输电线路装配式架线工程应用

徐大成 ，岳 浩 ，徐乾坤 ，汪如松

(1.中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，湖北 武汉 430071；2.中国能建工程研究院高压直流技术研究所，湖北 武汉 430071)

装配式架线是通过精确测量和计算实际所需的架线长度，准确量取线长，并在两端压接耐张线夹，展放该线段后直接挂上耐张塔的架线方法。装配式架线方法在架空输电线路施工中具有独特的优势。普通架线方式下，导线展放到位后，通常要经过一侧挂线、弧垂观测、划印、压接和另一侧挂线等五道现场作业工序。其中，挂线工序占用时间较少，而弧垂观测、划印和压接占用了绝大部分的施工时间。而装配式架线由于线长事先确定，划印和压接作业可以在准备阶段提前完成，弧垂观测工序可以简化，故架线过程中减少了弧垂观测、划印和压接工序，大大节省现场作业时间。

本文介绍了采用装配式架线的线长计算方法、导地线制造要求、配套金具、施工测量要求及施工工艺，并以某500 kV线路装配式架线为例，对线长等相关参数进行了计算。

1 线长计算方法及影响因素分析

1.1 计算方法

用悬链线方程计算出耐张段内每档的电线长度，然后将每档的电线长度进行累加即可得到装配式架线耐张段内的总线长，档内线长计算公式为：

式中：L为线长(m)；l为档距(两悬挂点之间水平距离，m)；h为高差(两悬挂点之间垂直距离，m)；σ0为电线各点的水平应力(MPa)；γ为电线比载(N/m·mm2)。

采用悬链线方程计算线长时，要保证线长的计算精度，需要先保证原始输入数据的准确。由于装配式架线段线路地形变化大(有平地、丘陵和山区)、杆塔种类多(有耐张塔、直线塔和直线转角塔)、绝缘子串长和线路转角的影响等，影响线长的因素较多，除了高差、档距等明显影响因素外，还需要特别注意弹性系数与塑性伸长率的影响。

1.2 影响因素及修正

1.2.1 档距及高差

档距、高差是计算线长最基本的输入数据，也是保证装配式架线能否成功的关键因素。如果仅根据两杆塔中心桩档距和高差推算两杆塔挂点孔间的平距和高差，则会受基础施工、杆塔组立等过程中所产生的施工误差的影响。

因此，在条件允许的情况下，应尽可能实测两塔挂点孔之间的平距和高差，并进行复核，使测量数据尽可能精确。

1.2.2 线长截取

线长截取的精度取决于架空线实际量取线长的精确度和架空线两端安装耐张线夹后对线长的影响。

架空线量取的精确度与线长量取方法和测量工具有关，安装耐张线夹对线长的影响取决于安装线夹的工艺，比如液压耐张线夹安装时的液压施工工艺。因此，现场操作时应保证量取方法和工具的精度，并控制耐张线夹的压接工艺。

1.2.3 杆塔偏挠

不论架线档耐张杆是刚性结构还是可挠性结构，当其承受纵向荷载时都难免会向档内偏挠，产生偏挠量δ，相当于架空线线长不变，而档距变化为l－δ，造成档内架空线弧垂增大。

角钢转角塔的挠度位移由螺栓孔隙位移和塔身外力挠度位移二者叠加，可按铁塔平温挠度位移取值，或者取一个折中系数，按下式进行计算：

式中：l挠为转角塔挠度位移值(m)；h线高为挂线点高度(m)；θ为线路转角度数(°)。

因此，计算线长时，输入的档距参数需考虑杆塔偏挠的误差。

1.2.4 塑蠕伸长

塑蠕伸长分别与导线运行张力和作用力持续时间成正比函数关系，塑蠕伸长后，导线长度增加，因此导线弧度增加。实际工程中应根据所采用的导线蠕变试验测得的数据取值。蠕变伸长量需采用降低导线放线温度补偿。

2 导地线定长加工

计算出每个耐张段内子导线和地线的长度后，一般以每相导线的最长子导线和地线长度做为控制量进行配盘，确定每盘导线的加工长度。耐张段内的子导线或地线可由一根或数根导线或地线组成，每相导线或地线可由一盘或多盘组成。

每盘导线上应在端头和尾部做明显的标记，两标记间的距离为该盘导线加工盘长，两个标记外各预留5 m导线用以施工操作。导地线在加工过程中应详细记录加工时的温度和张力，并移交给施工单位。

导地线加工长度由高精度计数器控制，导地线长度误差应控制在0.5‰以下。加工过程中用静态张力仪测量导线的加工张力，同时用温度计测量环境温度。

基准线长是导线在年平均温度15℃和25%额定拉断力时的对应值，导线制造时的温度和张力与基准值条件不一致，需按式(3)进行温度修正，按式(4)进行弹性伸长修正，导线定长计量值按式(5)计算。

式(3)～(5)中：L定长为导线制造长度(m)；Δl温度为温度伸长修正值 (m)；Δl张力为张力伸长修正值(m)；α为导线综合膨胀系数(10－6/℃)；E为导线综合弹性系数(MPa)；t绞为绞线时温度 (℃；Δt为蠕变量补偿温度，为降温绝对值(℃)；S为导线截面(mm2)；H绞为绞线时恒张机张力(N)；H平为25%额定拉断力(N)。

3 现场测量

3.1 距离测量

架线前应采用GPS或全站仪等两种及以上设备独立测量耐张段各塔的基面高程、各档档距，用两种测量设备、两种方法对测量结果进行比较校核，然后在该测量结果的基础上，结合铁塔结构数据，分别计算出各杆塔间每根子导线/地线挂点间的高差和水平距离。

工程实际操作中，也可将全站仪架于线路一侧，可以看到所有挂点的位置，见图1。将棱境放置于挂点1处，用全站仪分别测量出全站仪到挂点1的水平距离l1、高度h1及水平角α1，然后将棱境放置于挂点2，测量出水平距离l2、高度h2及水平角α2。每档挂点高差及水平距离计算公式如下：

式(6)～(7)中：h为挂点高差(m)；h1为全站仪到挂点1的高差(m)；h2为全站仪到挂点2的高差(m)；l为挂点水平距离(m)；l1为全站仪到挂点1的水平距离(m)；l2为全站仪到挂点2的水平距离(m)；α1为全站仪到挂点1的水平角(°)；α2为全站仪到挂点2的水平角(°)。

按上述方法计算出所有导地线挂点间的高差及水平距离，每档测量三组数据。对三组数据进行综合分析，计算出最终的子导地线挂点间的高差和水平距离。

图1 数据测量布置示意图

3.2 耐张线夹压接长度测量

耐张线夹压接长度数据可以在压接试验时，按如下方式采集：

(1)将耐张管按常规穿管方式穿管完毕，在导地线上做标记A(注意应保证A在压接完毕后不会被铝管压住)，用钢尺测量A到耐张钢锚内侧的距离L1，见图2。

图2 耐张管压接长度测量示意图

(2)正常压接耐张管，压接完毕后再次测量A到耐张钢锚内侧的距离L2。

(3)耐张管压接影响值L耐1为：

取三组数据，取其平均影响值作为最终的压接影响值。

3.3 耐张串长度测量

导线耐张串长度可以直接用钢卷尺测量(图3)，测量方法如下：

(1)先组装耐张串，将所有可调节金具调到中间位置。

(2)将整个耐张串吊装到位，用钢尺测量耐张串挂点到短杆耐张钢锚距离L串和耐张钢锚内侧到导线钢芯端点距离L芯。

(3)耐张串长度影响值L耐2为：

图3 导线耐张串金具长测量示意图

4 施工工艺

4.1 施工关键技术

施工关键技术主要包括以下5个方面：

(1)建立精确的线长计算模型，并考虑各种因素对线长的影响和修正。

(2)精确测量耐张段各档的档距、悬点高差、转角度数, 确定每相导、地线的实际档距总和。

(3)精确丈量导地线长度，考虑耐张线夹、耐张串的影响值，并通过其它方法复核线长。

(4)先压接耐张线夹，再进行导地线张力展放，耐张线夹应能跟随走线板经过放线滑车槽口，并加装保护装置。

(5)线长调节金具采取PT调整板，其调节范围不小于长度误差。

4.2 基本流程及要点

架线的基本程序见图4。

采用装配式架线还应注意以下几点：

(1)导地线挂点高差及水平距离的测量宜采用两种及以上独立方式进行测量，用两组数据相互进行校核。

(2)放线过程中，耐张线夹、直路接续管应安装保护套管，防止耐张线夹在通过放线滑车时弯形。保护套管应能顺利通过放线滑车。

(3)耐张串线长调节金具必须满足现行相关规范、规程的要求。调节范围不小于导地线加工长度误差。

图4 架线的基本流程

5 装配式架线线长计算实例

5.1 输入数据

对华中地区某500 kV送电线路进行了装配式架线工程应用。按照实施流程，首先对两个耐张段进行线长计算，再让导线生产厂家根据线长进行定长制造，最后让施工单位对定长导线实地展放。导线参数、杆塔参数、耐张段参数分别见表1～表3。

表1 导线参数

表2 杆塔参数

表3 耐张段参数

表4 计算结果

5.2 计算结果

从计算结果(详见表4)来看，耐张段较短，则误差较小；耐张段较长，则误差较大。误差产生的原因是由于短耐张段导线生产是一根导线定长生产，而长耐张段导线分成了两根生产，加之施工亦需连接，累计误差较大，因此，反映出来的误差也较大。故在实际定位过程中需注意控制耐张段长度，放线段长度不宜太长。

6 结语

装配式架线可以简化施工工序，节约施工成本，减少线路的停电小时数，提高供电可靠性，具有较大经济效益。本文介绍了采用装配式架线的线长计算方法、导地线制造、施工测量要求及施工工艺等，主要结论如下：

(1)装配式架线对线长计算、制造、架设精度要求非常高，采用悬链线方程计算线长时，需要保证原始输入数据的准确。计算时需注意档距、高差、线长截取、杆塔偏挠及塑蠕伸的影响，并进行修正。

(2)装配式架线前，需采用GPS或全站仪等两种及以上设备独立对耐张段各塔的基面高程、各档档距进行精确测量并比较校核，然后计算挂点间的高差和水平距离，同时需要对耐张线夹压接长度和耐张串长度进行精确测量。

(3)装配式架线需严格遵循相关施工流程及要点，减少施工误差及设备损伤。

(4)计算表明，耐张段较短，则误差较小；耐张段较长，则误差较大。实际定位过程中需注意控制耐张段长度。

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