對1250?mm2級大截面導線展放滑車懸掛方式的研究

王東陽

摘 要：靈州-紹興±800 kV特高壓直流輸電線路工程采用了兩極6×JL1X1/G2A-1250/100及6×JL1/G2A-1250/100鋼芯鋁絞線，這是1250 mm2級大截面導線在我國特高壓直流輸電線路工程上的首次應用，導線外徑及計算重量大，張力放線對施工機具的性能要求高，滑車懸掛方式的選擇，對工程進度及施工質量有重要影響。該文結合工程特點，對滑車懸掛方式了分析，并簡述了滑車掛具的設計和計算過程。

關鍵詞：1250 mm2 大截面導線 3×（一牽2） 張力放線 滑車掛架

中圖分類號：TM752 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（a）-0107-02

1 工程概況及滑車選定

1.1 工程概況

靈州-紹興±800 kV高壓直流輸電線路工程，是1250 mm2級大截面導線在特高壓直流輸電線路上的首次應用，在該工程陜1標段中，導線按氣象區段分別采用兩極6×JL1X1/G2A-1250/100或6×JL1/G2A-1250/100鋼芯鋁絞線，每極導線六分裂，正六邊型布置，分裂間距500 mm，參數見表1。

1.2 導線放線滑車

導線放線滑車的輪槽底徑D、輪槽傾斜角β、輪槽底部半徑R、輪槽深度S等尺寸應滿足《架空輸電線路放線滑車》的規定。

該工程導線實際最大垂直檔距1137 m，導線垂直荷載，即滑車允許承載力應滿足：

其中Wd（kg/m）為導線的計算單位質量

且滑車輪徑應滿足：

導線放線滑車選用SHD-3NJ-1000/120（槽底直徑Φ1000 mm）尼龍掛膠，額定荷載為120kN的三輪導線放線滑車。

另按照國家電網公司直流建設部要求，轉角度數大于40°或垂直檔距大于1000 m的鐵塔需懸掛加強型滑車，加強型滑車同普通滑車區別主要有：（1）加強型滑車兩側槽鋼支架使用16#槽鋼，普通型使用12#槽鋼；（2）加強型滑車鋼絲繩輪使用鋼輪，普通型使用尼龍輪。

2 滑車掛架的研制

2.1 滑車懸掛方式分析

采用3×（1牽2）方式展放導線時，由于直線塔每極需懸掛3個三輪放線滑車，掛雙滑車時每極需懸掛6個三輪放線滑車，懸掛多滑車時，通常有以下兩種方式：（1）定制專用拉桿，配合卸扣進行單個滑車懸掛；（2）通過定長鋼絲繩套，配合手扳葫蘆進行單個滑車懸掛。

在使用以上兩種方法緊線時，將會出現以下問題：（1）施工效率差：懸掛鋼絲繩時，需通過多個配套工具調整滑車高度，使其保持一致，使滑車懸掛時間大幅延長，且不便于緊線施工；（2）施工難度大：使用鋼絲繩套懸掛滑車時，在架線施工過程中，滑車易晃動，導致走板偏離、導線鞭擊等事故；（3）弧垂控制難：使用鋼絲繩套懸掛滑車時，由于風力會影響各滑車高度，調整子導線弧垂時，難以使各弧垂保持一致。

由于以上幾點問題，我們研制了專用滑車掛架，將3個3輪滑車同時懸掛于同一構架上，使得滑車高度一致，可減小滑車懸掛施工難度，并有效提高施工效率。

2.2 掛架結構特點

掛架主要結構采用厚度為16 mm的Q345鋼板，下部采用160×16鋼板及小三角板焊接補強，各滑車掛點及螺栓連接處均焊接圓形鋼板補強。經檢驗，各滑車掛點保持130 kN的荷載時，滑車整體及掛點無形變，而滑車所受最大荷載為95.6 kN，且各滑車架體間最小間距為286 mm，可滿足施工需求。

2.3 掛架受力分析

2.3.1 荷載分析

根據電力行業標準（DL/T 875一2004）第4.4.1：“最大工作載荷對應的屈服安全系數一般應不小于1.75。”對各點荷載乘以安全系數1.75，可得各點荷載設計值如下：

A、B、C點：100kN×1.75=175kN；

結構自重：10kN×1.75=17.5kN。

對橫梁簡化并做受力分析如圖1所示。

對左邊進行受力分析可得：=231.5kN；=151.6kN；=301.1kN；=192.5kN。

2.3.2 對A、B、C、O四點螺栓進行抗剪驗算

（1）

普通螺栓：

根據Q345鋼材抗拉強度標準值和抗拉強度設計值的比值可以求出Q345鋼材抗力分項系數。

由8.8級螺栓抗剪強度設計值=320MPa和材料的抗力分項系數的乘積，可得8.8級螺栓抗剪強度標準值=350MPa。

由公式（1）得A，B，C螺栓能承受的剪力

=494.8kN

>301.1kN

O螺栓能承受的剪力

=836.2kN

>192.5kN

可見當螺栓抗剪強度采用標準值驗算時各螺栓的抗剪強度滿足設計要求。

2.3.3 對A、B、C、O四點的孔壁承壓驗算

孔壁承壓值：

（2）

當驗算角鋼和三角聯板孔壁承壓時根據鋼材的抗力分項系數和螺栓的承壓強度設計值=510MPa的乘積，可推得螺栓的承壓強度標準值=560MPa。

由公式（2）得A，B，C點孔壁承壓值為

=30×28×560=470 kN

>301.1kN

O點聯板孔壁承壓值：

=39×32×560=698 kN

>192.5kN

可見當螺栓承壓值按標準值驗算時聯板各孔壁承壓能力滿足要求。

當驗算O點金具孔壁承壓時，螺栓的承壓強度標準值=445.5MPa。

由公式（2）得O點金具孔壁承壓值

=39×32×445.5=555.9kN

>192.5kN

可見當螺栓承壓值按標準值驗算時金具孔壁承壓能力滿足要求。

2.3.4 對聯板薄弱截面（孔O處截面）進行強度校核

O處正截面應力：

==

84.8MPa<=345MPa

可見按鋼材強度標準值對薄弱截面進行驗算時滿足要求。

2.3.5 聯板和角鋼的焊縫強度驗算

軸心受力的對接焊縫計算公式：

=

=9.72sMPa≤

由規范知E50對接焊縫的設計值=310Mpa，可見焊縫強度滿足焊縫設計強度要求。

2.3.6 聯桿強度驗算

聯桿拉伸強度：

F=/S=（231.5/2）/（70×14）=118.11Mpa

<=345MPa

可見聯桿拉伸強度驗算滿足要求。

2.3.7 B點撓度驗算

此處采用荷載的標準值對B點進行撓度驗算。

根據虛功原理，對組合結構進行位移計算：

（3）

式中：

E為鋼材彈性模量，取206GPa

當考慮角鋼及三角聯板剛度時（計算結果偏于保守）根據上式可得A點撓度Δ=2.5 mm（由于橫梁高跨比較小，未考慮剪切變形引起的位移）。

2.3.8 角鋼鋼梁強度驗算

由于角鋼鋼梁自重相對較小，此處在不考慮鋼梁自重的條件下可得角鋼鋼梁的彎矩圖如圖2所示。

梁單向彎曲時正應力計算公式為：

≤f （4）

式中：

為截面的塑性發展系數，由于該結構體系主要受動荷載，所以取=1。

在此分別對彎矩最大處B截面、角鋼C端截面進行強度驗算。由公式可得各個面積對形心軸的慣性矩，又由于截面各部分對截面形心軸的慣性矩的和即為截面的慣性矩，可得各點的慣性矩如下：

B截面的慣性矩：

=688.81+450+37.57×4.482+24×7.002=3068.8 cm4

凈截面模量：

=3068.8/14.50=211 cm3

H截面的慣性矩：

=688.81cm4

凈截面模量：

=173.1cm3

由公式（4）可得B、H截面的最大應力值：

=9.625×107/（211×2×103）=227MPa

=4.8125×107/（173.1×2×103）=139MPa

可見B、H截面的強度滿足設計要求。

2.3.9 角鋼鋼梁整體穩定性驗算

此處僅對C截面進行梁的整體穩定性分析作為參考之用

梁的整體穩定計算：

=9.625×107/（1×211×2×103）=227MPa

式中取=200cm，=7.06cm；=1.02>1，取=1。

由此可見，角鋼鋼梁滿足整體穩定性的要求。

3 滑車掛架的應用

存在下列情況之一時，應懸掛雙放線滑車：（1）垂直荷載超過滑車的最大額定工作荷載時；（2）接續管及接續管保護套過滑車時的荷載超過其允許荷載（通過試驗確定），可能造成接續管彎曲時；（3）放線張力正常后，導線在放線滑車上的包絡角超過30°時。

3.1 直線塔滑車懸掛

直線塔懸掛單滑車時，采用專用滑車掛架進行連接：單絕緣子串懸掛滑車時，由絕緣串子下方的懸垂聯板通過專用滑車掛架與3只三輪滑車相連，如圖3所示。

3.2 耐張塔滑車懸掛

耐張塔每極懸掛3組三輪放線滑車，滑車通過卸扣及Ф24mm鋼絲繩套懸掛于橫擔施工專用孔上。需懸掛雙滑車的，兩滑車之間用兩根100×8×3.5m槽鋼連接固定，并按規范設置預偏。耐張塔雙放線滑車的懸掛，見圖4。

4 結語

為更好的控制施工質量，提高導線展放效率，我們新研制了滑車專用掛架，為1250 mm2級大截面導線展放提供了有利保障，平均減少附件安裝工時0.8d/基，可安全、優質、高效地進行大截面導線展放施工，平均有效工效可達1.2km/d。

參考文獻

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