输电线路悬浮抱杆地网转向系统连接方式优化及应用

张建，云俊斌，陈立新，白俊锋

(1.中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司，湖南 长沙 410007；2.河南送变电建设有限公司，河南 郑州 450051)

0 引言

陕北—湖北±800 kV 特高压直流输电线路工程(豫2 标段) 线路全长112.6 km，新建角钢铁塔216 基，平均塔重72 t/基，由于受塔基地形影响，大型吊车无法进场，95%塔位需采用悬浮抱杆分解组立铁塔[1－4]。

在悬浮抱杆分解组立铁塔施工过程中，悬浮抱杆地网转向系统是受力关键点之一[5－7]。目前，地网转向系统主要由两种方式构成:方式一由卸扣、钢丝绳套、单轮滑车、手扳葫芦组成，地网绳通过钢丝绳直接捆绑在塔腿角钢处锚固；方式二由卸扣、钢丝绳套、单轮滑车、手扳葫芦、地锚组成，地网绳通过塔腿处开挖地锚进行锚固。两种方式地网中心均通过卸扣平衡分散受力。

文章对以上两种连接方式的结构特点进行了分析，提出存在的问题，并提出解决方案。

1 优化方案概述

对转向系统地网绳锚固和中心平衡受力连接方式进行优化[8－11]，研制转向耳铁用于塔腿处地网绳锚固，转向圆盘用于地网转向系统中心平衡分散受力。优化后的地网系统由卸扣、钢丝绳套、单轮滑车、手扳葫芦、转向耳铁、圆盘组成。

该方案适用于输电线路工程悬浮抱杆分解组立铁塔施工，下面就优化后的方案和可行性进行具体论述。

2 连接方式优化研究

2.1 地网系统与铁塔连接方式研究

在塔腿内侧设置转向耳铁，用于地网系统与铁塔连接，该转向耳铁包括圆弧形底板、半圆弧形连接钢板、4 块肋板三部分，主要材料均为Q345 低合金高强度钢[13]。

圆弧形底板厚18 mm，长200 mm，宽80 mm，设置2 个ϕ25.5 螺栓孔用于塔腿角钢连接，螺栓孔中心间距120 mm，螺栓孔中心距底板边缘最小间距为40 mm。

4 块肋板为不等边六边形，厚度6 mm，边长分别为20 mm、30 mm、28.3 mm、30 mm、20 mm、42.5 mm，四块肋板相互间隔焊接于底板和连接钢板之间，双面焊，每处焊接覆盖长度为30 mm。

半圆弧型连接钢板厚20 mm，高86 mm，宽80 mm，垂直焊接于圆弧形底板中间，双面焊，焊接覆盖长度80 mm，半圆弧上部设置1 个ϕ30 施工孔用于地网绳连接，施工孔中心距连接钢板边缘最小间距为36 mm。

转向耳铁结构及使用状态如图1、图2 所示(单位mm)。

图1 转向耳铁结构

图2 转向耳铁使用状态图

2.2 地网系统中心转向圆盘研究

根据地网中心转向滑车和钢丝绳连接特点，研究一种转向圆盘，采用Q345 低合金高强度钢，圆盘厚度25 mm，直径300 mm，圆盘中心直径150 mm 范围挖空，减轻圆盘重量，设置8 个ϕ30 螺栓孔用于地网绳和转向滑车连接，螺栓孔均布在圆盘上，螺栓孔中心距圆盘边缘最小间距为25 mm，如图3、图4 所示(单位mm)。

图3 圆盘结构

图4 圆盘使用状态图

3 地网转向系统受力计算

以内悬浮外拉线分解组塔为例对地网转向系统各受力点进行了计算，按照«±800 kV 架空送电线路铁塔组立施工工艺导则»[14]，受力分析如图5所示。

图5 抱杆组塔受力分析图

3.1 最大设计吊重

吊装方式:滑车组采用“1－2” 动滑车组，工作绳数为4，设计允许重力G重＝49 kN。

吊点绳等附件重力G重′＝0.588 kN。

因此，实际起吊总重力G＝G重＋G重′ ＝49.588 kN。

3.2 参数选择

本工程在组立施工时，最大工况要求:起吊绳与抱杆的夹角应β≤15°；塔片控制绳对地夹角应ω≤45°。

3.3 受力分析计算

3.3.1 起吊绳受力

起吊绳合力受力为:

计算可得T＝70.13 kN。

牵引绳静张力为:

式中，T为起吊绳(起吊滑车组、吊点绳) 的合力，kN；T0为牵引绳的静张力，kN；n为起吊滑车组钢丝绳的工作绳数(采用1－2 滑车，n＝4)；η为滑车效率，η＝0.96。计算可得T0＝20.65 kN。

3.3.2 地网系统转向滑车受力

设牵引绳的静张力T0，则地网绳转向滑车的受力为:

式中，γ为转向角度，90°；T0为牵引绳的静张力，kN；计算可得F＝29.2 kN。

转向圆盘受力主要来源于地网转向滑车，因此两者受力基本一致。

3.3.3 转向耳铁受力

地网绳主要由三根钢丝绳连接，每根钢丝绳连接一套转向耳铁，当牵引绳受力，此时地网绳主要由两根钢丝绳受力，考虑1.2 倍不均衡系数，则单套转向耳铁(单根地网绳) 受力f为:

3.3.4 转向耳铁及圆盘试验

通过以上计算，转向耳铁和圆盘最大受力为29.2 kN，为确保使用安全，按照设计负荷50 kN，3 倍安全系数进行检验，试验过程缓慢加荷至150 kN，按标准保持额载，未见变形，符合设定要求[15]。试验照片如图6 所示。

图6 转向耳铁和圆盘试验照片

综上所述，转向耳铁和圆盘实际使用安全系数大于5 倍，满足现场使用要求。

4 连接方式优化后应用

优化后的地网系统新增转向耳铁和圆盘连接组件，具有结构简单、安装拆卸便捷、安全稳定、经济适用等优点，解决方式一和方式二中存在的问题，最大程度保证工程的施工安全和质量。地网转向系统连接优化后实物如图7 所示。方案优化前后优缺点对比见表1。

图7 地网转向系统连接优化后实物图

表1 方案优化前后对比表

5 结语

采用优化的地网系统，顺利完成了该工程悬浮抱杆分解组塔，证明优化后的地网转向连接系统方法可行。同时大大提高了地网连接方式的规范性、安全性和稳定性，为今后输电线路工程使用悬浮抱杆组塔起到试验示范作用[16－17]。