输电线路直线转角塔绝缘子单改双工法应用

赵天浩，李南开，姚绍川

(河南送变电建设有限公司，河南 郑州 450007)

随着社会的进步，城市发展速度在不断加快，对电力的需求也在不断增加，为保障供电的可靠性、安全性，输电线路的改造必不可少。其中绝缘子单改双就是其小型技术改造中重要的一部分。绝缘子单改双就是将单串悬垂绝缘子改造成双串绝缘子，可以有效降低导线从绝缘子脱落的可能性。直线转角塔也是需要绝缘子单改双塔型中的一种。

1 线路施工概况

在之前的输电电力线路中，绝大部分绝缘子悬垂串均为单串，由一根绝缘子及配套金具从杆塔连接导线，在长久运行过程中,容易在外力作用下弯曲变形,导致球头脱落，我国电网曾多次发生过导线从绝缘子金具上脱落形成的“掉串”事故，这种“掉串”事故如果是发生在“三跨”地区将造成极其恶劣的影响和不可挽回的损失。于是国家电网公司便积极寻求对策，最终决定在重要跨越地区的直线塔悬垂串统一进行双串化改造，将单一根绝缘子改造成两根，使导线单挂点变成了双导线挂点，这样即使遇到大风舞动，也不会出现“掉串”事故，因为双挂点分摊了绝缘子的受力，使其更加牢固。

随着经济社会的发展，土地资源也随之变得更加紧缺，电力线路的需求数量日益增加，伴随着线路走廊越来越难以获得，线路路径也变得更加曲折，转角塔的用量和比例也逐渐上升[1]。由于耐张塔使用了大量钢铁和混凝土，其造价比普通直线塔的造价要多上很多，从而输电线路工程的造价比之前贵上了很多。但是线路设计中若能降低耐张塔的用量，便能显著降低线路的造价水平。对于小角度的转角，直线耐张塔的价钱要比普通耐张塔便宜，所以直线转角塔便应运而生(如图1)。

图1 直线转角塔现场照片

平常的绝缘子单改双工程通常使用在直线杆塔上。直线杆塔是没有转角度数的，而直线转角塔有较小的转角度数。由于有了转角度数，施工时需要同时注意导线的横向受力与纵向导线的重力。而最为普通的直线杆塔，并不存在导线的横向受力，只考虑导线的垂直受力便可完成此项工作。所以需要对受力情况和施工步骤进行分析，研究合理的施工方法，才能确保安全高效地完成施工[2]。

2 施工存在的问题

直线转角塔单改双的施工与寻常直线杆塔单改双施工相比，存在以下三点问题：

第一是施工时受力的影响。若按照正常垂直向上提线改造时，受到转角张力，会使工器具及钢丝绳偏移。寻常直线杆塔导线在转角内侧横担垂直于导线向上的位置，但是直线转角塔由于角度的影响，导线位置位于横担边缘甚至外侧，无法提线。

第二是工器具挂点位置的选择。直线转角塔与寻常杆塔最大的不同之处是直线转角塔存在挂线架。工器具挂点若直接布置于杆塔横担上时，挂线点位于挂线外侧，由于挂线架位为V形，施工时工器具容易和挂线架及金具重合从而严重影响施工，绝缘子单改双时需拆除挂线架。

第三是工器具的选择。若按照正常工器具的选择方式只考虑垂直受力，工器具的受力情况不满足要求，容易造成工器具损坏或发生人身安全事故。

3 施工问题的解决方法

针对以上存在的问题，通过施工前的准备及讨论可以得到解决方案。

第一点问题的解决方案：通过平行于绝缘子方向进行提线改造。由于之前绝缘子一直处于受力状态，容易得到导线受力方向及角度。若按照平行于绝缘子的放线进行提线，其工器具受力角度反向于导线转角张力，当工器具施工时的位移与施工前预测的位移相比起来差别较小时，更易施工[3]。

第二点问题的解决方案：经过实地考察和论证后，可以将工器具挂点设置在横担尽头的导线预留孔，挂线孔受力较好，挂线架就不会影响施工。

第三点问题的解决方案：使用经纬仪及无人机，对线路转角度数及导线张力进行确认，计算得出线路绝缘子的荷载，再根据其数值进行工器具的选用。

3.1 施工前的准备

施工前，需要认真地进行现场测量，保证数据的准确性。我们可以通过使用高精度RTK对相邻两基杆塔测量，将导线转角度数准确测量，并使用经纬仪进行测量导线的弧垂，通过导线弧垂进行导线张力及计算。使用无人机将杆塔情况进行拍照，确认施工时最佳的挂点位置。

同时还需进行数据测量的计算，并通过查阅施工图进行校对。首先应将需要的数据准备齐全，查阅施工图纸得到其档距和高差[4]。根据杆塔现场测量数据，确定直线转角塔大号侧相邻一基杆塔弧垂f1及直线转角塔大号侧四线导线水平张力H1(方向：沿直线转角塔大号侧方向)、通过垂直荷载公式得出四线垂直荷载G1，四线水平张力H1分(方向：沿直线转角塔横担方向)。同理直线转角塔小号侧方向现场测量数据，确定直线转角塔小号侧方向弧垂f2及直线转角塔小号侧四线导线水平张力H2(方向：沿直线转角塔小号侧方向方向)、四线垂直荷载G2、四线水平张力H2分(方向：沿直线转角横担方向)。知道直线转角塔大小号的各种分力后，经过合力计算公式得出最后合力F，完成提线的受力计算。

张力分力计算公式：F1=H1tanθ

由于一般直线转角塔绝缘子单改双需要将挂线架一起更换，所以重新设计挂线架，保证挂线架可以正确地安装在杆塔上。挂线架在直线转角塔的作用尤其重要，它就是直线转角塔的主要受力点。通常一般的直线杆塔由于不受转角水平方向的力，塔身上的绝缘子悬垂串是垂直方向，但是直线转角塔有着转角，收到了水平方向的受力，导致整个绝缘子悬垂串是向内角方向倾斜，整个杆塔角度越大其悬垂串倾斜越多，一个好的挂线架对整个杆塔起到至关重要的作用。对此我们可以通过无人机拍照进行三维建模，对导线横担及老的挂线架进行详细的受力分析，并绘制挂线架施工图[5]。再经过有着较为不错厂家资质的铁塔厂进行放线架的加工，便可得到一个质量和精度很高的挂线架。

3.2 施工方法及其措施

3.2.1 明确工作任务

首先对本次单改双的杆塔塔号进行确认，避免误登其他线路杆塔，从而造成触电事故。

工作负责人应组织相关人员查看工作现场，了解现场施工环境，查看其地形是否可以让车辆到达杆塔下方对工器具进行有效地运输，查阅相关技术资料，熟悉其设备参数，认真阅读需要停电检修的施工四措一案，了解施工方法，掌握相关作业要求。

3.2.2 确定工作方法

作业人员对本次作业的受力计算书进行详细阅读了解，检查主要受力点和相关工器具的配置，从而保证工器具的选用，掌握施工时技术要领。工作技术人员制定作业项目、组织技术安全措施，保证施工中不出现安全技术的问题。

3.2.3 审核并签发工作票

保证审核工作票的正确性，保证工作票上所列安全措施应正确完备，确认施工人员的数量应适当和充足。其工作票上的人数及接地线的数量编号一定要与施工现场一致，保证工作票的准确性。

3.2.4 召开交底会

技术人员和先关负责人做好危险点分析，明确人员分工，对施工人员存在的问题进行解答。安全员需要对现场容易出现的安全问题进行讲解，并填写交底记录并保存。

3.2.5 作业人员要求

作业人员的精神状态饱满，无妨碍工作病症。所有作业人员有登高证。作业人员应熟悉有关规程要求。所有作业人员统一着装，作业人员个人安全用具齐全。监护人要始终在工作现场，对班组成员的安全要认真监护，及时纠正不安全动作，不得擅自脱岗。作业人员应具备超高压架空输电线路的基本知识，了解常规检修工作的方法和内容，能独立承担一般性检修工作。

3.2.6 危险点分析

作业人员的身体状况不适、思想波动、不安全行为、技术水平能力不足等都可能带来危害或设备异常。如登塔前未检查线路双重名称，误登带电杆塔，引发触电事故。登塔前，未检查个人安全工器具，高处作业时，安全带、二道保护绳断裂，引发高空坠落事故。攀登杆塔时由于脚钉松动或没有抓稳踏牢，易发生高空坠落。安全带没有系在牢固的构件上或没有系好安全带，易发生高空坠落。作业点下方站人，高空坠物伤及地面作业人员。检修线路跨越带电线路，线路有感应电，易发生人身触电。手扳葫芦使用不规范，导致绝缘子掉串，造成人员高处坠落。

3.2.7 作业人员分工

单个直线转角塔单改双施工点需要工作负责人1名，安全监护人1名，技术人员1名，高空作业人员2名，地面配合人员3名。充足的人员才能保证项目可以顺利完成。

3.2.8 作业阶段的开工

核对设备名称，工作负责人接到工作许可命令后，率领工作班成员到达工作现场。工作负责人要亲自按工作票、组织技术安全措施核对线路名称、杆塔号。召开站班会：工作负责人召集全体人员列队，交任务、交安全、交技术，查衣着、查三宝、查精神状态。作业人员对工器具进行安全检查。工作负责人向2至3人进行提问，无问题后方可开始作业。

3.2.9 作业内容、步骤及工艺标准

一是高空人员需要上塔就位。高空监护人携带报话机上塔，在横担牢固构架上挂设安全带，确保有良好的视野。1#高空人员携带个人保安线上塔，打好安全带和个人二防绳后，在作业相导线上挂设个人保安线，个人保安线可以有效地防止感应电事故的发生。2#高空人员携带铝合金传递滑车、锦纶丝长绳、卸扣、钢丝绳套、拔销器上塔，在合适位置挂设二防绳和安全带，在作业相横担头合适角钢上悬挂“传递滑车系统”，传递滑车的作用是用来传递绝缘子和手版葫芦等施工工器具，其连接形式为：钢丝绳套>>卸扣>>铝合金传递滑车>>锦纶丝长绳[6]。

二是导线提升系统与二道防护系统的布置。地面配合人员与高空作业人员配合，使用“传递滑车系统”将钢丝绳套、钢丝绳套、手扳葫芦、卸扣、木磙、四分裂提线器提至作业相横担上；高空作业人员在横担头悬挂速差器，使用软梯下至导线端。两名高空人员配合，在作业相横担头布置“导线提升系统”，连接形式为：木磙>>钢丝绳套>>手扳葫芦>>50kN卸扣>>四分裂提线器，其中四分裂提线器连接在四根子导线上。导线提升系统的使用可以有效地使杆塔横担和导线连接，并将导线进行提升，使绝缘子不受力。二道保护系统的使用是防止导线提升系统万一出现问题，使其可以直接有效地保护导线，不会造成掉线事故的发生。

三是绝缘子及放线架的更换工作。杆塔使用“导线提升系统”及“二道防护系统”时应与绝缘子串倾斜角度尽量保持一致。首先应搭设“二道防护系统”，之后再搭设“导线提升系统”，注意两套系统的挂点都应在横担主材上。之后收紧“导线提升系统”的手扳葫芦，使原绝缘子串及其金具不受力。高空人员应先将与导线连接的挂点金具拆除，使复合绝缘子金具串下方不与导线接触，再通过传递系统的传递绳将绝缘子串进行绑扎，使其通过传递系统放置于地面。人员站在软梯上从下向上依次拆除挂线架，使用过传递系统放置于地面。再将新的挂线架提升上来后调整新的挂线架的位置，进行安装并注意新安装的两个挂线架的位置是否合适，最后通过传递系统将新的绝缘子悬垂串提升上来进行组装，完成更换绝缘子及放线架的任务。工作完毕后，松手扳葫芦，使悬垂绝缘子串受力，然后将提线装置、二道防护装置落下，完成施工工作。

四是进行拆除工器具的工作。拆除“导线提升系统”“二道防护系统”各部件，使用“传递滑车系统”将其逐一降至地面；拆除“传递滑车系统”各部件、个人保安线等，人工带至地面；塔上作业人员检查作业各部位正常、完好，塔上有无遗留物，然后下塔。注意作业现场必须进行全程监护，发现问题及时制止。

4 结 语

本次研究将施工杆塔大小号侧的受力分力进行新的计算，通过高精度RTK、无人机、经纬仪对现场情况进行拍照了解，新增挂线架进行详细测量和设计，提升导线时采用倾斜向上的施工，将钢丝绳悬挂在备用挂点孔，分析钢丝绳挂点的受力情况，这些新的应用是本施工方法的特点。同时通过这些仪器及新的施工方法将更好地进行准确的测量及计算，提高施工的可靠性，更好地避免发生安全及质量事故，此工法具有较高的推广应用价值。