輔助橫擔在高電壓等級電力線路交叉跨越中的設計研究

張健

（中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司 安徽省合肥市 230601）

輔助橫擔在高電壓等級電力線路交叉跨越中的設計研究

張健

（中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司 安徽省合肥市 230601）

隨著社會對供電可靠性的要求越來越高，帶電跨越已建電力線路較為普遍，從安全角度考慮，一般采用“停電封拆網、帶電跨越”的施工方式，常見的封網方式工作量大、施工工期長、常受到現場條件限制，同時安全風險較大。采用輔助橫擔的封網方案能有效解決上述困難，縮短施工工期，降低安全風險。

電力線路；帶電跨越；輔助橫擔

1 概述

現如今，在電力建設過程中，特別是架空輸電線路建設過程中，交叉跨越制約工程建設進度現象時而發生，如：跨越電力線停電困難等問題直接影響到工程進展，甚至造成長時間的停工。因此，在設計階段考慮如何結合施工跨越，優化設計方案，減少因設計方案實施困難而造成對施工的影響，是值得設計人員認真考慮的問題。

針對電力線路帶電跨越封網方式存在的弊端，本文提出了跨越塔加裝輔助橫擔的封網方案，并結合實際案例，詳細計算分析了加裝輔助橫擔的設計方案，并設計出通用型輔助橫擔，可重復使用，為“停電封拆網、帶電跨越”施工帶來極大便利。

2 常見帶電跨越封網方式

2.1 搭設毛竹架方式

該方式在被跨電力線路兩側安全距離范圍外進行毛竹跨越架搭設，并進行封網，封網材料宜選用絕緣網配合絕緣桿方式（或全絕緣桿型式）。受材質等因素影響，該方式搭設的跨越架通常高度不能太高，一般用于被跨物高度小于15m，主要用于35kV以及下架空線路。該方式的主要優點在于搭設操作簡單，不需要特殊工具，架體結構穩定性較好，在架體上能夠處理施工過程中出現的問題。缺點是受地形影響很大，架體高度較低，跨越檔距較小，搭設及運輸工作量大，搭拆時間較長，施工費用較高。

2.2 格構式跨越架方式

本跨越施工方式思路基本與上述類似，僅是將上述架體用的毛竹替換為鋁合金或鋼結構抱桿，此跨越方式優點不僅涵蓋毛竹架體優點，而且架體穩定性更高，架體高度及跨越檔距上也有較大提升，通常架體高度可達到30m，跨越檔距可以到80m。但缺點同樣為受地形影響很大，搭設及運輸工作量大，搭拆時間較長，施工費用較高。

2.3 臨時橫擔封網方式

此方式是目前跨越110kV及以上電力線施工方案中帶電跨越較為常見的一種方式，該方式旨在跨越檔內，利用兩側跨越塔橫擔，各懸掛1根鋼構抱桿，抱桿固定后，利用抱桿進行絕緣封網。該方式的優點是結構簡單，封網高度可較高，可滿檔封網，減少了材料運輸，人力組裝，搭拆時間短。由于絕緣網承力索仍然需要地面錨固，因此，其缺點同樣是受地形影響較大。

2.4 常見帶電跨越封網方式比較

上述三種封網跨越方式綜合對比如表1所示。

由表1可以看出，不停電跨越110kV及以上電力線路，采用臨時橫擔封網方式具有較明顯優勢，由于無架體封網，其架線過程安全風險較大。

3 輔助橫擔方案設計

3.1 設計思路

針對于上述常見封網方式存在弊端，本文提出在桿塔本身上安裝輔助橫擔，使絕緣網承力索直接固定于輔助橫擔，避免在地面錨固。輔助橫擔設計成通用型，由鋼管平面桁架和拉索組成，桁架采用四段標準節，通過法蘭連接組裝，中部由抱箍與塔身橫隔材固定，端部由拉索與塔身掛孔連接。該方式具有以下優勢：

表1 不同封網方式比較一覽表

（1）幾乎不受地形影響，同時省去了地面錨固環節，特別是地質條件為巖石等難以開挖情況時同樣可以使用，適用范圍大；

（2）降低了施工難度，可提高工程建設進度；

（3）通用輔助橫擔可重復使用，減少了工程造價。

3.2 交叉跨越案例

本文以新建220kV線路跨越2條已建220kV線路Ⅰ、Ⅱ回（單回路）為例，討論輔助橫擔設計方案，跨越方案示意圖如圖1所示。

圖1 新建220kV電力線與已建220kV電力線路交叉方案示意圖

3.3 輔助橫擔方案設計

（1）輔助橫擔寬度確定

輔助橫擔寬度W如圖2所示。

圖2 輔助橫擔寬度示意圖

由圖2可知，輔助橫擔寬度計算公式如下：

W=h+B/2

式中：W——輔助橫擔寬度，單位：m；

h——線路中心至導、地線中心距離，由圖2計算得5.6m；

B——一側絕緣網寬度，單位：m。

上式中一側絕緣網寬度B計算公式如下：

B=l+2×D+S導+S地

式中：B——輔助橫擔寬度，單位：m；

l——導線與地線間距，如圖2所示，取1m；

D——施工期間，絕緣網一側應超出放線的距離，《電力建設安全工作規程第2部分：電力線路》（DL5009.2-2013）中要求2m。

S導——導線風偏值，單位：m；

S地——地線風偏值，單位：m；

上式中導、地線風偏值計算公式如下：

S=P4（10）[x（L-x）/（2F）+λ/P1]

式中：S——導、地線風偏距離，單位：m；

P4——風速為10m/s時，導、地線風荷載，導線取1.81N/m，地線取1.16N/m；

x——被跨越物與施工線路較近桿塔的水平距離，如圖1所示，取98m；

L——跨越檔檔距，如圖1所示，取289m；

F——水平放線張力，導線暫取18000N，地線暫14000N；

λ——跨越檔兩端滑車掛具長度，導線取3.0m，地線取1m；

P1——導、地線的自荷載，導線取11.55N/m，地線取9.70N/m。

綜上所述，其計算結果如下：

S導=1.81×[98×（289-98）/（2×18000）+3.0/11.55]=1.41m；

S導=1.16×[98×（289-98）/（2×14000）+1.0/9.7]=0.9m；

B=1+2×2+1.41+0.9=7.31m；

W=5.6+7.31/2≈9.3m。

（2）輔助橫擔高度確定

輔助橫擔設置高度主要從以下三個方面因素考慮：

①封網后絕緣網對展放導線的距離控制；

②封網后絕緣網對被跨電力線地線高度控制要求；

③根據跨越塔結構確定輔助橫擔位置。

以上三個因素分別對應圖3中A點、B點及C點高度，可以首先確定最高輔助橫擔位置（A點）及最低輔助橫擔位置（B點），然后再根據桿塔結構，在此A-B區間內找到桿塔主材節點設置輔助橫擔安裝位置（C點）。

圖3 輔助橫擔高度設置示意圖

通過上述三個方面因素確定跨越塔（2#塔）輔助橫擔高度。

a.封網后絕緣網對展放導線的距離控制

如圖3所示，2#塔封網后絕緣網對展放導線的距離要求等于h1+ h2，其中，h1為導線懸垂串長度，本工程懸垂串長度為3.3m；h2為懸垂串末端至放線滑輪底部距離，根據施工經驗，220kV線路按2m考慮。合計算出圖3中A點高度為2#塔下相導線橫擔以下3.3+2=5.3m位置。

b.封網后絕緣網對被跨電力線地線高度控制要求

如圖3所述，圖中h3、h4距離與3.3節所述一致，本檔跨越封網后，絕緣網距離220kV線路地線高度應不小于h3+h4=2.0+1.5=3.5m。根據測量實際高程測算，圖中B點高度為2#塔下相導線橫擔以下14.8m位置。

c.根據跨越塔結構確定輔助橫擔位置

輔助橫擔高度不僅需要考慮上述A點、B點要求，而且還要結合桿塔本身結構，在A點及B點區間內找到適合節點安裝輔助橫擔的位置，考慮到輔助橫擔設置位置越高，封網張力可以越小，因此，建議將輔助橫擔位置設置在靠接近A點最為合適。

d.輔助橫擔結構型式設計

以本工程跨越跨越已建220kV線路Ⅰ、Ⅱ回（單回路）為例，根據封網計算，輔助橫擔總長度20m，為了方便運輸、安裝和拆卸，輔助橫擔設置成分段拼接型式，共4段，型號分為A1和A2兩種。

A1段安裝在輔助橫兩側，并在其外側增設拉索掛點和封網承力索掛點，封網承力索掛點為4個，其中2個設置在輔助橫擔最外端，另外2個設置在塔身節點處，另一側為帶法蘭端；A2段安裝在輔助橫擔中間，其兩端均為法蘭側與A1段相連。

圖4 A1型輔助橫擔結構及效果圖

圖5 A2型輔助橫擔結構及效果圖

A1段外側設置承力索掛點，在桿塔計算時，承力索荷載應與桿塔安裝工況荷載組合，風速應取10m/s。根據分析每側承力索在三個方向的所受到的最大荷載分別為Fx=15kN，Fy=15kN，Fz=15kN，通過對跨越塔建模計算，增加承力索輔助橫擔后，所增加的輔助橫擔承力索荷載不會改變跨越塔桿件規格，在承受封網承力索荷載時，輔助橫擔上平面兩根主材只承受拉力，可以用兩根拉索，以平衡封網垂直荷載。

圖6 塔身加裝拉索示意圖

考慮到重復利用性，下平面輔助橫擔設計成固定寬度的平面桁架結構，桁架主材采用鋼管。輔助橫擔與塔身橫隔材采取抱箍型式進行固定。由于不同跨越塔型橫隔面寬度不一致，故輔助橫擔與塔身采用抱箍式螺栓連接，鋼管連接位置可以用抱箍根據不同橫隔面寬度進行調整，實現通用性。抱箍連接施工時，為了防止抱箍松動和加大抱箍力，建議先擰緊外排螺栓，再擰緊靠近圓管的內排螺栓。

圖7 輔助橫擔與塔身橫材固定示意圖

4 小結

因新建高電壓等級電力線路需帶電跨越已建高電壓等級電力線，本文針對常見帶電跨越封網方式的不足之處，提出了采用安裝輔助橫擔方式進行施工封網，重點從跨越封網寬度、高度及輔助橫擔結構型式等方面討論了輔助橫擔的設計方案。大大降低了跨越施工的工作量、縮短了施工工期、避免了現場條件限制、提高了施工安全性。

TN818

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1004-7344（2016）15-0055-02

2016-5-12