电力线跨越铁路防护技术分析

周琦

摘 要：近年来，随着经济建设的快速发展，原有电力线逐渐不能满足快速增长的电力供应需求，长期超负荷运行。为保证电网的安全稳定运行，就要对既有线进行迁移改造，在施工过程中涉及的跨越防护问题不容忽视。文章结合66 kV繁张线跨越京哈铁路的防护技术进行分析，以供类似工程参考。

关键词：输电线路;防护施工;跨越铁路

中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）11-001-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.11.001

1 现场参数

既有66 kV繁张线跨铁路处里程为京哈下行线K686+892与铁路斜交67°，该处线路为双直线，线间距4.6 m，电气化铁路，路基高5.0 m，路基两侧坡脚处设封闭网封闭。既有66 kV繁张东西线22#与23#塔向采用LGJ—240/30×2型号导线、GJ—50地线，塔档距为188 m。其中，22#铁塔为耐张塔总高28 m，呼称高18 m，最大横担宽6.8 m，距京哈下行线中心线距离为128 m;23#铁塔为直线塔总高39.5 m，呼称高30 m，最大横担宽7.0 m距京哈上行线中心线距离为60 m。改建后，66 kV繁张东西线采用LGJ—300/40双分裂导线、一根G1—50地线及OPGW通信光缆。新建40#与41#塔档距为130 m，为独立耐张段。其中，40#铁塔总高32.5 m，呼称高度为24 m，距京哈下行线中心线距离为61 m。41#铁塔总高35.5 m，呼称高度为27 m，距京哈上行線中心线距离为64.0 m。现场平面图如图1所示，作业计划时间如表1所示。

2 防护网宽度和防护架高度的确定

为确保京哈线的安全，架设该段电力线路必须在铁路“施工天窗”时间内进行。防护网的宽度及防护架的高度按照下列公式计算确定。

2.1 防护网宽度

L=（D+2×b）/Sin（a）

式中：L为防护网的宽度;D为电力线两边导线的最大距离D=7 m;b为防护安全距离b=5 m;a为铁路与电力线的夹角a=67°。因为防护网与电力导线平行，因此，L=（7+2×5）/Sin（67°）=18.47 m。1#、2#防护架宽18.47 m。

2.2 防护架高度

根据铁路部门相关规定，电力牵引区段，防护架高度应满足防护网最大下垂弛度（导线坠落工况，坠落导线落到防护网上时防护网的最大弧垂）距接触网承力索≥3 m[1]。本工程防护网跨距为46 m。

防护网弧垂考虑两个工况：

工况1：防护网安装工况，此时防护网两边张紧，悬挂在两侧防护架上，防护网自然垂落，呈悬链线形状，弧垂为f1。

工况2：导线坠落工况，最不利情况，导线坠落在防护网跨中，此时防护网成等腰三角形，弧垂为F=f1+f2。防护网弧垂如图2所示。

防护架顶距轨面的高度为：7.8 m（接触网距轨面高度）+3.0 m（防护网距接触网的安全距离）+（f1+f2）（最不利情况防护网的悬垂）。

防护网采用中φ10迪尼玛绳编制，最大弧垂的计算公式为：

该公式为悬链线计算公式，简化为抛物线计算公式为： 。

f1—导线的最大弧垂。

σ0—水平导线最低点应力。

因为空载时φ10迪尼玛绳最低点的水平拉力为： 。

T p—破断拉力。

K0 —安全系数。

则。

g—迪尼玛绳比载;考虑横向封网的迪尼玛绳每根主绳的比载为：。

M0—线密度。

S—迪尼玛绳有效截面积。

则。

l—防护网档距，本防护网档距即两防护架的垂直距离D=46 m。

安装后防护网的弧垂为：

此时防护网总长度为：

由于迪尼玛绳的弹性模量较大，3.0×104Mpa，导线坠落到防护网上时，防护网的弹性变形很小，但是将原来的悬链线变成三角形，此时，跨中位置可下降的高度经计算f2为0.5 m。因此，防护架顶部距轨面的距离应为：7.9+3.0+5.58+0.5=16.98 m，按17.0 m计算。本工程防护网长度为46 m，最大垂度为5.58 m。防护架顶距轨面17.0 m，轨面高为5.5 m，地面平均标高0.0 m，因此，1#和2#防护架高度确定均为22.5 m，顶部标高均为22.5 m。跨越铁路断面图如图3所示。

2.3 防护网检算

作用在防护网的竖向荷载为导线坠落的冲击荷载。根据动载荷因数计算公式：

式中：kd为动载荷因数;h为电力导线距防护架垂直高度h=9 m; Δst为电力导线坠落时，防护网的下降垂度，取 Δst=0.5 m。拆除导线长度为188 m，每延米重量为0.922 kg。新架设导线长度为130 m，每延米重量为1.133 kg，每相导线坠落时按照全部导线的重量由防护网承担考虑。迪尼玛绳力学参数如表2所示。

防护网所受竖向力为：Fd=Kd×P。

拆除导线竖向力：0.922 kg/m×188 m×6×9.8×2=20.4 KN

架设导线竖向力：1.133 kg/m×130 m×6×9.8×2=17.3 KN，按拆除导线取20.4 KN。

防护网采用φ10 mm迪尼玛绳，以单根跨越迪尼玛绳计算假定在拉紧后，当电力导线脱落时，假设最不利情况下188 m电力导线自重全为破断力20 400×3=61 200 N;由于迪尼玛绳线载荷为0.0545 kg/m，绳子长47.8 m，则计算绳子自重产生的破断力为47.8 m×0.545 N/m×3=78.2 N。则破断力为∑N=78.2+61 200=61 278 N<94 300 N，所以，防护网强度满足要求[2]。

3 防护架布置

本次防护共搭设2组防护架，京哈铁路左侧为1#防护架，京哈铁路右侧为2#防护架，1#、2#防护架既作为拆除既有22#与23#塔间电力线使用，又作为架设40#与41#塔间电力线使用，2#防护架考虑铁路贯通线防护。防护架在封闭网外1.0 m处搭设，1#防护架距京哈下行线17.8 m，顺铁路方向长为22.5 m;2#防护架距京哈上行线19.9 m，顺铁路方向长为28.5 m。1#、2#防护架垂直铁路方向长均为16 m，高为18.0 m。

1#、2#防护架采用木脚手架搭设，立杆、横杆、斜撑材质应为剥皮杉木或落叶松，立杆梢头截面直径不应小于70 mm[3]，大头直径不大于180 mm;横杆截面直径不应小于80 mm。连接用的绑扎材料必须选用8号镀锌钢丝或回火钢丝，且不得有锈蚀斑痕，用过的钢丝严禁重复使用。防护架杆与杆搭接长度不小于1.5 m，绑扣不少于3处，提高跨越架的稳定性。

4 防护网布置

防护网布置如图4所示。防护网采用迪尼玛绳编制，绳直径φ10 mm，破断力9.43 KN，安全系数取3。网格0.5 m见方，防护网下每隔3 m垂直铁路线路方向设置一道加劲绳，加劲绳也采用相同材质，直径16 mm，防护网每片宽度8 m[4]。

5 结语

该防护技术通过力学分析和现场检验，满足电力线跨电气化铁路的施工要求[5]。该防护技术采用该工艺，工器具通用性强，方便准备，流程简明，易于操作;跨越架架体轻便，操作简单;对地形和环境要求低，施工方法工艺成熟;施工范围小，作業点相对集中，可控性强，安全风险低。总体而言，该技术的研究和应用对我国电力企业的发展起到了很好的推动作用。

参考文献

[1] 国家铁路局.铁路技术管理规程（铁道部令第29号）[Z].北京：中国铁道出版社，2014.

[2] DL/T 5301—2013，架空输电线路无跨越架不停电跨越架线施工工艺导则[S].北京：中国电力出版社，2014.

[3] DL 5009.2—2013，电力建设安全工作规程第2部分：架空电力线路[S].北京：中国电力出版社，2013.

[4] DL/T 5290—2013，1000kV架空输电线路张力架线施工工艺导则[S].北京：中国电力出版社，2013.

[5] 国家电网公司电力安全工作规程（电网建设部分）（试运行）[Z].国家电网公司，2015：155.