浅谈无跨越架跨越高压电力线封网承力索受力计算方法

汪新伟 翟宗亮 孙志恒

（甘肃送变电工程有限公司，甘肃兰州 730070）

0 引言

内蒙古山能盛鲁上海庙电厂送出工程在NA59—NA60跨越220 kV芒红线，该被跨220 kV芒红线地线高度34 m，若采用传统搭设钢管跨越架保护高压电力线，由于被跨电力线高度高，跨越架搭设难度大，安全风险高。因此，采用在塔上悬挂临时横担，在临时横担上悬挂滑车，在滑车里设置承力索，在承力索上封网保护高压电力线的施工方法更加简单，安全风险也相对较小。但使用这种方法进行跨越封网需要合理选择迪尼玛承力索的规格，承力索的受力计算就显得尤为重要。采用文献[1]方法计算复杂，计算难度极大，因此寻求更简单的计算方法迫在眉睫。

1 工程跨越概况

内蒙古山能盛鲁上海庙电厂送出工程导线为4×JL/G1A-400/35钢芯铝绞线，本工程在NA59—NA60跨越同塔双回220 kV芒红线Ⅰ、Ⅱ回电力线，跨越处参数一览表如表1所示。

表1 NA59—NA60跨越220 kV芒红线Ⅰ、Ⅱ回参数一览表

2 承力索规格假设

无跨越架不停电封网跨越用的承力索主要为迪尼玛绳，根据电压等级及子导线根数不同，跨越封网承力索采用的迪尼玛绳主要有ϕ16、ϕ18、ϕ20、ϕ22等规格。内蒙古山能盛鲁上海庙电厂送出工程线路电压等级为500 kV，子导线数量为4根，根据多年现场跨越施工经验，初步假设选择ϕ18迪尼玛绳作为承力索。

3 封网参数确定

（1）根据表1及现场跨越情况，被跨越220 kV芒红线封网方式采取在建线路三相导线在跨越处皆单相封网，封网宽度为：

式中：B为封网宽度；W4（10）为在建线路导线在安装气象条件下的单位长度风压；m为跨越架至新建线路邻近杆塔的水平距离；l为跨越档的档距；H为导线展放时导线的水平张力；λ为新建线路跨越档两端的铁塔放线滑车挂具长度；ω为在建线路导线的单位长度重量；b为绝缘网所遮护的同相子导线间在横线路方向的最大水平距离；k为风载体型系数，取1.1；d为导线直径。

经计算后确定封网宽度为6 m。

绝缘网长度为：

式中：lw为绝缘网长度；n为被跨芒红线两边导线水平距离；α为交叉跨越角；lb为绝缘网单侧伸出被跨电力线保护长度。

经计算封网长度取33 m。

封网材料采用每根长度6 m的玻璃钢绝缘杆，共计12根，每根绝缘杆之间距离3 m，绝缘杆与绝缘杆之间用3 m的控制绳连接，绝缘杆利用小滑车、D形环悬挂在间距6 m的两根ϕ18迪尼玛绳上。由于本次重在论述承力索受力计算方法，故落网导线参数及张力放线参数的计算不在此赘述，下文将直接给出计算结果。

（2）临时横担设置在铁塔横担下方8 m处，根据公司现有工器具情况，临时横担选择32 m×500 mm×500 mm钢抱杆，依据文献[2]计算公式计算得NA59—NA60跨越档在导线展放施工时的施工参数如表2所示。

表2 NA59—NA60跨越档导线展放施工参数

（3）封网系统材料及重量如表3所示。

表3 封网系统材料及重量

（4）依据文献[1]、文献[3]计算，事故时落网导线相关参数如表4所示。

表4 事故时落网导线参数

（5）NA59—NA60跨越架俯视图及立面图如图1、图2所示。

图1 NA59—NA60跨越架封网俯视图

图2 NA59—NA60跨越架立面示意图

4 承力索受力计算

4.1 导线展放施工工况承力索受力计算

封网系统总重量为186.92 kg，封网系统由两根承力索承托，每根承力索承受的重量为93.46 kg，承力索自重为0.28 kg/m，ϕ18迪尼玛绳破断拉力为241.4 kN。

依据文献[1]可知安全放线时单根承力索水平张力H1：

式中：a为跨越点与NA59塔之间的距离，a=166 m；l为跨越档档距，l=253 m；fa为跨越点承力索弧垂，fa=9 m；ω0为承力索自重，ω0=0.28 kg/m（2.746 N/m）；β为承力索两悬挂点高差角，β=0°13′35″；Q为集中荷载，Q=93.46 kg（916.56 N）。

计算得H1=8.016 kN，安全系数为30，依据文献[4]承力索受力满足安规要求。

4.2 导线断线事故静载状态时承力索受力计算

承力索架空工况，依据文献[3]架空线状态方程：

式中：E为承力索弹性系数，E=32 000 N/mm2；S为承力索截面积，S=193.81 mm2；H3为事故静载状态时承力索水平张力；Kz1为安全放线时承力索长度增大系数；Kz3为事故状态下承力索长度增大系数。

依据文献[3]：

式中：Q1为安全放线时承力绳集中荷载，Q1=916.56 N；Q3为落网导线静态下单根承力索集中荷载，Q3=3 972.61 N。

根据状态方程：

利用Excel表解单变量方程H3=20 665.1 N，安全系数为11.7，承力索受力满足安规要求。

4.3 导线断线事故动载状态时承力索受力计算

承力索架空工况，依据文献[3]架空线状态方程：

式中：H2为事故动载状态时承力索水平张力；Kz2为事故状态下承力索长度增大系数。

依据文献[3]：

式中：Q2为落网导线冲击状态下单根承力索集中荷载，Q2=7 040.88 N。

根据状态方程：

利用Excel表解单变量方程H2=30 661.6 N，安全系数为7.8，承力索受力满足安规要求。根据安规要求，依据文献[4]承力索安全系数不得小于6，事故动载状态时安全系数为7.8，大于并接近6，故选择ϕ18迪尼玛绳作为承力索刚好合适。

若以上三种工况中任何一种工况下安全系数小于6，或者最小的安全系数过大，则根据计算安全系数的大小，重新合理选择迪尼玛绳规格，重新进行计算，直至选择出最优迪尼玛绳规格。

5 结论

内蒙古山能盛鲁上海庙电厂送出工程无跨越架封网跨越高压电力线承力索计算时，主要采用文献[3]相关理论计算承力索受力，与文献[1]计算方法相比，很大程度降低了计算难度，在实践中验证计算结果能满足工程需求，为今后类似跨越施工提供了参考经验。