輸電線路竣工驗收中弧垂檢查探討

鄭連勇，朱德祎，付以賢

（1.山東電力集團公司檢修公司，山東 濟南 250021；2.山東送變電工程公司，山東 濟南 250022）

0 引言

隨著經濟社會的快速發展，電網承擔的社會責任越來越大。近年來，智能電網迅速發展，對電力設備安全、穩定運行帶來了更高的挑戰，對運檢單位設備管理、運維水平提出了更高的要求。運檢單位對設備進行管理的第一步即是投運前的驗收，為保證輸電線路投運后安全穩定運行，弧垂檢查是輸電線路工程驗收中最為關鍵的環節之一。弧垂值一旦超差，將會給輸電線路的長期安全穩定運行帶來嚴重的安全隱患。

1 弧垂概念

線路工程中，通常將相鄰兩桿塔中心線之間的水平距離稱為檔距。弧垂是指檔距中央架空導地線兩懸掛點連線至導地線之間的垂直距離。任意點的弧垂，是指導地線懸掛曲線在任意點處導地線兩懸掛點連線至導地線之間的垂直距離。工程上所說的弧垂，除了特別指明外，均指檔距中央的弧垂。一般用“f”表示。

在驗收過程中為了能更好的分析弧垂誤差，得到更精確的弧垂觀測值，要弄清楚設計弧垂、施工記錄中的弧垂以及驗收時測量弧垂間的聯系與區別。

設計弧垂。是指設計單位在輸電線路設計時為滿足其長期安全穩定運行而提供的“標準值”。

施工記錄中的弧垂。是指在該觀測檔內，施工單位根據設計單位提供的導線安裝應力曲線，在考慮“初伸長”，采用降溫法觀測以及考慮其他因素之后得出的一個“計算值”，這個計算值即是施工現場弧垂觀測、調整的標準。

所謂初伸長，是指導線初次受拉而應力降低后，導線產生“塑形伸長及蠕變”，導線不可能恢復到原來狀態，所產生的永久性伸長。新架導線的施工，應考慮線材的初伸長、補償線材的初伸長。常用的方法為降溫法，設計技術規程推薦降低數值為：

鋼芯鋁絞線：5～20℃

輕型鋼芯鋁絞線：20～25℃

鋁絞線：20～25℃

加強型鋼芯鋁絞線：15℃

鋼絞線：10℃

驗收過程中的弧垂。是指施工單位依據設計單位提供的標準值，在考慮“初伸長”、“地形”、“溫度”等一系弧垂影響因素之后，經過計算，調整后且距架線有一段時間間隔的“最終值”，這個最終值即是驗收人員用儀器實際觀測的數值［1］。

設計弧垂似一把標尺，為施工和運行單位提供了一個嚴格的標準，施工單位應嚴格按照這個標準進行各種“補償”來控制弧垂符合設計要求，驗收人員也應嚴格按照設計要求認真檢查校核施工過程的弧垂符合度。其三者數值關系為：f施工觀測值＜f設計值≈f驗收觀測值。

2 弧垂變化原因及弧垂量對線路安全的影響

2.1 弧垂變化原因

導線架設至驗收要經歷一段時間，在這期間內，溫差、天氣等不確定因素對導線應力產生的影響是不確定的，并且初伸長在此過程中的釋放量也是一個未知量。

在輸電線路緊線施工中，從弧垂觀測到調整至設計值誤差范圍內進行劃印過程中，導線始終在滑輪中，且并未安裝間隔棒、防振錘等附屬設施。在把導線從滑輪中提出放入線夾后，由于滑輪與線夾結構的不同必然給弧垂造成一定程度的影響。防振錘、間隔棒自身存在一定的質量，它們對導線的垂直力負荷可能會引起導線的塑性變形。

2.2 弧垂量對線路安全的影響

導地線弧垂均過小。導線應力增大，增加了導線本身、金具絕緣子等的機械負荷，使之易受損，縮短壽命；振動幾率增大；容易使桿塔本身因相鄰耐張段之間的不平衡張力產生扭轉、傾斜。

導地線弧垂均過大。導線在陣風的作用下，易發生鞭擊現象，在微氣候條件下更加大了發生舞動的可能；降低了桿塔的有效高度，加大了基建投資，跨越被跨越物時，在高溫、覆冰等重荷載情況下易導致安全距離不足；對狹窄地段和樹木，在風力作用下難以保證風偏水平距離符合要求。

導地線弧垂不一致。若地線弧垂過大，導線弧垂過小或符合設計要求，易發生導地線間安全距離不足，覆冰或特殊天氣狀態下，造成線路跳閘故障；若導線弧垂過大，地線弧垂過小或符合設計要求，易發生地線斷股和導線對地放電的故障；若線路的一側和另一側的弧垂不一致，使桿塔受力不均勻，易發生桿塔扭曲或倒塔的故障。

3 影響弧垂測量的因素

3.1 附件安裝影響

由于施工過程中，弧垂的觀測、調整均是在附件（間隔棒、防振錘等）安裝前完成的，且此時的導線還在滑車內。因而，導線在完成附件安裝后，附件本身的質量對導線產生垂直荷載，引起誤差。其次，把導線從滑車中提起，放入線夾的過程中，由于兩者結構上的不同，必然造成導線懸掛點高度出現誤差。

防振錘、間隔棒雖存在一定質量，然而與導線質量相比，幾乎可以忽略。并且，間隔棒在導線上接近均勻分布，因而不會對導線局部產生較大荷載。另外，線夾和滑輪結構上不同造成的懸掛點誤差相對絕緣子長度而言也很小，不會造成較大誤差。所以附件安裝造成的弧垂誤差相對較小，可以忽略。

3.2 初伸長影響

導線初伸長是施工過程中無法避免的問題，它對弧垂有著直接且較大的影響，導線初伸長大致分為三個過程。第一個過程是導線展放過程中的初伸長，放線過程中，由于導線受到了巨大的張力作用，導致其塑性伸長明顯，釋放量大，可以說此過程是導線第一次的“被迫性”伸長。第二個過程是在導線架設完畢后至投運前，導線在鐵塔的“支撐”作用下，由張力引起的水平荷載及自身重力引起的垂直荷載而產生的“自主性”伸長，這是繼張力放線“被迫”伸長后，導線發生的第二次初伸長大釋放，釋放量已經接近最大值。第三個過程是線路投運后，承載電網負荷的導線在各種自然條件下發生的“自然性”伸長，此過程初伸長與第二過程類似，但是釋放量卻大大減小，它是導線的“最終性”伸長，第二過程的導線伸長在導線架設完畢一周內基本釋放完畢，第三個過程需要幾個月甚至幾年才能完全釋放。通常線路驗收在施工完畢2個月以后進行，所以驗收時進行的弧垂檢查，實際上是第二階段與第三階段之間，此時的初伸長已基本釋放，加之設計、施工單位采取的降溫等各種“補償”，初伸長對弧垂觀測結果影響不明顯。因此，在弧垂觀測中，不再考慮初伸長對觀測結果的影響。

3.3 溫度的影響

氣溫不同，同一檔距導線的弧垂也不相同，不同溫度時，導線長度為l的換算公式為：

式中： ln、lm為狀態 n、m 的導線長度，m；tn、tm為狀態n、m的導線溫度；a為導線的溫度線膨脹系數，1/℃。

導線長度l與弧垂的關系

式中：fn為狀態n的導線弧垂，m。

分別微分（1）（2）式［2］：

可見，溫度每變化1℃則影響弛度達0.034 m。

測量中溫度的變化對測量結果的影響較大，對溫度數據的采集往往通過溫度計現場測量，由于溫度計本身的誤差加之施工方與驗收人員對溫度計的擺放各不相同，“溫差”自然形成，實際表明由于陽光的直接照射，很短時間內，溫度就有3～5℃的變化，測量中會因溫度的不準確而使弧垂大小超差。再者，在驗收時往往以氣溫為參照數據，而依據線溫測量弧垂更為合理。可見，溫度對弧垂觀測的影響明顯且較大。

附件安裝、初伸長對弧垂觀測有著不可避免的影響，但是由于影響結果較小，可以忽略。而溫度帶來的影響卻來的很直接、明顯，因此要特別注意選擇氣溫穩定的時段內進行，否則將會引起較大誤差。

4 弧垂的驗收測量

4.1 測量段選擇

緊線段在5檔及以下時靠近中間選擇一檔；在6～12檔時靠近兩端各選擇一檔；在12檔以上時靠近兩端及中間選擇一檔；觀測檔宜選擇檔距較大和懸掛點高差較小及接近代表檔距的線檔；觀測檔的數量可以根據現場條件適當增加，但不得減少；觀測檔位置應分布比較均勻，相鄰觀測檔距間距不宜超過4個線檔；觀測檔應具代表性，如連續傾斜檔的高處和低處，較高的懸掛點前后兩側，相鄰緊線段的接合處，重要跨越物附近的線檔如大跨越應設觀測檔；宜選擇對鄰近檔檢測范圍較大的塔號作觀測點，不宜選臨近轉角塔的檔作觀測檔［3］。

4.2 驗收測量方法

4.2.1 等長法弧垂檢查

適用范圍。懸點高差h≤10%l，觀測檔檔距小于500 m，地勢較為平坦，便于目測或借助于望遠鏡觀測。

檢查原理。等長法弧垂檢查如圖1所示，觀測視線A1B1與弧垂相切后與對側桿塔相交，交點與對側桿塔懸掛點的垂直距離為b，則實測弧垂值

圖1 等長法弧垂檢查示意圖

檢查步驟。根據當前的環境溫度和檢查檔的檔距，在弧垂曲線表上查出對應的弧垂值fg，在檢查檔一側桿塔上從懸掛點向下垂直測量理論弧垂值fg，綁弧垂板。觀測人員透過弧垂板，視線A1B1與弧垂相切后，與對側桿塔相交，測量對側桿塔懸掛點至相交點的垂直距離b。按式（3）計算出實測弧垂值fs，就可以與理論弧垂值fg進行誤差對比，判斷弧垂是否合格。

4.2.2 異長法弧垂檢查

適用范圍。懸點高差 10%l＜h≤20%l，弧垂較小，且弧垂最低點不低于兩側桿塔根部連線。

檢查原理。異長法弧垂檢查如圖2所示，一側桿塔懸掛點垂直向下距離為a，觀測視線A1B1與弧垂相切后與對側桿身相交，交點與懸掛點的垂直距離為b，則實測弧垂值

圖2 異長法弧垂檢查示意圖

檢查步驟。在觀測檔一側桿塔從懸掛點向下垂直測量a，綁弧垂板；觀測人員透過弧垂板，視線A1B1與弧垂相切，在與對側桿塔相交，測量交點與對側桿塔懸掛點的垂直距離b；按式（4）計算出實測弧垂值fs，與理論弧垂值fg進行誤差對比，判斷弧垂是否合格。

4.2.3 檔端角度法弧垂檢查

適用范圍。當檢查檔距較大，弧垂較大，架空線懸掛點高差較大時。

檢查原理。檔端角度法弧垂檢查如圖3所示，兩桿塔懸掛點間的高差為h，一側桿塔懸掛點至儀器中心距離為a，儀器與弧垂相切的垂直角為θ，與對側桿塔懸掛點的垂直角為θ1，則實測弧垂值

檢查步驟。將儀器架設在一側桿塔懸掛點的垂直正下方，量出儀器中心線與懸掛點的垂直距離a，實測檢查檔的檔距l；將望遠鏡視線瞄準對側桿塔的懸掛點，記錄此時垂直角為θ1，視線A1B1與架空線弧垂相切，記錄垂直角為θ；按式（5）計算出實測弧垂值fs，與理論弧垂值fg進行誤差對比，判斷弧垂是否合格。

圖3 檔端角度法弧垂檢查示意

5 結語

弧垂檢查在輸電線路竣工驗收中是重點檢查項目，然而由于其受諸多不確定因素影響，在驗收檢查過程中要注意細節，注重數據積累并積極進行對比，將可以避免的誤差因素降低到最小，探討更加簡便、精確的弧垂檢查方法，得到精確數據，正確判定弧垂符合度。

［1］甘鳳林，李光輝.高壓架空輸電線路施工［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［2］郭鐵雄.論架空送電線路弛度測量的精度［J］.電力勘測，1995（3）：25-26.

［3］ 許海濤.架空線弧垂優選檢查方法［J］.湖北電力，2010，34（6）：18-24.