输电线路竣工验收中弧垂检查探讨

2013-10-15郑连勇朱德祎付以贤

山东电力技术 2013年1期

郑连勇，朱德祎，付以贤

（1.山东电力集团公司检修公司，山东济南 250021；2.山东送变电工程公司，山东济南 250022）

0 引言

随着经济社会的快速发展，电网承担的社会责任越来越大。近年来，智能电网迅速发展，对电力设备安全、稳定运行带来了更高的挑战，对运检单位设备管理、运维水平提出了更高的要求。运检单位对设备进行管理的第一步即是投运前的验收，为保证输电线路投运后安全稳定运行，弧垂检查是输电线路工程验收中最为关键的环节之一。弧垂值一旦超差，将会给输电线路的长期安全稳定运行带来严重的安全隐患。

1 弧垂概念

线路工程中，通常将相邻两杆塔中心线之间的水平距离称为档距。弧垂是指档距中央架空导地线两悬挂点连线至导地线之间的垂直距离。任意点的弧垂，是指导地线悬挂曲线在任意点处导地线两悬挂点连线至导地线之间的垂直距离。工程上所说的弧垂，除了特别指明外，均指档距中央的弧垂。一般用“f”表示。

在验收过程中为了能更好的分析弧垂误差，得到更精确的弧垂观测值，要弄清楚设计弧垂、施工记录中的弧垂以及验收时测量弧垂间的联系与区别。

设计弧垂。是指设计单位在输电线路设计时为满足其长期安全稳定运行而提供的“标准值”。

施工记录中的弧垂。是指在该观测档内，施工单位根据设计单位提供的导线安装应力曲线，在考虑“初伸长”，采用降温法观测以及考虑其他因素之后得出的一个“计算值”，这个计算值即是施工现场弧垂观测、调整的标准。

所谓初伸长，是指导线初次受拉而应力降低后，导线产生“塑形伸长及蠕变”，导线不可能恢复到原来状态，所产生的永久性伸长。新架导线的施工，应考虑线材的初伸长、补偿线材的初伸长。常用的方法为降温法，设计技术规程推荐降低数值为：

钢芯铝绞线：5～20℃

轻型钢芯铝绞线：20～25℃

铝绞线：20～25℃

加强型钢芯铝绞线：15℃

钢绞线：10℃

验收过程中的弧垂。是指施工单位依据设计单位提供的标准值，在考虑“初伸长”、“地形”、“温度”等一系弧垂影响因素之后，经过计算，调整后且距架线有一段时间间隔的“最终值”，这个最终值即是验收人员用仪器实际观测的数值［1］。

设计弧垂似一把标尺，为施工和运行单位提供了一个严格的标准，施工单位应严格按照这个标准进行各种“补偿”来控制弧垂符合设计要求，验收人员也应严格按照设计要求认真检查校核施工过程的弧垂符合度。其三者数值关系为：f施工观测值＜f设计值≈f验收观测值。

2 弧垂变化原因及弧垂量对线路安全的影响

2.1 弧垂变化原因

导线架设至验收要经历一段时间，在这期间内，温差、天气等不确定因素对导线应力产生的影响是不确定的，并且初伸长在此过程中的释放量也是一个未知量。

在输电线路紧线施工中，从弧垂观测到调整至设计值误差范围内进行划印过程中，导线始终在滑轮中，且并未安装间隔棒、防振锤等附属设施。在把导线从滑轮中提出放入线夹后，由于滑轮与线夹结构的不同必然给弧垂造成一定程度的影响。防振锤、间隔棒自身存在一定的质量，它们对导线的垂直力负荷可能会引起导线的塑性变形。

2.2 弧垂量对线路安全的影响

导地线弧垂均过小。导线应力增大，增加了导线本身、金具绝缘子等的机械负荷，使之易受损，缩短寿命；振动几率增大；容易使杆塔本身因相邻耐张段之间的不平衡张力产生扭转、倾斜。

导地线弧垂均过大。导线在阵风的作用下，易发生鞭击现象，在微气候条件下更加大了发生舞动的可能；降低了杆塔的有效高度，加大了基建投资，跨越被跨越物时，在高温、覆冰等重荷载情况下易导致安全距离不足；对狭窄地段和树木，在风力作用下难以保证风偏水平距离符合要求。

导地线弧垂不一致。若地线弧垂过大，导线弧垂过小或符合设计要求，易发生导地线间安全距离不足，覆冰或特殊天气状态下，造成线路跳闸故障；若导线弧垂过大，地线弧垂过小或符合设计要求，易发生地线断股和导线对地放电的故障；若线路的一侧和另一侧的弧垂不一致，使杆塔受力不均匀，易发生杆塔扭曲或倒塔的故障。

3 影响弧垂测量的因素

3.1 附件安装影响

由于施工过程中，弧垂的观测、调整均是在附件（间隔棒、防振锤等）安装前完成的，且此时的导线还在滑车内。因而，导线在完成附件安装后，附件本身的质量对导线产生垂直荷载，引起误差。其次，把导线从滑车中提起，放入线夹的过程中，由于两者结构上的不同，必然造成导线悬挂点高度出现误差。

防振锤、间隔棒虽存在一定质量，然而与导线质量相比，几乎可以忽略。并且，间隔棒在导线上接近均匀分布，因而不会对导线局部产生较大荷载。另外，线夹和滑轮结构上不同造成的悬挂点误差相对绝缘子长度而言也很小，不会造成较大误差。所以附件安装造成的弧垂误差相对较小，可以忽略。

3.2 初伸长影响

导线初伸长是施工过程中无法避免的问题，它对弧垂有着直接且较大的影响，导线初伸长大致分为三个过程。第一个过程是导线展放过程中的初伸长，放线过程中，由于导线受到了巨大的张力作用，导致其塑性伸长明显，释放量大，可以说此过程是导线第一次的“被迫性”伸长。第二个过程是在导线架设完毕后至投运前，导线在铁塔的“支撑”作用下，由张力引起的水平荷载及自身重力引起的垂直荷载而产生的“自主性”伸长，这是继张力放线“被迫”伸长后，导线发生的第二次初伸长大释放，释放量已经接近最大值。第三个过程是线路投运后，承载电网负荷的导线在各种自然条件下发生的“自然性”伸长，此过程初伸长与第二过程类似，但是释放量却大大减小，它是导线的“最终性”伸长，第二过程的导线伸长在导线架设完毕一周内基本释放完毕，第三个过程需要几个月甚至几年才能完全释放。通常线路验收在施工完毕2个月以后进行，所以验收时进行的弧垂检查，实际上是第二阶段与第三阶段之间，此时的初伸长已基本释放，加之设计、施工单位采取的降温等各种“补偿”，初伸长对弧垂观测结果影响不明显。因此，在弧垂观测中，不再考虑初伸长对观测结果的影响。

3.3 温度的影响

气温不同，同一档距导线的弧垂也不相同，不同温度时，导线长度为l的换算公式为：

式中： ln、lm为状态 n、m 的导线长度，m；tn、tm为状态n、m的导线温度；a为导线的温度线膨胀系数，1/℃。

导线长度l与弧垂的关系

式中：fn为状态n的导线弧垂，m。

分别微分（1）（2）式［2］：

可见，温度每变化1℃则影响弛度达0.034 m。

测量中温度的变化对测量结果的影响较大，对温度数据的采集往往通过温度计现场测量，由于温度计本身的误差加之施工方与验收人员对温度计的摆放各不相同，“温差”自然形成，实际表明由于阳光的直接照射，很短时间内，温度就有3～5℃的变化，测量中会因温度的不准确而使弧垂大小超差。再者，在验收时往往以气温为参照数据，而依据线温测量弧垂更为合理。可见，温度对弧垂观测的影响明显且较大。

附件安装、初伸长对弧垂观测有着不可避免的影响，但是由于影响结果较小，可以忽略。而温度带来的影响却来的很直接、明显，因此要特别注意选择气温稳定的时段内进行，否则将会引起较大误差。

4 弧垂的验收测量

4.1 测量段选择

紧线段在5档及以下时靠近中间选择一档；在6～12档时靠近两端各选择一档；在12档以上时靠近两端及中间选择一档；观测档宜选择档距较大和悬挂点高差较小及接近代表档距的线档；观测档的数量可以根据现场条件适当增加，但不得减少；观测档位置应分布比较均匀，相邻观测档距间距不宜超过4个线档；观测档应具代表性，如连续倾斜档的高处和低处，较高的悬挂点前后两侧，相邻紧线段的接合处，重要跨越物附近的线档如大跨越应设观测档；宜选择对邻近档检测范围较大的塔号作观测点，不宜选临近转角塔的档作观测档［3］。

4.2 验收测量方法

4.2.1 等长法弧垂检查

适用范围。悬点高差h≤10%l，观测档档距小于500 m，地势较为平坦，便于目测或借助于望远镜观测。

检查原理。等长法弧垂检查如图1所示，观测视线A1B1与弧垂相切后与对侧杆塔相交，交点与对侧杆塔悬挂点的垂直距离为b，则实测弧垂值

图1 等长法弧垂检查示意图

检查步骤。根据当前的环境温度和检查档的档距，在弧垂曲线表上查出对应的弧垂值fg，在检查档一侧杆塔上从悬挂点向下垂直测量理论弧垂值fg，绑弧垂板。观测人员透过弧垂板，视线A1B1与弧垂相切后，与对侧杆塔相交，测量对侧杆塔悬挂点至相交点的垂直距离b。按式（3）计算出实测弧垂值fs，就可以与理论弧垂值fg进行误差对比，判断弧垂是否合格。

4.2.2 异长法弧垂检查

适用范围。悬点高差 10%l＜h≤20%l，弧垂较小，且弧垂最低点不低于两侧杆塔根部连线。

检查原理。异长法弧垂检查如图2所示，一侧杆塔悬挂点垂直向下距离为a，观测视线A1B1与弧垂相切后与对侧杆身相交，交点与悬挂点的垂直距离为b，则实测弧垂值