大(有平地、丘陵和山區(qū))、桿塔種類多(有耐張塔、直線塔和直線轉(zhuǎn)角塔)、絕緣子串長和線路轉(zhuǎn)角的影響等，影響線長的因素較多，除了高差、檔距等明顯影響因素外，還需要特別注意彈性系數(shù)與塑性伸長率的影響。

1.2 影響因素及修正

1.2.1 檔距及高差

檔距、高差是計(jì)算線長最基本的輸入數(shù)據(jù)，也是保證裝配式架線能否成功的關(guān)鍵因素。如果僅根據(jù)兩桿塔中心樁檔距和高差推算兩桿塔掛點(diǎn)孔間的平距和高差，則會受基礎(chǔ)施工、桿塔組立等過程中所產(chǎn)生的施工誤差的影響。

因此，在條件允許的情況下，應(yīng)盡可能實(shí)測兩塔掛點(diǎn)孔之間的平距和高差，并進(jìn)行復(fù)核，使測量數(shù)據(jù)盡可能精確。

1.2.2 線長截取

線長截取的精度取決于架空線實(shí)際量取線長的精確度和架空線兩端安裝耐張線夾后對線長的影響。

架空線量取的精確度與線長量取方法和測量工具有關(guān)，安裝耐張線夾對線長的影響取決于安裝線夾的工藝，比如液壓耐張線夾安裝時的液壓施工工藝。因此，現(xiàn)場操作時應(yīng)保證量取方法和工具的精度，并控制耐張線夾的壓接工藝。

1.2.3 桿塔偏撓

不論架線檔耐張桿是剛性結(jié)構(gòu)還是可撓性結(jié)構(gòu)，當(dāng)其承受縱向荷載時都難免會向檔內(nèi)偏撓，產(chǎn)生偏撓量δ，相當(dāng)于架空線線長不變，而檔距變化為l－δ，造成檔內(nèi)架空線弧垂增大。

角鋼轉(zhuǎn)角塔的撓度位移由螺栓孔隙位移和塔身外力撓度位移二者疊加，可按鐵塔平溫?fù)隙任灰迫≈?，或者取一個折中系數(shù)，按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：l撓為轉(zhuǎn)角塔撓度位移值(m)；h線高為掛線點(diǎn)高度(m)；θ為線路轉(zhuǎn)角度數(shù)(°)。

因此，計(jì)算線長時，輸入的檔距參數(shù)需考慮桿塔偏撓的誤差。

1.2.4 塑蠕伸長

塑蠕伸長分別與導(dǎo)線運(yùn)行張力和作用力持續(xù)時間成正比函數(shù)關(guān)系，塑蠕伸長后，導(dǎo)線長度增加，因此導(dǎo)線弧度增加。實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)所采用的導(dǎo)線蠕變試驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)取值。蠕變伸長量需采用降低導(dǎo)線放線溫度補(bǔ)償。

2 導(dǎo)地線定長加工

計(jì)算出每個耐張段內(nèi)子導(dǎo)線和地線的長度后，一般以每相導(dǎo)線的最長子導(dǎo)線和地線長度做為控制量進(jìn)行配盤，確定每盤導(dǎo)線的加工長度。耐張段內(nèi)的子導(dǎo)線或地線可由一根或數(shù)根導(dǎo)線或地線組成，每相導(dǎo)線或地線可由一盤或多盤組成。

每盤導(dǎo)線上應(yīng)在端頭和尾部做明顯的標(biāo)記，兩標(biāo)記間的距離為該盤導(dǎo)線加工盤長，兩個標(biāo)記外各預(yù)留5 m導(dǎo)線用以施工操作。導(dǎo)地線在加工過程中應(yīng)詳細(xì)記錄加工時的溫度和張力，并移交給施工單位。

導(dǎo)地線加工長度由高精度計(jì)數(shù)器控制，導(dǎo)地線長度誤差應(yīng)控制在0.5‰以下。加工過程中用靜態(tài)張力儀測量導(dǎo)線的加工張力，同時用溫度計(jì)測量環(huán)境溫度。

基準(zhǔn)線長是導(dǎo)線在年平均溫度15℃和25%額定拉斷力時的對應(yīng)值，導(dǎo)線制造時的溫度和張力與基準(zhǔn)值條件不一致，需按式(3)進(jìn)行溫度修正，按式(4)進(jìn)行彈性伸長修正，導(dǎo)線定長計(jì)量值按式(5)計(jì)算。

式(3)～(5)中：L定長為導(dǎo)線制造長度(m)；Δl溫度為溫度伸長修正值 (m)；Δl張力為張力伸長修正值(m)；α為導(dǎo)線綜合膨脹系數(shù)(10－6/℃)；E為導(dǎo)線綜合彈性系數(shù)(MPa)；t絞為絞線時溫度 (℃；Δt為蠕變量補(bǔ)償溫度，為降溫絕對值(℃)；S為導(dǎo)線截面(mm2)；H絞為絞線時恒張機(jī)張力(N)；H平為25%額定拉斷力(N)。

3 現(xiàn)場測量

3.1 距離測量

架線前應(yīng)采用GPS或全站儀等兩種及以上設(shè)備獨(dú)立測量耐張段各塔的基面高程、各檔檔距，用兩種測量設(shè)備、兩種方法對測量結(jié)果進(jìn)行比較校核，然后在該測量結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合鐵塔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出各桿塔間每根子導(dǎo)線/地線掛點(diǎn)間的高差和水平距離。

工程實(shí)際操作中，也可將全站儀架于線路一側(cè)，可以看到所有掛點(diǎn)的位置，見圖1。將棱境放置于掛點(diǎn)1處，用全站儀分別測量出全站儀到掛點(diǎn)1的水平距離l1、高度h1及水平角α1，然后將棱境放置于掛點(diǎn)2，測量出水平距離l2、高度h2及水平角α2。每檔掛點(diǎn)高差及水平距離計(jì)算公式如下：

式(6)～(7)中：h為掛點(diǎn)高差(m)；h1為全站儀到掛點(diǎn)1的高差(m)；h2為全站儀到掛點(diǎn)2的高差(m)；l為掛點(diǎn)水平距離(m)；l1為全站儀到掛點(diǎn)1的水平距離(m)；l2為全站儀到掛點(diǎn)2的水平距離(m)；α1為全站儀到掛點(diǎn)1的水平角(°)；α2為全站儀到掛點(diǎn)2的水平角(°)。

按上述方法計(jì)算出所有導(dǎo)地線掛點(diǎn)間的高差及水平距離，每檔測量三組數(shù)據(jù)。對三組數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，計(jì)算出最終的子導(dǎo)地線掛點(diǎn)間的高差和水平距離。

圖1 數(shù)據(jù)測量布置示意圖

3.2 耐張線夾壓接長度測量

耐張線夾壓接長度數(shù)據(jù)可以在壓接試驗(yàn)時，按如下方式采集：

(1)將耐張管按常規(guī)穿管方式穿管完畢，在導(dǎo)地線上做標(biāo)記A(注意應(yīng)保證A在壓接完畢后不會被鋁管壓住)，用鋼尺測量A到耐張鋼錨內(nèi)側(cè)的距離L1，見圖2。

圖2 耐張管壓接長度測量示意圖

(2)正常壓接耐張管，壓接完畢后再次測量A到耐張鋼錨內(nèi)側(cè)的距離L2。

(3)耐張管壓接影響值L耐1為：

取三組數(shù)據(jù)，取其平均影響值作為最終的壓接影響值。

3.3 耐張串長度測量

導(dǎo)線耐張串長度可以直接用鋼卷尺測量(圖3)，測量方法如下：

(1)先組裝耐張串，將所有可調(diào)節(jié)金具調(diào)到中間位置。

(2)將整個耐張串吊裝到位，用鋼尺測量耐張串掛點(diǎn)到短桿耐張鋼錨距離L串和耐張鋼錨內(nèi)側(cè)到導(dǎo)線鋼芯端點(diǎn)距離L芯。

(3)耐張串長度影響值L耐2為：

圖3 導(dǎo)線耐張串金具長測量示意圖

4 施工工藝

4.1 施工關(guān)鍵技術(shù)

施工關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下5個方面：

(1)建立精確的線長計(jì)算模型，并考慮各種因素對線長的影響和修正。

(2)精確測量耐張段各檔的檔距、懸點(diǎn)高差、轉(zhuǎn)角度數(shù), 確定每相導(dǎo)、地線的實(shí)際檔距總和。

(3)精確丈量導(dǎo)地線長度，考慮耐張線夾、耐張串的影響值，并通過其它方法復(fù)核線長。

(4)先壓接耐張線夾，再進(jìn)行導(dǎo)地線張力展放，耐張線夾應(yīng)能跟隨走線板經(jīng)過放線滑車槽口，并加裝保護(hù)裝置。

(5)線長調(diào)節(jié)金具采取PT調(diào)整板，其調(diào)節(jié)范圍不小于長度誤差。

4.2 基本流程及要點(diǎn)

架線的基本程序見圖4。

采用裝配式架線還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)導(dǎo)地線掛點(diǎn)高差及水平距離的測量宜采用兩種及以上獨(dú)立方式進(jìn)行測量，用兩組數(shù)據(jù)相互進(jìn)行校核。

(2)放線過程中，耐張線夾、直路接續(xù)管應(yīng)安裝保護(hù)套管，防止耐張線夾在通過放線滑車時彎形。保護(hù)套管應(yīng)能順利通過放線滑車。

(3)耐張串線長調(diào)節(jié)金具必須滿足現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范、規(guī)程的要求。調(diào)節(jié)范圍不小于導(dǎo)地線加工長度誤差。

圖4 架線的基本流程

5 裝配式架線線長計(jì)算實(shí)例

5.1 輸入數(shù)據(jù)

對華中地區(qū)某500 kV送電線路進(jìn)行了裝配式架線工程應(yīng)用。按照實(shí)施流程，首先對兩個耐張段進(jìn)行線長計(jì)算，再讓導(dǎo)線生產(chǎn)廠家根據(jù)線長進(jìn)行定長制造，最后讓施工單位對定長導(dǎo)線實(shí)地展放。導(dǎo)線參數(shù)、桿塔參數(shù)、耐張段參數(shù)分別見表1～表3。

表1 導(dǎo)線參數(shù)

表2 桿塔參數(shù)

表3 耐張段參數(shù)

表4 計(jì)算結(jié)果

5.2 計(jì)算結(jié)果

從計(jì)算結(jié)果(詳見表4)來看，耐張段較短，則誤差較小；耐張段較長，則誤差較大。誤差產(chǎn)生的原因是由于短耐張段導(dǎo)線生產(chǎn)是一根導(dǎo)線定長生產(chǎn)，而長耐張段導(dǎo)線分成了兩根生產(chǎn)，加之施工亦需連接，累計(jì)誤差較大，因此，反映出來的誤差也較大。故在實(shí)際定位過程中需注意控制耐張段長度，放線段長度不宜太長。

6 結(jié)語

裝配式架線可以簡化施工工序，節(jié)約施工成本，減少線路的停電小時數(shù)，提高供電可靠性，具有較大經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹了采用裝配式架線的線長計(jì)算方法、導(dǎo)地線制造、施工測量要求及施工工藝等，主要結(jié)論如下：

(1)裝配式架線對線長計(jì)算、制造、架設(shè)精度要求非常高，采用懸鏈線方程計(jì)算線長時，需要保證原始輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。計(jì)算時需注意檔距、高差、線長截取、桿塔偏撓及塑蠕伸的影響，并進(jìn)行修正。

(2)裝配式架線前，需采用GPS或全站儀等兩種及以上設(shè)備獨(dú)立對耐張段各塔的基面高程、各檔檔距進(jìn)行精確測量并比較校核，然后計(jì)算掛點(diǎn)間的高差和水平距離，同時需要對耐張線夾壓接長度和耐張串長度進(jìn)行精確測量。

(3)裝配式架線需嚴(yán)格遵循相關(guān)施工流程及要點(diǎn)，減少施工誤差及設(shè)備損傷。

(4)計(jì)算表明，耐張段較短，則誤差較小；耐張段較長，則誤差較大。實(shí)際定位過程中需注意控制耐張段長度。

[1]張殿生.電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]李博之.高壓架空輸電線路施工技術(shù)手冊[M].北京：中國電力出版社，2009.

[3]聶國一.鋼芯鋁絞線的塑蠕伸長預(yù)計(jì)及其初伸長的處理[J].電力建設(shè)，1990，11(6).

[4]丁自強(qiáng)，等.連續(xù)耐張段裝配式架線的工程實(shí)踐[J].電力建設(shè)，2012，33(10).

[5]韓崇，吳安官，韓志軍.架空輸電線路施工實(shí)用手冊[M].北京：中國電力出版社，2008.