架空输电线路跨越高铁线路设计安全可靠性分析

2022-11-26茹法培

电力设备管理 2022年16期

茹法培

1 引言

随着我国电网建设以及高速公路建设的不断开展，其安全问题不容忽视。电网建设以及高速公路建设要以安全性和可靠性的保障为前提，为旅客提供更加便捷高效的铁路运输服务，保障运行的流畅性，保障旅客人身安全。因此，有必要针对架空输电线路跨越高速铁路段的建设进行分析，在设计环节入手，提高线路运行的可靠性和安全程度。

2 架空输电线路跨越高铁线路设计要点

2.1 我国国内研究现状分析

目前，我国对架空输电线路跨越高速铁路的研究经验丰富，基本上认为需要满足电力行业、铁路行业的共同规范和要求。在现行的架空输电线路设计时没有对输电线路的设计安全性，以及可靠性进行明确的参数规定，全国各个省市地区的安全可靠性参数没有达到统一的状态，现行的标准大多数是以110～750kV 架空输电线路设计规范的，该规范是基于2008年雪灾的经验总结，征求了全国范围内的诸多单位意见，经过铁道部的深刻研讨总结而来的。在新旧标准的交替实行影响之下，架空输电线路在气象条件和气象因素上的取值有一定的不同之处，在线路架构的设计时存在着不一样的重要性系数，高速铁路技术规范可靠性方面还是没有得到具体的规定和显现。目前，以上海铁路局为例，其管辖范围之内的跨越高铁输电线路符合规范按照标准的体系展开了设计，时至今日没有出现大型的倒塌或断线事故，运行情况相对良好。

2.2 合理选择跨越路径和跨越方式

对于架空输电线路的规划设计来说，在选择方面需要考察到交叉口，根据《关于特高压交直流输电线路跨越铁路有关标准的函》这一文件的规定，架空输电线路和铁路之间的交叉角要大于45°，如果确实有涉及困难也不能小于30°。同时，输电线路不能在高铁出站信号机之内进行跨越，一般来说架空风电线路在跨越高铁的时候可以采用独立耐张段，直线塔的设置不能超过三个。

2.3 综合气象条件展开考量

第一方面根据风速取值。根据电网建设要求以及铁路运行规范，在跨越铁路独立耐张段的设计时需要重视对气象条件的考量，根据国家电网发布的风区图，对综合设计风速进行科学的判定，一般来说，如果遇到的风速取值大于输电线路的规范设计要求，但是仍可以按照规定来进行取值[1]。高速铁路设计按照规程的要求，在30m/s 的速度之内仍可以正常运行，根据电网规定的风速设计极限，有可能会出现线路折断动车组却没有停止运行的情况，这种情况一旦出现会危及行车安全和旅客的人身安全，不得不加以重视，因此风速取值要综合考虑到风区图的极端情况，取平均值进行设计。

第二个方面根据覆冰取值。众所周知，近年来我国频繁发生极端天气，尤其是广东沿海地带和北方地带多地的电网受到冰雪灾害的影响较为严重，经常发生断线事故[2]。为了防止覆冰情况之下发生线路折断等不良反应，国家电网公司针对输电线路跨越高铁路段可以采用较高的设计标准，根据极端冰厚度进行取值，找到临界跨越点，按照要求对导线进行最大的数值计算，比正常的计算值增加10mm，地线的设计要增加15mm，这样的设计方式能够提高跨越高速线路的输电可靠性，即便是在重冰覆盖之下也能够安全运行。

第三个方面要根据地震的强烈程度进行考量。按照高铁动车组的安全运行规定可以发现，动车组列车在停车的地点遭受到的地震烈度应当小于设计地震烈度。在假设跨越式塔干的时候，要按照这些设计标准来运行，如果设计的地震强度小于实际地震强度，就有可能会造成塔干损毁、倒塌等不良反应，影响到铁路的行车安全。

2.4 导线和地线的安装

在安装导线和地线的时候要注意好材质的选择，应当尽可能选择具有较强耐腐性的材料作为导线和地线，比如OPGW 光缆，根据实际施工的条件和地理情况选择合适的导线排布形式。一般而言，导地线的单丝应当为整根连续分布，不能出现接头的现象和断裂的现象，在跨越高铁耐张段的倒地线驾驶过程之中也不能够出现接头现象，导线的安装需要加装间隔泵，在施工的时候调整跨越间隔泵的布置情况，防止铁路正上方受到影响，调整内置间隔板的布置，确保光缆防震锤的安装分布在高铁线路两侧，如果出现掉落也不会影响到高铁的安全运行。

除了导线和地铁的安装之外，还要注重对绝缘子金具的安装要满足一定的要求，做好防舞设计[3]。防舞设计是架空输电线路安全设计师必须要考量的部分，如果电力线路在建设的时候未安装在容易舞动的区域，要按照相关的规定和文件要求展开防舞动设计，安装的位置要避开高铁轨的区域上方，要确保装置和导线的安装进行可靠的衔接。除此之外，要合理地控制导杆的距离，设置交叉跨越，电力线路的电杆内源到线路中心的水平距离要大于3100mm。

3 高压架空输电线路跨越高铁施工工艺介绍

首先对高压架空输电线路跨越的方式进行简单的介绍，最早运用的传统跨越方法采用的是较为简易的封顶网络，架设跨越杆的材质是木杆和竹竿，这种操作手段较为简便，也是较为快捷轻便的一种方法。一般来说，工作人员会就地取材，利用竹竿或木杆确保施工的安全性，因此这种方法也是各种类型电压线路跨越设计中较为常用的一种手段。

其次在不停电情况之下可以进行跨越线路驾驶的方式。在工作人员日常施工的过程之中，被跨的线路不能停电的情况之下，必须要采取特殊的方式进行处理。受到山区场地条件的限制，采用一般的竹木跨越架无法进行线路的搭设，这种情况在偏远山区和地势较为起伏的地区经常会发生，针对这一现象，可以采取以下几种跨越施工进行解决，比如无跨越架不停电跨越也可以采用半悬吊式玻璃钢帘、防护性跨越，还可以采用地面支撑式不停电维护系统，这几种方式能够较好地解决不停电的问题。

比如受力沉着系统可以在跨越当的两侧塔杆之上架设钢结构，形成吊塔重力承托系统，充分利用着力点的位置系好绝缘绳，也可以利用绝缘防护系统进行组合，在带电线路的上方架设多根玻璃杆，共同组成玻璃钢防护帘，这是一种绝缘防护系统的屏障，架设在绝缘防护体系的保护背景之下进行放线跨越。这种方案具有较强的绝缘体性能和较强大的承载能力，让施工的安全情况和安全系数大大增加。同时，这种方式还能够避免长时间使用尼龙网封顶造成的下沉和收拢危险。一般而言，跨越系统的组成部分包括受力承重系统、辅助系统、绝缘防护系统三个部分。

除此之外，还可以对跨越系统的布置和主要的操作方法进行大致的步骤描述，工作人员可以先进行拉线和地锚的位置固定，利用经纬测量仪对地锚进行铺设。在吊架的受力方向设置横线路和竖线路方向拉线，继续安装钢结构的吊线，悬挂钢结构吊线在导线的横向方向影响之下可以均匀受力，防止吊塔起重重量方面的缺陷，在两端分别架设导线，在导线的上方也可以悬挂吊塔，提高施工的方便性和便捷程度，同时还要补充铁塔的承担极限，减小不均匀受力的情况，对其受力的结果进行计算统计。然后工作人员要进行绝缘系统的防护铺设，可以采用先放循环绳、再放牵引网的形式布置玻璃钢帘，最终在其防护系统之上预留尼龙绳进行钢丝的导引，把所有的绳索固定其中。要注意的是被跨线路的安全参数一定要符合相关标准。

4 架空输电线路跨越高铁线路设计安全可靠性建议

4.1 加强对设计现场的督导和完善

在高压输电线路跨越高铁规划之前，铁路主管部门需要加强与地方电力部门的沟通，加快业务对接，做好安全风险的防控工作，本着互利双赢的概念，把规划的理念在实际施工之中落实，让高压输电线路和高铁正交跨越的时候设置在合理的跨越距离之下，合理设置架空保护网。这是一种较大难度的高风险跨越，必须按照规定进行设置，安装独立耐张网和孤立网，抵抗由于恶劣天气因素等其他环境的影响造成的危险。也可以进行加强型杆塔和金具的安装，满足施工规范的相关要求，确保跨越网在安装过程之中方便进行加工网络的架设，减少成本危险和施工风险，确保铁路的运行安全流畅。

同时，要注意的是加强对有关施工组织和人员的安全教育，铁路局有关单位要加强对施工单位的人员培养，对与高铁相关的施工规定进行学习，提供合格的榜样和范本，提高高铁维护的安全性，确保施工过程能够准确到位。监督施工设计组织单位的内审质量，提高编制水平，发挥技术骨干和检验机构的主观能动性，切实做好审批审核工作，对高压架空输电线路的通常运行起到良好的保障作用，维护施工规范和人员安全。

4.2 把握铁路设计原则

高速铁路通过电力驱动的形式达到安全运行的目的，时速大于200km/h，和普通的架空送电线路跨越难度相比较大，为了防止高铁线路和电力线路之间存在跨越性的问题，在设计期间应该把握好相关的原则。第一个原则是安全控制原则，也就是说在施工期间要对机械设备、人身安全等多方面因素进行全面的控制，防止对高速铁路的运行造成不良的影响。在架空输电线路的设计工作之中一定要对所有的施工流程进行安排，理顺施工步骤。

第二个原则要加强质量控制，为了提高铁路运行的畅通程度和可靠程度，需要遵循质量控制的相关原则，在设计的前期阶段要做好检查和验收工作，防止后续存在问题影响接下来的施工，埋下安全隐患。

第三个原则是安全性与可靠性并存的原则，也就是说为了确保跨越设计的可操作性和实际性，应当在施工阶段架设跨越网络跨越架的安装，要配置封顶网作为保证安全的必要工序，确保铁路安全运行。除此之外，在跨越铁路的耐张段之内对输电线路的设计要提高相应的标准，让高铁线路能够畅通无阻，稳定运行。

4.3 确保内部结构的施工安全，提升架构设置的可靠性

为了达到这一目的就不得不提到天窗的设置，天窗点是铁路行车指挥部门专门为铁路工务段、铁路电务段、铁路供电段等单位在线路上维修和养护设置的机构，在列车运行时会根据图上预留的特定区域，找到列车运行的空隙时间，因此必须要确保高铁天窗内的施工安全。有关工作人员要强化陆地协调配合，要求有关部门认真落实线路封锁和接触网停电策略，确保安全措施的有效性，对铁路电力架空线做好停电措施，化解人身安全的风险，让铁路设备的维修和电网的施工能够同步展开，互不影响。

同时，还要加强对铁路维修单位的奉献精神培养，塑造敬业精神，把大多数“天窗”的时间贡献给电网作业。并且有关单位要尽最大可能帮助电力施工单位克服高空作业和夜间作业的危险和困难，提供足够的照明设施与设备，进行导线定性的量化处理，确保施工步骤能够安全有序推进。除此之外，为了防止高压输电线路大跨度架线过程中可能会出现线路损毁或线路掉落等情况，影响到运输安全，有关单位要对施工现场设置保护构架，一般来说可以安装悬索架空网之后再进行作业，除了悬索架空网之外，其他类型的保护结构和设置必须符合安全的要求。