鄰近轉角塔線檔的導線弧垂的研究

武俊義，李乃民，賈　崟

(1. 北京華聯電力工程監理公司，北京　100070；2. 冀北電力有限公司，北京　100053)

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鄰近轉角塔線檔的導線弧垂的研究

武俊義1，李乃民1，賈崟2

(1. 北京華聯電力工程監理公司，北京100070；2. 冀北電力有限公司，北京100053)

摘要：認為在輸電線路張力架線施工中在孤立檔或小耐張段緊線的情況下，根據經驗常采用放松應力進行緊線操作很不科學。提出了絕緣子金具串的重量對導線弧垂有影響。根據聯有耐張絕緣子串的弧垂計算理論，精確分析了一端或兩端分別聯有耐張絕緣子串的弧垂計算和弧垂測控，并給出了工程實例。通過在弧垂計算中考慮絕緣子金具串的影響并在施工緊線操作中嚴加控制，可以使桿塔受力更加合理，消除運行安全隱患。

關鍵詞：輸電線路；鄰近轉角塔線檔；耐張絕緣子串；弧垂計算；弧垂測控

1錦蘇線鄰近轉角塔線線問題

在送電線路架線施工中，施工單位技術人員依據設計提供的架線曲線，算出不同溫度下的緊線弧垂，雖然技術人員考慮了降溫補償塑性伸長和間隔棒對弧垂的影響[1-2]，但是并沒有考慮絕緣子和金具串(簡稱絕緣子串)對架線弧垂的影響，如果絕緣子串的重量折算后自重比載與導線的自重比載接近，則對緊線弧垂沒有影響。如果二者相差較大，如錦屏—蘇南±800 kV架空輸電線路工程(簡稱錦蘇線)川1標，單側單聯絕緣子串數量達七、八十片、絕緣子和金具串長度達20余米、總重量達1噸左右[3]，就不能忽略絕緣子串對弧垂的影響。使用沒有考慮絕緣子串重量得到的弧垂作為緊線弧垂依據，那么導線最低點應力會比考慮絕緣子串后的應力大，結果桿塔兩側受到持續不平衡張力，超過桿塔的耐受極限，就很有可能發生事故。這一隱患在竣工驗收時可能不會立即顯示，但桿塔長期在不平衡張力下運行，受到稍微惡劣環境的影響就可能發生嚴重的倒塔斷線事故，應引起高度重視。

《±800 kV架空輸電線路張力架線施工工藝導則》(Q/GDW 1260—2014)中對弧垂觀測檔有一條規定如下：不宜選鄰近轉角塔的線檔作觀測檔。本文研究的是必須在鄰近轉角塔線檔作弧垂觀測檔的情況。

錦蘇線川1標段在緊線過程中涉及到許多檔必須選擇鄰近轉角塔的線檔作觀測檔，有以下幾種情況：(1)線檔兩端均為轉角塔；(2)小型的耐張段，塔型分布為轉角塔—直線塔—轉角塔；(3)耐張段有直線檔，但檔距較小不滿足作觀測檔的條件。針對以上三種情況，羅列代表性桿塔數據件表1。

表1　錦蘇工程符合條件的代表性見塔明細

《±800kV架空輸電線路張力架線施工工藝導則》中作如此規定，有一部分原因是考慮到耐張塔絕緣子重量會影響導線弧垂。如果施工中按沒有絕緣子重量影響的弧垂值進行了緊線，那么勢必導致竣工弧垂較設計值偏小，致使導線應力變大，桿塔兩側受到不平衡張力，存在安全隱患。如果碰到此檔檔距較小，極有可能導致倒塔斷線事故的發生。在了解了此種情況之后，可以得出以下結論，在鄰近耐張塔的線檔進行緊線操作是可以的，只要選擇合適的施工弧垂即可。此施工弧垂應該是考慮了絕緣子串重量對導線弧垂增大的影響。那么絕緣子串重量對導線弧垂增大多少，需進行定量計算。

2計算原理

架空導線是通過耐張絕緣子串錨掛在耐張型桿塔上工作的，耐張絕緣子串的單位長度自重力較導線的單位長度自重力要大很多，故對于聯有耐張絕緣子串的架空導線，實際是具有兩種不同均布荷載的線索。這種架空懸線的弧垂、線長與張力間的變化規律和只有單個均布荷載的架空導線的弧垂、線長、與張力間的變化規律不同，對于孤立檔或線檔數目極小的短連續檔，這種差異則較為顯著[4]。

2.1一端懸掛點聯有耐張絕緣子串

假設B聯有耐張絕緣子串，AOB為架空懸線，其最低點為O。平行于AB連線作切線CD，切架空懸線于S點(見圖1)，則有關計算公式如下：

圖1　一端懸掛點聯有耐張絕緣子串示意圖

(1)

式中w——架空導線單位長度自重力，N/m；

w0——耐張絕緣子串單位長度自重力，N/m；

G0——耐張絕緣子串自重力，N；

λ——耐張絕緣子串長度，m；

H——架空懸線的水平張力，N；

l——線檔的檔距，m；

h——兩懸掛點高差，m；

φ——兩懸掛點高差角；

f0——不計耐張絕緣子串影響的架空導線最大弧垂，m。

架空懸線的最大弧垂(即平行四邊形切點的弧垂)

(2)

檔距中點架空懸線的弧垂

(3)

2.2兩端懸掛點均聯有耐張絕緣子串

對于兩端均聯有耐張絕緣子串的線檔，當懸掛點A較高時，架空懸線的最低點不位于檔距中點，偏向懸掛點B側的水平距離為m；當懸掛點A較低時，架空懸線的最低點偏向A側的水平距離為m(式中取“+”)。同時平行四邊形切點卻位于檔距中點，切點距不受絕緣子串的影響。

架空懸線的最大弧垂(即平行四邊形切點的弧垂，亦即檔距中點的弧垂)為

(4)

3弧垂的測控

線檔內架空導線末端聯以耐張絕緣子串后，沿線各點的弧垂變化規律和不聯耐張絕緣子串的情況不同，因此這種觀測檔的架空懸線弧垂測控公式與無耐張絕緣子串的觀測檔弧垂測控公式不同，現敘述如下。

3.1等長法

方法與未聯耐張絕緣子串的觀測檔弧垂測控的方法相同，需要注意的是以考慮了絕緣串重量影響計算后的弧垂值作為垂直截距a、b值[5]。

一端

(5)

兩端

(6)

3.2檔端角度法

(1)一端懸掛點聯有耐張絕緣子串

以懸掛點B聯有耐張絕緣子串為例(見圖2)，給出計算公式。

圖2　檔端角度法觀測弧垂示意圖

A 、B為觀測檔的兩不等高懸掛點，其中懸掛點B聯有耐張絕緣子串，若經緯儀儀鏡視線A′B′對懸掛點A下垂線的垂直截距選為a，則與架空懸線S點相切的儀鏡視線觀測角θ應等于

(7)

式中θ——儀鏡視線觀測角的要求值(正值為仰角，負值為俯角)；

h——觀測檔兩懸掛點高差(懸掛點A較高時，其前的“±”號只取“-”號，懸掛點A較低時，其前的“±”號只取“+”號)，m。

(2)兩端懸掛點均聯有耐張絕緣子串

A、B為觀測檔的兩不等高懸掛點，并均聯有耐張絕緣子串(如圖2，在A端增加耐張絕緣子串)。若經緯儀儀鏡視線A′B′對懸掛點A下垂線的垂直截距選為a，則與架空懸線S點相切的儀鏡視線觀測角θ應等于

(8)

運用本文理論就可以指導施工操作。

4工程實例

在錦蘇線川1標段中，運用上述理論對本標段所有滿足上述三種情況進行了弧垂操作，從結果來看，考慮了耐張絕緣子串重量后的弧垂較未考慮時大，增大的程度與檔距、高差有密切的關系。通過對幾組數據進行跟蹤對比分析，有無考慮耐張絕緣子情況的弧垂詳見圖3。

圖3　有無考慮絕緣子串重量前后的弧垂差值圖

從圖3可以看出，針對川1標段的絕緣子串，有無考慮絕緣子串重量影響弧垂差值約為1.5 m，這反映了絕緣子串折算后的自重比載與導線的自重比載的一種固有的非線性關系。對于檔距越小，弧垂差值越大。

5結語

鄰近轉角塔線檔的弧垂計算理論很完整，但很多施工技術人員考慮到計算繁瑣，并未將絕緣子串重量考慮在弧垂計算中。常規750kV及以下工程中，絕緣子數量少，絕緣子和金具整體重量較小，可以忽略絕緣子串對線檔弧垂的影響。但對于特高壓線路，尤其是直流線路不能忽略此種影響。本文根據聯有耐張絕緣子串的弧垂計算理論，精確分析了一端或兩端分別聯有耐張絕緣子串的弧垂計算和弧垂測控，并給出了錦蘇工程川1標段工程實例。從中可以窺探出絕緣子串重量對弧垂確有影響，考慮其影響并在施工緊線操作中嚴格控制，可以使導線應力符合設計要求，使桿塔受力更加合理，通過合理、正確的施工，消除運行安全隱患。

參考文獻：

[1]馬愛民，李寧波. 送電線路施工中間隔棒對導線弛度的影響[J]. 電力建設，2011(3)：35-36.

[2]許俊，郭耀杰，曹珂，等. 考慮多檔導線及絕緣子串影響的覆冰及脫冰輸電找形分析[J]. 電工技術學報，2015，30(13)：87-91.

XU Jun, GUO Yao-jie, CAO Ke, et al. Research on form-finding of icing and ice-shedding transmission line considering the influence of multi-span and insulator string[J]．Transactions of China Electrotechnical Society，2015，30(13)：87-91．

[3]周唯，許詠. 錦屏—蘇南±800 kV架空輸電線路電氣圖紙[R]. 中國電力工程顧問集團西南電力設計院，2010.

[4]李博之. 高壓架空輸電線路施工技術手冊——架線工程計算部分(第,3版)[M]. 北京：中國電力出版社，2008.

[5]竇小晶，瑚躍進，陳貴峰，等. 750 kV涼乾線路弧垂測量及其誤差分析[J]. 電網與清潔能源，2009，5(5)：15-18.

DOU Xiao-jing, HU Yue-jin, CHEN Gui-feng, et al. Analysis on sag measurement and its error of 750 kV transmission line[J]. Power System and clean Energy,2009,25(5):15-18.

(本文編輯：楊林青)

Power-Line Sag on the Near Tension Tower

WU Jun-yi1, LI Nai-min1, JIA Yin2

(1. Beijing Hualian Power Engineering Supervision Company, Beijing 100070, China;2. Northern Hebei Electric Power Co., Ltd., Beijing 100053, China)

Abstract:The isolated or small tight-line segment is often encountered in tension stringing in transmission line construction on account of many reasons. It is quite not scientific that the operation of the relaxing tight-line stress is used in construction based on experience. This paper presents the influence of the weight of the insulator and metal fittings on power-line sag. Based on the sag computational theory by linking the insulator and metal fittings strings, it analyzes accurately the sag calculation and sag measurement on one or both ends attached with insulator strings and provides some project examples. Considering the impact of the insulator and metal fittings strings and controlling the tight-line operation strictly in execution, this proposed method can make stress reasonable in the power tower, and eliminate security risks in operation.

Key words:transmission Line; the span of the near tension tower; the insulator and metal fittings strings; sag calculation; sag measurement

DOI：10.11973/dlyny201602023

作者簡介：武俊義(1983)，男，碩士，工程師，送電線路技師，一級建造師，注冊監理師，主要研究方向為輸變電工程施工技術。

中圖分類號：TM751

文獻標志碼：B

文章編號：2095-1256(2016)02-0250-04

收稿日期：2016-02-23