基于三维坐标系的“四分裂”跳线长度计算方法

杨宝海，王 育，陆国智，关 蕾（.国网蒙东电力有限公司经济技术研究院，呼和浩特 00000；.吉林省送变电工程公司，长春 30000）

基于三维坐标系的“四分裂”跳线长度计算方法

杨宝海1，王 育2，陆国智1，关 蕾2
（1.国网蒙东电力有限公司经济技术研究院，呼和浩特 010000；2.吉林省送变电工程公司，长春 130000）

针对当前架空输电线路工程耐张塔“四分裂”跳线长度难以事先准确确定的现状，笔者根据多年施工经验和理论探索，提出了基于三维坐标系的跳线长度计算方法，有效地解决了跳线长度计算的难题，使跳线安装操作高空作业量大幅减少，施工安全系数和施工效率显著提高，同时降低工人的劳动强度。

三维坐标；跳线安装；长度计算

0　引言

“四分裂”跳线是500kV架空输电线路工程最常用的跳线型式，也是耐张塔附件安装的重点和难点。其施工难点在于跳线长度的确定，以往通常采用比量法或模拟法进行施工，高空作业量大，质量难以保证，施工效率低，工人劳动强度大。为了能够事先确定跳线长度，笔者根据实践经验和理论探索，提出基于三维坐标系法的“四分裂”跳线长度计算方法，在多个500kV交直流架空输电线路工程中应用实践，取得了成功，安装质量满足设计及验收规范要求。

1　计算原理

合理选择三维坐标原点，建立坐标系，然后根据设计提供的转角度数、铁塔横担尺寸、跳线支架尺寸、金具尺寸及其空间位置关系，赋予每根跳线挂点、跳线线夹的三维坐标值，通过坐标值计算跳线两端悬挂点之间的间距和高差角。已知跳线挂点间距、高差角和设计给定弧垂值的情况下，便可以利用引入调整值后的斜抛物线线长公式计算每根跳线的长度。

2　坐标系的建立

（1）建立三维坐标系的目的，是为了赋予两端跳线挂点、中间跳线线夹在该坐标系内的坐标值，从而对其进行定位，计算出间距和高差角，满足后续跳线长度计算的需要。坐标系的设置，应考虑计算的方便和简化，减少计算公式编制的工作量。

（2）以横担下平面横线路中线为X轴（方向指向角内侧）、前后侧挂点连线为Y轴（方向指向大号侧）、竖直向下为Z轴建立三维坐标系，坐标原点位于前后侧挂点连线的中心。

3　坐标值的确定

3.1相关数据收集整理

坐标值计算之前，应收集整理所需要的相关数据，并且要确保数据准确。数据应列成表格，并赋予相应的代号，以便计算调用。以“四分裂”单跳串跳线为例，其需要收集的数据如表1所示。

3.2坐标值计算公式

根据耐张塔横担结构图、耐张金具串安装图、跳线串安装图，认真分析各部位关键点（即金具悬挂点、跳线悬挂点、跳串线夹）的空间位置关系，包括间距、长度、夹角关系，然后将跳线悬挂点（即耐张线夹引流板）、跳串线夹分别投影到预先设定的X、Y、Z坐标轴上，便可求出其三维坐标值。以小号侧1#线为例，计算公式如下：

表1　计算所需数据项目及代号

同样的方法，可以全部列出每根跳线两端悬挂点、中间跳串线夹的三维坐标值计算公式，然后调用相关数据，通过编制Excel程序进行批量计算，可以方便快捷的求出坐标值。

3.3耐张串下倾角的计算

耐张金具串下倾角是指其轴线与水平面形成的夹角。在计算所需要的初始数据当中，耐张串下倾角度数是唯一需要计算确定的，其余均可以在施工图纸中查找，所以耐张串下倾角的计算，也是本文所述跳线长度计算方法的关键。

计算方法如下：

H为单根子导线水平张力（取年平均气温对应的张力）。h为耐张塔与临近塔导线挂点高差，当临近塔挂点较低时，取“+”，反之取“-”。耐张串下倾角的计算相对复杂，应通过Excel表格自带函数编制公式进行计算。

4　跳线长度计算

4.1跳线长度计算公式

现场实践证明，跳线长度的计算，采用斜抛物线模型完全可以满足工程的需要。但受引流板刚性影响，需要引入一个调整值进行长度调整。计算公式如下：

其中：L为跳线两端挂点的间距，m；

f为跳线弧垂设计值，m；

β为跳线两端挂点的高差角；

b为线长调整值，m。

4.2调整值的取值

“四分裂”跳线由4根子导线构成，子导线间安装间隔棒，形成间距均匀的笼式结构。受间隔棒的相互约束，导线自由悬挂的曲线，与安装间隔棒后的曲线并不完全相同。对于同一处跳线，每根子导线的弧垂均为设计弧垂，但是弦长却长短不一（结构设计需要），导致自由悬挂时，上下两根子导线之间的间距不均匀，中间间距小、两头间距大，如果要使得间隔棒安装后形成间距均匀的笼式结构，就需要对上下线长度差进行调整。

调整值的大小与跳线两端挂点间距、高差角、设计弧垂大小有关，同时也与耐张金具串上扬情况有关，需要根据实际进行确定。一般情况下取0.03-0.05m，两根上线取“+”号，下线取“-”号。

5　施工注意事项

（1）收集整理相关数据时，应确保准确无误。在编制坐标值计算公式之前，应认真分析铁塔横担、耐张金具、跳串线夹的结构特点，正确掌握其空间位置关系。

（2）根据施工经验，发现部分设计院给定的跳线弧垂设计值，往往偏小或者过大，在进行跳线线长计算时，应进行校核，需要调整弧垂值时，须报设计院履行审批手续。

（3）确定坐标值计算公式时，应注意转角塔左转与右转、角内侧与角外侧的区别，不能盲目套用。对于同塔双回设计的耐张塔，同侧跳线计算公式完全相同；对于单回路耐张塔，则每相均需要单独考虑。转角方向相同时，计算公式可以直接套用，只需调整设计数据即可。

（4）现场进行导线下料时，同一相跳线的四根导线，量取方法应一致，建议四根导线并排进行量取，避免相对长度偏差过大导致安装效果不佳。

（5）该方法建立在理想模型的基础上，所以要求上一道工序（包括紧线弧垂施工、耐张线夹压接、金具安装）的施工，必须严格按照设计图纸进行，如有调整，应做好记录，在进行跳线长度计算时给予考虑。

6　结语

基于三维坐标系“四分裂”跳线长度计算方法，是一种全新的跳线长度计算方法，不需要进行现场测量和模拟，只需根据设计数据进行计算，便可以准确确定满足施工要求的跳线长度，从而大量减少跳线安装操作高空作业量，提高了施工安全系数和施工效率，降低工人劳动强度。该方法在多个500kV交直流输电线路工程中成功应用，效果良好，深受一线施工人员的欢迎和认可，具有较大的推广应用价值，尤其是对于工期紧、冬季架线施工或抢建性质的线路恢复工程。

［1］李庆林.架空送电线路施工手册.北京:中国电力出版社，2002.

［2］SDJJS2-87 超高压架空输电线路张力架线施工工艺导则.原水利电力部基本建设司，1987.

［3］李博之.高压架空输电线路架线施工计算原理.北京:中国电力出版社，2001.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.203

杨宝海（1983-），高级工程师。