特高压架空输电线路张力放线施工技术应用研究

刘群

随着电力系统的现代化和能源需求的不断增长，特高压架空输电线路逐渐成为电力传输的主要方式。但从实际情况来看，特高压架空输电线路的张力放线施工技术的应用仍然存在些许问题。传统的施工方法难以满足对线路张力精确控制和快速施工的需求，因此需要对特高压架空输电线路张力放线施工技术进行深入研究和改进。

一、特高压架空输电线路张力放线施工技术相关概述

（一）特高压架空输电线路的概念与特点

特高压架空输电线路是指±800千伏及以上的直流电和1000千伏及以上交流电的电压等级输送电能，是一种通过铁塔或钢管悬挂导线的传输方式。由于特高压架空输电线路的导线截面积较大，导线间距较大，导线的导电能力更强，因此具有非常高的输送能力，这意味着特高压架空输电线路可传输更多的电能，可满足不断增长的电力需求。同时，特高压架空输电线路的电压等级比较高，输电损耗较低，从而使得电力系统更加高效，大大节省了能源和金钱成本，且由于特高压架空输电线路具有大容量和高效率的特点，可通过较少的线路实现输电，从而减少铁塔和电缆等设备的投资和维护成本[1]。最后，特高压架空输电线路所采用的铁塔或钢管具有较强的抗风、抗雨、抗震能力，可适应各种恶劣的自然环境，有效保障线路的稳定运行，降低线路故障率，从而促使特高压架空输电线路成为满足长距离、大规模、高效率电力传输的重要技术手段。

（二）影响特高压架空输电线路电力输送效率的因素

在特高压架空输电线路中，电力输送的距离是影响输电效率的重要因素，一般来说，输电距离越长，输电线路的损耗也就越大，而特高压架空输电线路通过提高输电电压等级，有效减少输电损耗，提高输电效率，特别适用于远距离输电。同时，特高压架空输电线路的线路设计和构造对于输电效率也有重要影响，合理的线路设计可以减小额定线电流、减小导线损耗和电磁感应损耗，提高输电效率，而选用合适的材料、合适的导线直径和导线间距等也会对输电效率起到影响。另外，特高压架空输电线路在运行过程中会产生一定的电阻损耗，而导线的电阻损耗与温度有关，较高的温度会增加导线的电阻，从而增加输电损耗，降低输电效率，即线路的冷却和散热设施的设计和效果也会影响输电效率。最后，外部环境因素如天气、温度变化、风速等也会对特高压架空输电线路的输电效率产生影响，如恶劣天气条件和大风可能会导致线路的绝缘损坏和导线弯曲，进而降低输电效率。[2]

（三）张力放线施工技术的概念及特点

张力放线施工技术是指在建设架空输电线路过程中，通过对导线施加张力并调整线路的几何形状，使之符合设计要求的一种施工方法，该技术包括两个主要步骤：根据设计要求计算和确定导线的张力，然后在施工现场通过张力调整线路的高度、水平位置和竖直性。张力放线施工技术可以精确地调整导线的张力，通过计算和测量，可以确定每根导线的张力大小，并根据设计要求进行调整，使导线保持正确的张力状态，确保导线的安全运行，且通过正确施加张力，还可减小导线的摆动，降低线路受风、地震等外界影响的风险，保证线路的稳定运行，提高输电可靠性。此外，张力放线施工技术还可减少人工施工强度和时间，采用仔细计算、精确调整导线张力的方法，可减少调整的次数和浪费的资源，降低施工成本，且能够同时调整多条导线，提高施工效率，保持线路的正常运行。

（三）特高压架空输电线路中张力放线的计算过程

在特高压架空输电线路中的张力放线计算中，首先需要获取线路的相关参数，包括线路长度、导线类型、截面积、材料特性、温度、风速、气象条件等，并根据线路的特点和要求，选择合适的张力计算方法，并综合考虑线路的拉伸、扭转、弯曲等效应，以及外部荷载的影响。常用的方法包括等张力法、悬挂荷载法、等间距法、平衡法等：

（1）等张力法（Tension Method）：

其中，P为导线的总拉力（N/m），W为导线的总悬挂荷载（N/m），g为重力加速度（m/s^2），α、β、γ为各种参数的系数；

（2）悬挂荷载法（Sagging Tension Method）：

其中，P为导线的水平拉力（N/m），W为导线的纵向悬挂荷载（N/m），F为导线的垂直悬挂荷载（N/m）；

（3）平衡法（Balancing Method）：

其中，H为导线的水平力（N/m），V为导线的垂直力（N/m）。

此外，除了计算导线的张力，还需要计算杆塔的荷载，根据张力计算结果，结合杆塔的结构和材料特性，计算杆塔的受力情况，确保杆塔的安全稳定，并根据张力计算结果，以及输电线路的实际情况进行张力调整和优化，如调整导线的下垂量和距离，调整杆塔的高度和斜率，以达到线路的设计要求。最后，根据张力计算结果和优化调整，设计张力放线方案，包括确定导线的起始点和终点坐标，控制张力和下垂量的值，选择张力放线设备和工艺等。[3]

二、特高压架空输电线路张力放线施工技术的应用措施

（一）细化张力计算与控制

在进行特高压架空输电线路张力放线施工之前，首先应根据线路设计要求、导线特性、跨越距离和气象条件等因素，计算出导线应具备的合理张力数值，充分考虑导线的安全性、机械强度和耐风振能力，并遵循相关的国家标准和规范。同时，根据导线的类型和规格，选择适合的张力计进行实时监测和控制，张力计通常采用应变式或压电式传感器，能够准确测量导线的张力，并输出相应的信号。其次，在放线施工过程中，需使用张力计进行实时监测和调整，保持导线张力处于预定的合理范围内，一般是将张力计安装在导线的相应位置，并通过电缆或无线方式将张力计的信号传输到监控中心，监控人员需根据实时数据，调整放线速度或采取其他措施，控制导线的张力。控制特高压架空输电线路的张力范围要考虑线路的安全性和稳定性，并根据导线的最大设计张力和最小设计张力，以及线路参数进行计算，以下是具体的计算方法：

（1）最大设计张力计算公式：

其中，T_max为最大设计张力，A为导线的抗拉强度系数，P为导线的设计强度。

（2）最小设计张力计算公式：

其中，T_min为最小设计张力，W为每米导线的重量，L为导线跨越的距离。

（3）合理控制张力范围公式：

其中，T为实际张力，T_min为最小设计张力，T_max为最大设计张力。

此外，还需根据架空输电线路的实际情况，进行张力的调整，如果导线的张力偏大，可适当降低放线速度或改变放线方法，以减少张力；如果导线的张力偏小，可选择增加放线速度或调整绞距等参数，以增加张力，且调整张力时还应考虑导线的稳定性和振动特性，保证线路的正常运行[4]。

（二）张力放线全过程的综合管理

在张力放线的过程中，应基于上述的张力计算和控制，选择和使用适当的张力放线设备，包括张力放线机、张力传感器、张力调节装置等，以确保张力放线全过程的效率和安全。同时，在特高压架空输电线路张力放线的过程中，还需正确搭设线杆，即选择合适的线杆类型和规格、线杆的布置和设置、线杆的固定和调整等，并掌握线杆的搭设技术，确保线杆的稳定性和合理性。其次，在张力放线过程中，需精确布置线路和安装导线，包括确定导线的正确位置、调整导线的水平度和垂直度、按照设计要求进行导线的固定等，并掌握正确的线路布置和导线安装技术，确保导线的安全性和可靠性。此外，还需进行必要的张力调整和校验，通过使用专业的张力计和张力调节装置，对导线进行张力的精确调整，并进行张力校验和确认，保证线路张力的准确性和稳定性。最后，在特高压架空输电线路张力放线过程中，还需特别重视安全防护和事故预防工作，包括正确使用个人防护装备、遵守安全操作规程、制定详细的工作计划和应急预案等，以确保施工过程的安全和顺利进行，减少事故的发生。

（三）积极利用无人机技术

在特高压架空输电线路的张力放线施工中，可利用无人机技术实施张力放线，提高项目施工的安全性。例如，可使用无人机搭载张力传感器，对线路上的张力进行实时监测，对不同线路段的张力进行测量，帮助施工人员了解张力的分布情况，并根据测量结果进行调整。同时，无人机可搭载摄像设备，通过航拍方式实时传输图像，施工人员可在操作中心观察无人机传输的图像，并在放线过程中根据图像指引进行放线，确保线路的走向和放线位置的准确性。此外，无人机还可飞行到特定跳线的上方，通过摄像设备对短路跳线的连接情况进行检查，有效排除跳线连接不良等问题，提高线路的可用性和稳定性。最后，无人机可以全方位地对特高压架空输电线路进行巡视监测，通过无人机对线路的巡视，可以及时发现线路上的隐患，减少维修成本和风险。

（四）加强BIM技术在张力放线过程中的应用

BIM（Building Information Modeling）技术是一种基于数字化建模的综合性建筑设计和管理方法，主要通过在数字化环境中创建、组织和共享建筑相关数据，实现对建筑项目全生命周期的管理和协作。在特高压架空输电线路张力放线的过程中，应积极利用BIM技术，在设计阶段就对特高压架空输电线路进行三维建模，包括杆塔、绝缘子、导线等元素的准确位置和尺寸信息，并根据BIM模型进行精确的测量和定位，确保导线的精准安装和张力调整，以帮助施工人员在虚拟环境下进行线路的布置和优化，减少设计的失误和冲突。同时，利用BIM模型进行张力分析，通过模拟线路的受力情况，确定合适的张力参数，可以通过软件模拟不同张力情况下的线路应力和变形，及时发现潜在的问题，调整设计方案，减少不必要的返工成本。其次，在BIM模型中添加各种施工相关的元素，如起重机、临时设施、工作平台等，通过碰撞检测工具检测模型中不同元素之间的碰撞情况，并在张力放线过程中检测导线和杆塔之间、导线和起重机之间等可能存在的碰撞问题，确保施工过程的安全性和顺利性。此外，结合施工进度和工期计划，将BIM模型与进度计划进行整合，通过识别并解决不同专业之间的工程协调问题，避免施工过程中的冲突和延期，且可利用BIM模型生成施工可视化图像或动画，为施工人员提供直观的施工指导，并模拟和演示张力放线的整个过程，帮助施工人员更好地理解和执行施工任务，减少错误和失误的发生，提高施工的效率和质量。

（五）加强物联网技术的应用

物联网技术是将各种设备、传感器和其他物体通过互联网连接起来，使它们能够相互通信和交互，在特高压架空输电线路中的张力放线施工中，加强物联网技术的应用，可有效提高施工效率和保障线路的安全运行。在特高压架空输电线路上安装各种传感器，如张力传感器、温度传感器、湿度传感器等，用于实时监测线路的相关参数，并通过物联网技术将采集到的数据实时传输到数据中心，以便后续数据分析和决策。其次，对已收集到的数据进行分析和处理，发现线路中存在的问题，并提前预警，例如，当张力超过设定的安全范围时，系统将自动发出警报或触发其他安全保护机制，以防止线路断裂或其他事故的发生。此外，还可利用物联网技术实现对特高压架空输电线路的远程监控和控制，通过远程终端设备，如智能手机或平板电脑，施工人员可以实时查看线路的实时监测数据、视频图像等，以便及时掌握线路的状态并采取必要的措施。最后，基于物联网技术，施工人员可通过终端设备与其他相关人员进行实时沟通和协调，共享数据和信息，提高施工过程中的管理和效率。

结语

综上所述，在特高压架空输电线路张力放线施工技术的应用过程中，需充分利用现代化先进技术，加强张力计算与控制，利用无人机技术进行实时数据采集，加强BIM技术和物联网技术在张力放线、运维检修全过程中的应用，并定期进行缺陷AI识别，及时发现输电线路中存在的问题。然而，在实际施工应用的过程中，仍存在一些挑战和问题，还需进一步研究和改进，以满足日益增长的电力需求，持续优化特高压架空输电线路的建设和运维，不断推动电力系统的现代化进程。