鐵塔簡易傾斜測量儀研討

摘要：在輸電線路運(yùn)行維護(hù)中，桿塔傾斜對線路運(yùn)行的危害非常大，特別在大風(fēng)、覆冰等惡劣天氣時(shí)，極有可能發(fā)生倒塔、斷線的故障。全站儀、經(jīng)緯儀等儀器是目前測量傾斜的常用方法，但是在比較特殊的地段，由于無法對儀器進(jìn)行找平時(shí)或安裝時(shí)，測量工作將無法開展，本文提出了一種簡易的鐵塔傾斜測量儀，能夠較容易的測量處傾斜值，對輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行意義非常重大。

關(guān)鍵詞：傾斜;測量儀;鐵塔

概述

隨著電網(wǎng)運(yùn)行逐步向智能化的經(jīng)營模式轉(zhuǎn)變，電力線路鐵塔傾斜的危害越來越嚴(yán)重，如何做好鐵塔傾斜的測量工作，及時(shí)對高壓輸電線路鐵塔的傾斜狀態(tài)提供數(shù)據(jù)型研究，便于我們采取一定的措施成為當(dāng)前需要探討和深入研究的課題。

一、鐵塔傾斜測量目的

線路投運(yùn)前，隨竣工驗(yàn)收一起對桿塔傾斜進(jìn)行測量，測量重點(diǎn)是終端塔、耐張塔、采空區(qū)桿塔等。可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)桿塔傾斜存在的缺陷，讓施工方及時(shí)處理，確保線路投運(yùn)后的安全可靠運(yùn)行。

線路投運(yùn)后，當(dāng)發(fā)生滑坡、沉陷等地質(zhì)災(zāi)害或外力破壞時(shí)，對桿塔進(jìn)行傾斜測量，可以為事故分析提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，也可以為采取臨時(shí)措施和永久措施提供判斷的依據(jù)。

二、桿塔傾斜測的因素

目前影響高壓輸電線路桿塔傾斜的因素主要有以下幾個(gè)方面：

1、人為外力破壞桿塔。近年來隨著金屬材料的上漲，不法分子大量偷盜電力鐵塔塔材、斜拉線、導(dǎo)線等線路設(shè)備，導(dǎo)致桿塔傾倒使輸電線路發(fā)生跳閘故障或倒塔斷線事故。

2、惡劣天氣危害電力設(shè)施安全。如：2007年底的冰災(zāi)讓人們重新認(rèn)識(shí)了覆冰對于輸電線路的危害性，大量的覆冰導(dǎo)致導(dǎo)線壓斷、桿塔傾倒。

3、安全距離不足和野蠻施工造成事故。施工現(xiàn)場塔吊、車輛等設(shè)備穿越城區(qū)、施工區(qū)域的架空線路安全距離不夠標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)重影響架空線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4、樹木生長接近或者超過導(dǎo)線。導(dǎo)致導(dǎo)線壓斷或短路，進(jìn)一步造成桿塔傾斜，嚴(yán)重影響了輸電線路的安全。

5、桿塔周圍挖沙石、取土、采礦等工作。一旦有這樣的情況出現(xiàn)，就有可能影響桿塔基礎(chǔ)的穩(wěn)定，特別是采空區(qū)，極易造成桿塔傾斜。

三、簡易測量儀制作

將一根長為10米以上的柔軟透明塑料管分1m長劃印，即O與之間長度為10米，共分為10段。將水或者任意一種液體灌入這個(gè)塑料管中，找平即O與相平，然后在一側(cè)的最后一個(gè)1米段標(biāo)出正負(fù)刻度值，每一小格為1毫米。準(zhǔn)備兩個(gè)堵頭，但是在使用這種測量儀時(shí)，必須打開。如圖1：

四、簡易測量儀原理及使用方法

1. 線路方向和基礎(chǔ)編號(hào)的規(guī)定

在實(shí)際線路運(yùn)行中，為了能夠更加清楚明確的描述缺陷或者安全的檢修線路，我們一般規(guī)定：面向大號(hào)側(cè)，從左側(cè)開始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為A、B、C、D。順線路方向左側(cè)為AB面、右側(cè)為CD面;垂直線路方向小號(hào)側(cè)為AD面、大號(hào)側(cè)為BC面。如圖2：

1. 順線路傾斜測量

以A腿為基準(zhǔn)，將測量儀拽直，選取適宜的1米段，即可測出鐵塔的根開即AB長度為，將測量儀一側(cè)同基礎(chǔ)1米以上水平材相平，另一側(cè)O與B腿基礎(chǔ)1米以上水平材相平，通過觀看液面的高度比較查看刻度值，記錄差值，當(dāng)等于0時(shí)，則認(rèn)為鐵塔順線路沒有傾斜。

查閱相關(guān)資料，假設(shè)鐵塔高度為H。以AB垂直于地面為一個(gè)平面，AB的中點(diǎn)與鐵塔頂端中心延長的連線為直角三角形的一個(gè)直角邊，AB的中點(diǎn)與B基礎(chǔ)的連線為另一個(gè)直角邊，鐵塔頂端中心延長點(diǎn)與B基礎(chǔ)的連線為直角三角形的斜邊，當(dāng)鐵塔傾斜后，通過對比可畫出簡易三角形模型。

如圖3：

通過計(jì)算，鐵塔順線路傾斜角：

鐵塔順線路傾斜值近似為：同理，以任意一個(gè)腿為基準(zhǔn)，與其像對應(yīng)順線路方向?yàn)榱硪粋?cè)，即可測出鐵塔順線路傾斜值。

1. 橫線路傾斜測量

以A腿為基準(zhǔn)，將測量儀拽直，選取適宜的1米段，即可測出鐵塔的根開即AD長度為，將測量儀一側(cè)同基礎(chǔ)1米以上水平材相平，另一側(cè)O與D腿基礎(chǔ)1米以上水平材相平，通過觀看液面的高度比較查看刻度值，記錄差值，當(dāng)等于0時(shí)，則認(rèn)為鐵塔橫線路沒有傾斜。

查閱相關(guān)資料，假設(shè)鐵塔高度為H。以AD垂直于地面為一個(gè)平面，AD的中點(diǎn)與鐵塔頂端中心延長的連線為直角三角形的一個(gè)直角邊，AD的中點(diǎn)與D基礎(chǔ)的連線為另一個(gè)直角邊，鐵塔頂端中心延長點(diǎn)與D基礎(chǔ)的連線為直角三角形的斜邊，當(dāng)鐵塔傾斜后，通過對比可畫出簡易三角形模型。

如圖4：

通過計(jì)算，鐵塔橫線路傾斜角：

鐵塔橫線路傾斜值近似為：

同理，以任意一個(gè)腿為基準(zhǔn)，與其相對應(yīng)橫線路方向?yàn)榱硪粋?cè)，即可測出鐵塔橫線路方向傾斜值。

4、以A腿為基準(zhǔn)，將測量儀拽直，選取適宜的1米段，即可測出鐵塔的對角線根開即AC長度為，將測量儀一側(cè)同基礎(chǔ)1米以上水平材相平，另一側(cè)O與C腿基礎(chǔ)1米以上水平材相平，通過觀看液面的高度比較查看刻度值，記錄差值，當(dāng)等于0時(shí)，則認(rèn)為鐵塔沒有傾斜。

查閱相關(guān)資料，假設(shè)鐵塔高度為H。以AC的中點(diǎn)與鐵塔頂端中心的連線為直角三角形的一個(gè)直角邊，AC的中點(diǎn)與C基礎(chǔ)的連線為另一個(gè)直角邊，鐵塔頂端中心與C基礎(chǔ)的連線為直角三角形的斜邊，當(dāng)鐵塔傾斜后，通過對比可畫出簡易三角形模型。

如圖5：

通過計(jì)算，鐵塔綜合傾斜角：

鐵塔綜合傾斜值近似為：

同理，以任意一個(gè)腿為基準(zhǔn)，與其相對應(yīng)對角線為另一側(cè)，即可測出鐵塔綜合傾斜值。

5、鐵塔傾斜缺陷及方向的判定

1）缺陷判定

《架空輸電線路運(yùn)行規(guī)程》中規(guī)定，50米及以上高度的鐵塔，傾斜度不得超過0.5%，即≤0.005H或者≤0.005H，當(dāng)>0.005H或者>0.005H時(shí)，即認(rèn)為桿塔傾斜;50米以下高度的鐵塔，傾斜度不得超過1.0%，即≤0.01H或者≤0.01H，當(dāng)>0.01H或者>0.01H時(shí)，即認(rèn)為桿塔傾斜。

2）順線路傾斜

以小號(hào)側(cè)A腿或D腿為基準(zhǔn)，當(dāng)Y值為正值時(shí)，證明線路向大號(hào)側(cè)傾斜;當(dāng)Y值為負(fù)值時(shí)，證明線路向小號(hào)側(cè)傾斜。同理，以大號(hào)側(cè)B腿或C腿為基準(zhǔn)，當(dāng)Y值為正值時(shí)，證明線路向小號(hào)側(cè)傾斜;當(dāng)Y值為負(fù)值時(shí)，證明線路向大號(hào)側(cè)傾斜。

3）橫線路傾斜

以左側(cè)A腿或B腿為基準(zhǔn)，當(dāng)X值為正值時(shí)，證明線路向右側(cè)傾斜;當(dāng)X值為負(fù)值時(shí)，證明線路向左側(cè)傾斜。同理，以右側(cè)C腿或D腿為基準(zhǔn)，當(dāng)X值為正值時(shí)，證明線路向左側(cè)傾斜;當(dāng)X值為負(fù)值時(shí)，證明線路向右側(cè)傾斜。

4）綜合傾斜

如果橫線路和順線路都存在傾斜缺陷時(shí)，就需計(jì)算鐵塔總傾斜值：

其中鐵塔塔橫線路傾斜值X和順線路傾斜值Y，如圖6：

S與以對角線為平面測量的傾斜值應(yīng)一致。

五、簡易測量儀的實(shí)際應(yīng)用

1、測量儀的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：制作方式簡單，成本較低，操作方便，適宜任意一種地形使用。

缺點(diǎn)：僅適用于大板基礎(chǔ)的鐵塔或水泥桿橫線路方向傾斜，精確度低，只能達(dá)到毫米級。

1. 實(shí)際案例

某年某月某日，某某單位在輸電線路巡視中發(fā)現(xiàn)220千伏某某線44號(hào)轉(zhuǎn)角塔發(fā)生傾斜，導(dǎo)致43號(hào)、45號(hào)直線塔絕緣子傾斜，導(dǎo)、地線應(yīng)力增大，弧垂減小。

發(fā)現(xiàn)這種情況以后，由于44號(hào)地處孤山頭，無法架設(shè)儀器，該單位立即使用簡易測量儀。經(jīng)實(shí)地測量，以D腿為基準(zhǔn)，基礎(chǔ)根開AD為7775mm，BD為10660mm，CD為7730mm;與A腿的差值為160mm，與B腿的差值為410mm，與C腿的差值為255mm，

鐵塔高度為33.5m，通過計(jì)算，該塔順線路向大號(hào)側(cè)傾斜值為1379.96mm，橫線路向左側(cè)傾斜值為2215.15mm，綜合傾斜值為2584.57mm。

通過對比，計(jì)算值和實(shí)測值一致，充分驗(yàn)證了測量儀的測量原理，判定44號(hào)向左前側(cè)傾斜2.6m，為避免導(dǎo)、地線因氣溫下降、應(yīng)力急劇增加發(fā)生斷線事故，該單位立即對44號(hào)塔導(dǎo)、地線的應(yīng)力進(jìn)行釋放，并把43號(hào)、45號(hào)塔的導(dǎo)線和地線的線夾及時(shí)進(jìn)行了糾偏處理，有效的避免了一場事故的發(fā)生。

六、結(jié)束語

供電部門保障供電的質(zhì)量穩(wěn)定性、可靠性隨著電力設(shè)備智能升級改造要求是越來越高，因此減少因桿塔傾斜而引發(fā)的事故，優(yōu)化桿塔傾斜測量方式勢在必行，杜絕事故的誘發(fā)點(diǎn)是輸電線路運(yùn)行工作的重中之重，只有這樣，才可以避免事故的發(fā)生，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。