張永春，楊金國(guó)，王 杰，丁 旺

（云南送變電工程有限公司，云南 昆明 650216）

0 引言

為落實(shí)西電東送戰(zhàn)略，促進(jìn)清潔能源消納實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，南方電網(wǎng)自2008 建設(shè)世界首條±800kV 直流項(xiàng)目以來(lái)，已建設(shè)了云廣、糯廣、滇西北及昆柳龍多條特±800kV 高壓直流線路，特高壓輸電已成為國(guó)家名片。特高壓直流輸電技術(shù)在不斷的發(fā)展，昆柳龍多端柔性直流項(xiàng)目建設(shè)創(chuàng)造了多項(xiàng)世界第一，為確保我公司承建的昆柳龍直流項(xiàng)目1、2 標(biāo)架線施工安全可靠，降低施工成本，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，結(jié)合以往項(xiàng)目架線時(shí)滑車(chē)掛具成本及施工成本相對(duì)較高等問(wèn)題，從技術(shù)角度設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易可靠高強(qiáng)度滑車(chē)掛具，更好的解決施工時(shí)成本較高、工序復(fù)雜問(wèn)題，同時(shí)降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 工程概況

昆柳龍直流輸電線路工程起于云南省昆明市祿勸縣昆北換流站，經(jīng)廣西自治區(qū)柳州市鹿寨縣柳北換流站，止于廣東省惠州市龍門(mén)縣龍門(mén)換流站，途經(jīng)云南、貴州、廣西、廣東4 省。直流線路全長(zhǎng)1452.248km。昆北～柳北段線路導(dǎo)線20mm 冰區(qū)及以下采用8×JL/G2A-900/75 鋼芯鋁絞線；30mm 冰區(qū)采用6×JLHA1/G2A-900/75 鋼芯高強(qiáng)度鋁合金絞線。我公司承建的云南段1、2標(biāo)施工任務(wù)，線路長(zhǎng)度共計(jì)136.637km，共計(jì)270 基鐵塔。

2 常規(guī)滑車(chē)掛具及分析

根據(jù)以往我公司在特高壓線路施工經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)有設(shè)備及工器具，結(jié)合本工程相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)、初步計(jì)算結(jié)果、地形地貌等因素，本工程8 分裂導(dǎo)線展放方案選擇“2×一牽四”的方式。

根據(jù)《±800kV 架空輸電線路張力架線施工工藝導(dǎo)則》意見(jiàn)，“2×一牽四”雙滑車(chē)可以用掛架法。另一種是將一個(gè)五輪滑車(chē)掛在絕緣串下，另外一個(gè)用鋼繩或其他工具掛在合適位置。我公司以往類(lèi)似工程也是通過(guò)加工專(zhuān)用框架式掛架來(lái)懸掛滑車(chē)。對(duì)昆柳龍1，2 標(biāo)附近其他標(biāo)段調(diào)查，直線塔五輪滑車(chē)懸掛普遍采用聯(lián)板式掛架或框架式掛架。常見(jiàn)掛法見(jiàn)圖1、圖2、圖3，常規(guī)絕緣子串圖見(jiàn)圖4。

圖1 掛板法懸掛滑車(chē)

圖2 組合掛板法懸掛滑車(chē)

圖3 框架式懸掛滑車(chē)

圖4 常規(guī)直線塔懸垂絕緣子串

通過(guò)對(duì)圖1 滑車(chē)掛法分析，存在以下問(wèn)題：

（1）掛板結(jié)構(gòu)尺寸大，質(zhì)量較重。質(zhì)量較重的情況下，首先加工成本較高；其次山區(qū)運(yùn)輸困難成本高；最后在附件安裝時(shí)需將此掛板拆除，拆除時(shí)需使用機(jī)動(dòng)絞磨進(jìn)行拆除，拆除工作量大且容易磨損導(dǎo)線。

（2）垂直荷載加安全系數(shù)的情況下，掛板材質(zhì)至少要使用Q345R，加工成本相對(duì)普通鋼板成本相對(duì)較高。

（3）在懸掛滑車(chē)時(shí)拆除了與懸垂線夾相連的懸垂聯(lián)板。懸垂聯(lián)板最輕的將近300kg，附件安裝時(shí)需重新在高空安裝懸垂聯(lián)板時(shí)工作量大難度高，安全風(fēng)險(xiǎn)較高，且高空拆除掛架加上安裝懸垂聯(lián)板，存在繩索磨損導(dǎo)線的情況。

通過(guò)對(duì)圖2 滑車(chē)掛法分析，與圖1 掛法基本相似，只是整個(gè)掛板結(jié)構(gòu)尺寸減小，運(yùn)輸相對(duì)容易，但是在拆除此掛板時(shí)，因兩串絕緣子間水平張力及兩個(gè)滑車(chē)間張力作用，拆除滑車(chē)時(shí)難度較大[1]。

通過(guò)對(duì)圖3 滑車(chē)掛法分析，與圖1、圖2 掛法相似，整體重量相對(duì)掛板還有所增加，且垂直方向結(jié)構(gòu)尺寸較大，附件安裝時(shí)要將導(dǎo)線提升1m 左右的高度，附件安裝時(shí)工作量相對(duì)多出很多，且垂直高差相對(duì)較大的塔位，導(dǎo)線提升過(guò)高存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 高強(qiáng)度掛具設(shè)計(jì)

通過(guò)常規(guī)掛具分析，存在結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量重、加工成本高、附件安裝工作量大、效率低，一定程度上存在安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)存在磨損導(dǎo)線等問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種新型簡(jiǎn)易輕便掛具，直接將五輪滑車(chē)掛在懸垂掛板上面，具有制作及現(xiàn)場(chǎng)裝拆施工便捷、制作成本低、安裝可靠、裝配化程度高、提高工作效率、降低施工成本[2]。

本工程1，2 標(biāo)共使用6 種規(guī)格懸垂聯(lián)板，最小規(guī)格懸垂聯(lián)板為單側(cè)絕緣子掛點(diǎn)處破壞荷載不小于420kN，最大單側(cè)絕緣子掛點(diǎn)處破壞荷載不小于1680kN。8×900 子導(dǎo)線布置為圓形，子導(dǎo)線間距均為500mm，相鄰導(dǎo)線對(duì)圓心角度為45°，子導(dǎo)線圓直徑為準(zhǔn)1306mm，懸垂聯(lián)板從上往下數(shù)第三層懸垂線夾兩個(gè)掛孔間距為1207mm，懸垂聯(lián)板如圖5 所示。

圖5 懸垂掛板安裝

本工程導(dǎo)線展放采用“2×一牽四”方式，依據(jù)《±800kV 架空輸電線路張力架線施工工藝導(dǎo)則》放線滑車(chē)選用規(guī)定，五輪滑車(chē)選用型號(hào)規(guī)格為SHD-5NJ-900/150，額定荷載為150kN，槽底直徑為900mm，輪片寬度為125mm。五輪敞車(chē)橫向結(jié)構(gòu)尺寸為765mm。

如果將兩個(gè)五輪滑車(chē)通過(guò)掛具連接在懸垂聯(lián)板上面，最關(guān)鍵有三個(gè)因素：①五輪滑車(chē)間水平間不存在碰撞沖突；②掛板掛孔強(qiáng)度大于3 倍的滑車(chē)施工時(shí)最大垂直荷載；③掛具的強(qiáng)度不小于施工時(shí)滑車(chē)最大垂直荷載的3 倍。

滑車(chē)掛具設(shè)計(jì)為兩個(gè)特制U 型環(huán)中間加一個(gè)延長(zhǎng)環(huán)連接的方式。具體連接方式為U 型環(huán)一端與滑車(chē)相連，另一端U 型環(huán)與懸垂掛板相連。掛具設(shè)計(jì)如圖6 所示。

圖6 簡(jiǎn)易掛具

兩個(gè)五輪滑車(chē)懸掛在懸垂聯(lián)板從上往下數(shù)第三層懸垂線夾兩個(gè)掛孔上，兩個(gè)五輪滑車(chē)的間距為：L=1207-765=442（mm），此間距滿足要求。

懸垂線夾處眼孔受力情況懸垂聯(lián)板按最小規(guī)格420kN 的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，先計(jì)算出架線過(guò)程中滑車(chē)的最大荷載，再校驗(yàn)懸垂聯(lián)板眼孔強(qiáng)度是否滿足最大荷載要求，如果滑車(chē)最大垂直荷載加3 倍安全系數(shù)情況下小于掛孔承受最大荷載即可。常規(guī)放線情況下，包絡(luò)角大于30°或垂直荷載超過(guò)滑車(chē)額定荷載情況下均需懸掛雙滑車(chē)，一般情況了為防止壓接管變形等情況發(fā)生，一般垂直檔距超過(guò)800m 需掛雙滑車(chē)。計(jì)算時(shí)考慮不確定因素垂直檔距取1000m 進(jìn)行校驗(yàn)，導(dǎo)線單位重量是3.071kg/m，靜態(tài)下最大垂直荷載：FV=LH×ρ×4×g。

FV=1000×3.071×4×9.8=120.3kN

懸垂聯(lián)板掛孔處強(qiáng)度計(jì)算：根據(jù)已知條件，孔邊距r=30mm，孔半徑D/2=13mm，板件厚度t=32mm，板件材質(zhì)為Q345R，σb=500，孔壁厚h=r-D/2=30-13=17mm，孔壁的增均半徑R=h/2+D/2=17/2+26/2=21.5mm，K=h/R=0.79069，F(xiàn)=h×t=544。

P=（2.05/（1+0.5×K））×F×σb=399.61kN

通過(guò)計(jì)算掛孔處最大承受荷載為399.61kN，五輪滑車(chē)最大垂直荷載下取3 倍安全系數(shù)，最大垂直荷載為：3×FV=3×120.3=360.9，此值小于掛板最大承受荷載399.61kN，因此，此掛孔的強(qiáng)度是滿足要求的。

掛具兩個(gè)U 型環(huán)及延長(zhǎng)環(huán)強(qiáng)度均采用45t，因掛板螺栓眼孔直徑為準(zhǔn)=26mm，為提高掛具強(qiáng)度，U 型環(huán)連接螺栓采用42CrMo鋼準(zhǔn)=25.5mm，通過(guò)計(jì)算及拉力試驗(yàn)，螺栓受剪強(qiáng)度也不小于45t，因此，掛具強(qiáng)度完全滿足要求。

通過(guò)以上計(jì)算及拉力試驗(yàn)，簡(jiǎn)易掛具結(jié)構(gòu)尺寸及受力情況均滿足設(shè)計(jì)時(shí)目標(biāo)。

4 應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)性分析

我公司承建的昆柳龍1 標(biāo)，2 標(biāo)架線時(shí)直線塔五輪滑車(chē)懸掛均使用了設(shè)計(jì)的新型簡(jiǎn)易掛具。于2020 年5 月初兩個(gè)標(biāo)段完成架線施工，整個(gè)架線過(guò)程中掛具應(yīng)用反響較好，附件安裝時(shí)掛板處導(dǎo)線未發(fā)生磨損現(xiàn)象[3]。

掛具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由標(biāo)準(zhǔn)件加特制件組裝而成，便于加工制作，懸掛五輪滑車(chē)簡(jiǎn)便，附件安裝時(shí)大大提高了工作效率，優(yōu)化了施工工藝，節(jié)約了施工成本?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果圖如圖7 所示。

圖7 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

原板式掛具或框架式掛具重量在70~160kg 之間，本掛具重量約15kg。原掛具結(jié)構(gòu)尺寸最大為1800mm 左右，新設(shè)計(jì)掛具結(jié)構(gòu)長(zhǎng)為465mm。運(yùn)輸輕便，加工成本節(jié)約50 萬(wàn)元。

采用新設(shè)計(jì)掛具附件安裝時(shí)，省去了拆除掛架、高空安裝懸垂聯(lián)板兩個(gè)工序，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際記錄，一般塔位單極拆除掛架及安裝懸垂聯(lián)板用時(shí)約3h，兩極多用10 個(gè)人工左右，兩個(gè)標(biāo)段人工成本節(jié)約45 萬(wàn)元。將導(dǎo)線由滑車(chē)提至線夾安裝時(shí)，原掛架提線垂直高度相對(duì)高出約0.6m，且水間距較寬，約1.6m，8 根子導(dǎo)線均需用葫蘆提升至懸垂線夾安裝高度，單極提升導(dǎo)線用時(shí)相對(duì)多出約2h，兩極多用7~8 個(gè)人工，節(jié)約成本約35 萬(wàn)元。其他運(yùn)輸、機(jī)具等都有所增加，共計(jì)節(jié)約成本約130 萬(wàn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)設(shè)計(jì)加工簡(jiǎn)易五輪滑車(chē)掛具，并在±800kV 昆柳龍直流1 標(biāo)，2 標(biāo)項(xiàng)目架線施工中應(yīng)用，結(jié)果表明，簡(jiǎn)易掛具的使用帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，從技術(shù)角度減少了導(dǎo)線磨損質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)說(shuō)明掛具設(shè)計(jì)科學(xué)合理，改進(jìn)了施工工藝，此掛具值得以后類(lèi)似項(xiàng)目中應(yīng)用。