丘 丹，黃炎輝，古立勝，楊龍輝，曾 志，黃 福，王明新

(廣東電網能源發(fā)展有限公司，廣東 廣州 510000)

0 引言

近年來,隨著我國經濟的高速發(fā)展,各種經濟活動用電需求日益增加,對電力系統(tǒng)的運行提出了更高的要求。輸電線路是電力系統(tǒng)中較為關鍵的組成部分,其穩(wěn)定運行直接關系到電力生產的安全性。

輸電線路檢修施工是一項技術要求非常高的工作,具有勞動強度大、時效性高、風險性高等特點。高壓輸電線路中的導地線壓接技術直接關系著輸電線路的運行質量,是整個輸電線路施工安全和質量的重要保障。

隨著運維檢修及液壓壓接等施工技術的不斷成熟,高壓輸電線路的施工工藝也發(fā)生了巨大改變。施工中,最常用的導線連接壓接方法為液壓壓接,液壓壓接已從以往的地面壓接施工,到如今根據施工特點及環(huán)境情況逐步改為高空壓接方法,需結合現場情況綜合評估和選擇適合的導線壓接方法。

1 傳統(tǒng)高空壓接方式

高空壓接是通過高空平臺和液壓機具組合成套,用平臺在高空進行壓接。此法在割線時不用計算直接劃印,具有提高緊線質量、保證施工安全、減少青賠、加快施工進度等優(yōu)點。

高空吊籠壓接方式已在110～500 kV輸電線路耐張線夾高空壓接的施工中普遍采用,傳統(tǒng)的輸電線路高空吊籠壓接施工方式具有以下特點：

(1) 作業(yè)人員需進入傳統(tǒng)吊籠施工作業(yè),與吊籠形成一個整體,存在人機（籠）同時墜落的風險。

(2) 作業(yè)過程中導線卡線器及葫蘆鏈條呈受力狀態(tài),液壓主機在吊籠內,作業(yè)時機器產生較大震動,存在跑夾斷鏈的風險。

(3) 傳統(tǒng)高空吊籠作業(yè)空間受吊籠空間限制,作業(yè)空間狹小,作業(yè)人員勞動強度因此增加。

(4) 傳統(tǒng)吊籠多為整體結構,存放及運輸時需占用較大空間,且在山地不易搬運。

因此,如何避免人機(籠)墜落的風險,同時又能安全、高效地完成導線壓接作業(yè),是當前運維檢修施工中高空導線壓接面臨的難題。

2 新型高空壓接導軌橋技術

針對現場實際操作中可能面臨的高空壓接安全風險,研制設計一種新型高效高空壓接方式,對于提高現場施工的安全系數、施工效率、工藝質量、經濟效益等都具有深遠意義。為此,提出采用由可拆卸、可滑動式的壓接軌槽模塊配套組裝成壓接導軌橋的方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高空吊籠壓接作業(yè)方法,從而有效解決了上述問題。

2.1 技術優(yōu)點

新型高空壓接導軌橋壓接技術的突出優(yōu)勢主要包括：

(1) 能避免傳統(tǒng)施工中人機(籠)同時墜落的風險,實現作業(yè)人員與壓接工器具有效分離,這是區(qū)別于傳統(tǒng)高空吊籠壓接方式的最大特點。

(2) 導軌橋利用304不銹鋼板鍛壓而成,為可拆卸結構,可有效減少運輸成本和搬運壓力,具有組裝方便、運輸輕便、外型美觀、安全實用等特點,能顯著提高高空壓接工效和壓接質量。

(3) 導軌橋在施工中不受地形及青賠限制,能有效減輕卡線器和葫蘆鏈條的受力,液壓主機不在導線端,無機器震動,從而減少跑夾斷鏈的風險。

(4) 導軌橋不受作業(yè)空間限制,壓頂可以360°旋轉,可有效減輕作業(yè)人員的勞動強度。

2.2 設計選型

高空壓接導軌橋適用范圍為：35～110 kV架空輸電線路耐張桿塔壓接。高空壓接導軌橋所用材料及規(guī)格型號要求見表1。高空壓接導軌橋組裝工具采用規(guī)格型號250 mm×28.8 mm的活動扳手。

表1 導軌橋材料配置要求

2.3 受力分析

已知200 t液壓壓接機重m1=100 kg,吊橋按2人同時出線操作,設m2=150 kg,吊橋采用對稱2×15套6.8級M12×30/5螺栓連接組合成形；吊橋左端采用2條6.3×900槽鋼(可調),取[σ]=230 N/mm2,[τ]=184 N/mm2,每 條 槽 鋼 下端采用2套4.8級M12×40/10螺栓與吊橋平臺連接,取[τ]=110 N/mm2,槽鋼上端采用內、外包角鋼與塔身橫擔連接；右端采用φ13×1800繩套通3 t卸扣與吊橋平臺n型環(huán)連接,n型環(huán)Q235直徑φ12,[σ]=160 N/mm2,[τ]=90 N/mm2,與吊橋平臺側面板焊接長度40 mm,吊橋自重約m3=100 kg。

2.3.1 導軌橋平臺彎矩計算

導軌橋平臺結構設計框架如圖1所示,導軌橋彎矩及支梁受力情況如圖2所示。

圖1 導軌橋平臺結構設計框架

圖2 導軌橋彎矩及支梁受力分析

結合圖1,2可知,當200 t液壓壓接機和操作人員位于吊橋1/2處時,該處產生的彎矩最大。

吊橋最大彎矩：

組合式吊橋截面形狀近似H型鋼,慣性矩：

常規(guī)不銹鋼的抗拉應力取σ0.2=205 N/mm2。

截面系數：

2.3.2 導軌橋平臺連接螺栓受力計算

從實際使用情況可知,m1重量及m2/2產生的下壓力對2套4.8級M12×30/5螺栓所受的剪切力最大。

取不平衡系數n1=1.2、振動系數n2=1.2,[σ4.8]=110 N/mm2,則有：

M12螺栓有效直徑約10.36 mm,A=84 mm2；

單剪：

由此可知,集中下壓力處2套4.8級M12螺栓滿足受力要求。

2.3.3 導軌橋平臺槽鋼連接螺栓受力計算

由吊橋左端采用2條[8×900槽鋼(可調節(jié)),每條槽鋼下端采用2套4.8級M12×40/10螺栓與吊橋平臺連接,[8槽鋼上端采用內、外包角鋼與塔身橫擔連接。

根據實際使用情況,設m1,m2,m3重量在吊橋平臺距左端支點400 mm處產生的下壓力使螺栓所受的剪切力最大,通過受力彎矩圖可推知A,B點的支反力及剪力。

(1) 槽鋼下端連接螺栓受力計算。槽鋼下端連接螺栓受力情況如圖3所示。

圖3 槽鋼下端鏈接螺栓受力分析

M12螺栓有效直徑約10.36 mm,A=84 mm2；

單剪：

吊橋左端采用2條槽鋼,且每條槽鋼下端均采用2套4.8級M12×40/10螺栓與吊橋平臺連接,左端共有4套4.8級M12螺栓受剪力,滿足受力要求。

(2) [8槽鋼強度計算。最惡劣工況為吊橋右端失去保護,只靠右端槽鋼與塔身橫擔主材連接時,取連接槽鋼截面特性與橫擔主材(∠80×6)相當。

查熱軋普通槽鋼截面特性表,槽鋼：

由此可知,[8槽鋼強度滿足要求。

2.3.4 導軌橋平臺n型環(huán)、焊縫、繩套受力計算

(1) n型環(huán)受力計算：

由此可知,n型環(huán)滿足受力要求。

(2) 焊縫受力計算。焊縫破壞時,沿焊縫最寬度的縱截面被剪斷,焊縫的橫截面可示為等腰直角三角形,故焊縫剪切面積：

焊縫的抗剪力：

n型環(huán)焊縫抗剪力：F剪=2×31.67=63.34 kN＞FQ,滿足要求。

(3) 繩套受力計算。根據《GB 8918—2006重要用途鋼絲繩》要求,6×37S+FC型,公稱直徑φ13,公稱抗拉強度177 MPa,鋼絲繩的最小破斷拉力F=98.7 kN＞FQ,因此,采用公稱直徑φ13的鋼絲繩繩套滿足要求。

2.3.5 試驗結果

按照設計圖紙加工并組裝新型高空壓接導軌橋,成套設備已通過具有專業(yè)檢測資質的檢測單位開展的拉力試驗,試驗檢測數據均滿足高空壓接的使用要求。

3 現場操作流程

經現場實際操作,證明這種新型高空壓接導軌橋應用效果良好。

(1) 搬運運輸。根據施工現場實際情況,確定組裝好整體搬運至施工現場,或拆開分片裝卸搬運至現場組裝,搬運運輸方便。

(2) 本體組裝。根據安裝圖紙,組裝導軌橋本體,先把壓鉗滑盤放入導軌橋內,壓頂放入滑盤并用插銷固定,防止滑動,再把2條等長鋼絲繩分別安裝在導軌橋側面固定環(huán)上,其中一側麻繩控制起吊過程中的碰撞,完成起吊前面的準備。

(3) 本體吊裝。把φ13的鋼絲繩(磨繩)帶至塔頂,設置轉向滑車,磨繩頭拉至地面,用卸扣鎖在兩條等長鋼絲繩的中部(用圓寶螺栓夾緊,不讓吊點擺動)。啟動機動絞磨,麻繩控制導軌橋本體,不碰塔身或其他附件,起吊到位,停止牽引?？刂评K擺定好導軌橋的位置,先安裝橫擔側的固定夾,再懸掛導線端,用一條適中長度的鋼絲繩搭在葫蘆鏈條上,兩頭用卸扣鎖在橋體兩側的固定環(huán)上。放松磨繩,讓橋體兩端各自受力,解開吊點,把吊點拉至地面,起吊液壓主機,放置橫擔上。先不解吊點繩,待壓接工作完成,再把液壓主機放置需要壓接的地方。

(4) 壓接操作。把高壓管拉至壓頂并聯接,完成壓接前的所有安裝。壓頂可以360°旋轉,方便導線頭的壓接,一名操作人員站在或蹲在橋體上,一名操作人員在葫蘆鏈條上遞線頭至壓頂處,兩人配合壓頂及線頭,另一名操作人員在橫擔處控制液壓主機,共同完成壓接工作。

(5) 導軌橋拆卸。壓接完成后,先把液壓主機放置待壓處,把磨繩鎖在吊點上,壓頂退回原位,并把插銷穿好。啟動絞磨機把導軌橋放置待壓處或松至地面(完成一相或所有壓接工作)。把磨繩及轉向滑車松至地面,最后根據現場實際情況,確定拆除還是整體上車。

4 維保注意事項

(1) 高空壓接導軌橋采用的是304不銹鋼材質,較硬較厚,一般用戶難以維修,定期需返廠維修。

(2) 高空壓接導軌橋閑置時需放在陰涼通風處,避免風吹雨淋,壓鉗滑盤底部的萬向輪需定期清理內部塵土,并涂上潤滑油,保障其滑動靈活。

(3) 組裝用的螺栓等級不低于4.8級,扭緊力度要適中。

(4) 定期檢查起吊繩及固定環(huán)的磨損情況。

(5) 在空中使用導軌橋壓接時,不得兩人同時站、蹲在橋體上。

(6) 不得在橋面上行走,以防滑倒；不得在橋體上放置與壓接無關的工器具及材料,以免超負荷。

(7) 壓頂不工作時,必須把壓頂退回原位,并用插銷固定,嚴禁未固定直接起吊,或放松橋體,以免壓頂滑出槽溝造成墜落。

(8) 上下橋體時,一定要使用控制繩控制導軌橋,防止擺動,不碰傷附件或其他設備。

(9) 運輸過程中嚴禁重物碰壓,以防變形。

(10) 嚴禁使用不配套的附件及滑盤。

5 結束語

壓接導軌橋作業(yè)是一種新型的高效高空壓接方法,區(qū)別于傳統(tǒng)的吊籠壓接方式,具有組裝方便、運輸輕便、外型美觀、安全實用等特點,在實際的施工現場中均能夠達到預期的安全、質量及進度等目標,施工人員現場反映導軌橋實際操作方便,安全可靠性高,壓接質量有保障,減少了人力成本,經濟效益顯著,具有較高應用推廣價值。

此外,這種新型高效高空壓接導軌橋壓接設計理念還有望進一步推廣到其他不同電壓等級、不同施工環(huán)境下的高空壓接作業(yè)中,如進一步添加若干電氣智能化、自動化功能元素,將更具實用價值,更具靈活性。