分析电力架空输电线路中双回线路的更换

李 涛

广西泰能工程咨询有限公司，广西 南宁 530023

0 引言

随着电网建设的不断加快，设备的不断更新，在城市电网的220kV架空输电线路也不断更换，而其中同杆双回线路占了大部分。以往的架空地线均采用普通镀锌钢绞线，在污染环境下锈蚀情况严重，一般每隔15～20年更换一次，平均每年需调换锈蚀架空地线100km左右。按传统调换双回线路架空地线工艺方法，需双回线路同时停电方可进行检修，很大程度上影响了地区用户的供电和电网的可靠性。近几年，各地负荷的迅猛增长，电网的压力越来越大，对电网可靠性的要求越来越高，双回线路同时停电检修将严重影响到电网的安全运行。为了适应电网新形势的需要，在采纳部分传统施工工艺的基础上，结合新设备、新工器具，开发实施带电更换同杆双回路架空地线的新工艺，即220kV同塔双回架空输电线路在一回路导线停电、另一回路导线带电的状态下，更换靠近停电导线回路侧架空地线。

1 施工方案及优点

1.1 张力放线施工方案

1）在更换地线的耐张段的一端耐张塔处(简称后尽头塔)地面上，布置新地线的放线盘架及张力机，并将新地线通过张力机线轮及导向轮引至塔顶，与待换旧地线连接;在耐张段的另一端耐张塔处(简称前尽头塔)地面布置牵引旧地线的牵引机及卷线机，并将一根高强度绝缘牵引绳通过牵引机线轮及导向轮引至塔顶，与待换旧地线连接。

2）在每基直线塔的地线支架上悬挂放线滑车，拆除旧地线上悬垂线夹和防振锤后，将旧地线放入放线滑车轮上。

3）对跨越高压电力线或铁路、公路等设施的线档处，采用下述双重防护措施：一是在待换旧地线上装置若干带有绝缘控制绳的高空越线滑车，并将每个滑车上的绝缘控制绳抛过停电回路的上相导线后，连接固定在地面锚点处，使架空地线在牵引更换时保持对被跨越设施的安全距离；二是在被跨越设施处搭设越线架或绝缘网。

4）略收紧待换地线张力，并脱离前后尽头塔上的地线锚定点，放松地线张力至预定的松弛张力。

5）同步同速启动前尽头的牵引机和后尽头的张力机，先卷动绝缘牵引绳带动旧地线和新地线由后尽头向前尽头方向移动。

6）待旧地线与绝缘牵引绳的连接头被牵引通过牵引机的线轮，并可使旧地线的端头能与卷线机的卷盘相连接时，解除旧地线与绝缘牵引绳的连接，将旧地线端头固定在卷线机卷盘上，然后启动机动卷线机，通过前尽头的牵线机牵拉旧地线，进而牵引新地线线盘上的新地线，并在张力机的作用下，保持各线档内的地线处于预定的松弛张力(弧垂)状态并按预定的速度移动。同时，由圈线机将旧地线收卷于卷盘上。

图1 施工现场布置图

7）新地线被牵引到达前尽头塔顶后，分别在前后尽头塔上收紧新地线张力，恢复与各塔顶的连接，投入正常运行。施工场地布置，如图1所示。

1.2 张力放线的优点

首先，在同杆另一回线路带电情况下采用张力放线技术施工更换时，可使地线始终保持一定张力，并处于架空状态，且张力是可以控制的；其次，施工中更换地线区段依据现场施工条件具有可选择性，且不受设计耐张段限制。而且，张力放线技术已积累了较为丰富的施工经验，能有效避免地线在更换过程中晃动，从而控制风偏，保持与有电线路的安全距离。

2 施工中设备状态的校核验算

为了确保检修更换中设备状态是安全的，对检修线路的架空地线，在以下几种状态时与停电及带电线路上导线的间隔进行了校验(在计算中，导地线弧垂取环境温度为10℃时的数值)，可参见图2。

1）待换地线在线档弧垂最低处位置；

2）有电导线在直线绝缘子串处位置；

3）有电导线在线档弧垂最低处位置;

4）假设待换地线受外力影响后接近有电导线4m安全距离时的位置；

5）待换地线在保持与有电上相导线4m安全距离前提下的线档弧垂最大处位置。通过校验，证明了在带电更换架空地线过程中，地线对杆塔间隙及带电导线风偏均满足安全距离，设备状态是安全的。

1—待换地线在直线塔顶位置；2—待换地线在线档弧垂最低处位置；3—停电导线在直线绝缘子串处位置；4—停电导线在线档弧垂最低处位置；5—有电导线在直线绝缘子串处位置；6—有电导线在线档弧垂最低处位置；7—假设待换地线受近力后接处有电导线仅保持4m安全距离时的位置；8—待换地线在保持与有电上相导线4m安全距离前提下的线档最大弧垂处位置。

图2 待换塔地线在各种状况下与停电回路及有电回路上有相导线的间距示意图

3 更换锈蚀地线时牵引张力与安全系数的选择

待更换的架空地线锈蚀较严重，其破断力、安全系数已有不同程度下降，因此，在用张力技术进行带电更换时，必须限定其边界条件。

1）地线锈蚀后的外径和极限拉力

根据运行资料及实测数据可知，待换架空地线镀锌钢绞线GJ-50原直径为9.0 mm，锈蚀后的最小外径为7.0 mm，股数/单股直径为7股/2.333 mm，最小截面为29.92 mm2，极限拉力为35.203 kN。

在张力放线条件下，考虑施工安全，锈蚀后的GJ-50架空地线按最小有效直径大于等于7.0mm作为张力更换架空地线的基本条件。

2）地线锈蚀后牵引张力与安全系数选择

为确保带电更换施工的安全，锈蚀地线的牵引张力与安全系数的选择必须满足张力牵引时地线弧垂不小于原设计弧垂（见表1），此时地线安全系数仍应大于等于2.5。

表1 原设计地线在不同气温下的拉力弧垂及相应安全系数

根据计算，待检修线路架空地线在不同牵引张力下的拉力弧垂及相应安全系数，如表2所示。

表2 待检修架空线路地线在不同牵引张下的弧垂

为满足对锈蚀地线所限定的边界条件，必须根据施工时的气温来选择牵引张力，如:原弧垂在10℃时为2.23～4.76 m，20℃时为2.35～5.03m(见表1)。张力牵引弧垂按照表2，当牵引张力/安全系数=8.806 kN/4.0时，弧垂为2.53～5.39 m，大于表1值，满足张力牵引时地线弧垂不小于原设计弧垂的要求。

总之，张力牵引时地线弧垂不小于原设计弧垂，地线安全系数大于等于2.5，能够保证放线时的安全可靠。

4 施工中的关键技术措施

1）新、旧地线的连接方式

新、旧地线的截面不一致，甚至型号也可能不同，而在带电更换时要求必须连接牢固、可靠。为此，我们采用特制对接连接管进行高空液压压接，且压接质量符合施工技术要求，从而确保连接管的握着力不小于架空地线保证计算拉断力的90%，且能足以承受牵引张力，并能顺利通过各种放线滑车。

2）旧地线与绝缘牵引绳的连接方式

为保证旧地线与绝缘牵引绳的连接强度，我们选用抗拉强度高、绝缘性能好的纤维材质，采用绳芯纵向布局和外包防护绳套及喷涂防潮抗老化粘胶等先进制绳工艺，并在绳端设置连接套环。

3）重要交叉跨越处采用双重保护

在更换地线过程中，为确保对交叉跨越处的安全距离，我们采用双重防护措施，一是在待换旧地线上装置若干个带有绝缘控制绳的高空越线滑车，并将每个滑车上的绝缘控制绳抛过停电回路的上相导线后，连接固定在地面锚点处，确保架空地线在牵引更换时对被跨越设施的安全距离；二是在环境条件允许下，在被跨越设施处搭设跨越架或架设绝缘绳网。

4）防感应电措施

由于是带电更换同杆双回路架空地线，架空地线上会产生相当大的感应电压。根据计算，感应电压可达16.7 kV。因此，我们使用金属结构的放线滑车，并在张力场、牵引场地新旧地线接近地面处，装设接地滑车具，以有效消除感应电的影响。

5）各种特殊放线滑车的制作

由于锈蚀架空地线很易磨损常规材质制作的放线滑车轮轴，又连带磨损新地线的表面保护层，因此采用优质工具钢专门设计制作滑车的滚轮，并对表面作特殊工艺处理，以确保更换地线顺进行。

5 结论

综上所述，在现今输电网仍快速发展，而且对供电可靠性要求也越来越高。为适应大电网迅速发展的新形势，在对输电线路进行检修时，势必要考虑突破常规检修工艺的限制，采用不停电的作业方法。而笔者通过充分准备，利用新工艺、新设备成功实施了带电更换220kV同杆双回路锈蚀严重的架空地线，确保了输电网的设备安全。同时这也将促进线路检修工艺上新的台阶，进一步提高线路维护管理水平。