裝配式架線數據測量方法研究

邊天元 王志遠 王鵬 張健博

（北京送變電有限公司）

0 引言

近年來，特高壓輸電線路工程在能源互聯網方面的作用越來越重要[1-5]，其與高速鐵路、高速公路、重要輸電通道交叉跨越[6]等越來越多，施工難度高、安全風險大、施工周期短。裝配式架線工藝[7-15]是前期計算導線長度，在地面完成壓接后直接懸掛在空中的一種工藝技術，可以解決跨越高速鐵路、高速公路等重要跨越檔施工窗口期短的問題。李杰、劉宣[16]等利用500kV變電站，在工程實際中進行裝配式架線測量誤差分析；黃成云、黃朝勇[17]等以±800kV直流線路工程為依托，嘗試多檔連續整體裝配式架線方法的研究；姜憲、陳崇敬[18]等分析了裝配式架線的優點與影響因素，對裝配式架線施工時的線長計算方法進行比較，提出了架線過程中線長調整的措施；姜鵬、王鐲[19]等對裝配式架線施工方法中線長的精確計算展開了研究，建立了不同工況下裝配式架線線長精確計算的數學模型。然而裝配式架線在特高壓八分裂導線中從未應用過，如何進行精準測量更是鮮有涉及，為此本文從工程實際出發，對特高壓多分裂裝配式架線數據收集與精準測量方法進行較為詳細的分析。

1 工藝流程

裝配式架線數據采集的施工工藝流程如圖1所示。

圖1 裝配式架線數據精準測量施工工藝流程圖

2 掛點平距及高差的測量

由線長理論，兩掛線孔之間的懸鏈線長度可通過計算公式[20-21]得出。通過分析公式可知，兩掛點之間的平距、高差、絕緣子串的長度、絕緣子串的重量、鋼錨壓接伸長量均對導線線長有著至關重要的影響。因此必須將上述參數進行準確測量，得出結果后將所需數據代入到開發的軟件當中，即可計算出所需導線長度。

掛點平距及掛點高差的測量中，一般可選用三種方法進行測量。

方法一： 利用GPS[22-23]。目前市面上比較流行的GPS精度一般為厘米，利用GPS將兩個掛點的相對空間坐標測定標記，之后利用幾何計算或GPS自帶的計算功能將掛點平距及掛點高差直接計算出來。但是其操作難度較大，且由于GPS精度較低，難以滿足現場的數據精度要求。

方法二：利用經緯儀。利用經緯儀時，其精度為毫米級，但是需要手動計算與記錄，可以選用。

方法三：利用全站儀。全站儀的精度為毫米級，符合現場的精度要求，且全站儀操作簡單，能有數據存儲及記憶功能，更適合現場實際。

3 絕緣子串長、串重的測量

絕緣子串是由多個絕緣子與多個連接金具組合而成，絕緣子與金具等在廠家生產時會存在不同程度的誤差，絕緣子與金具連接時會有微小的結構形變，多個金具與絕緣子連接時，誤差逐項累計且無明顯規律，因此不能簡單地用圖紙標記的金具結構長度進行簡單加法運算。

在現場實際中，選用25t吊車將組裝好的金具進行懸吊，在金具串垂直懸吊的狀態下，利用全站儀或經緯儀進行長度測量，這樣就極大地避免了誤差累計，最大程度地保證絕緣子串長測量的精度。

串重的測量中，利用普通的秤即可完成串重的測量。

4 耐張管壓接伸長量的測量

耐張管與導線壓接連接時，由于金屬具有延展性，壓接過程中會產生一定的伸長量，該伸長量可以量化核實。在實際操作中，先用馬克筆標記出壓接前的耐張管與導線使用長度，并用盒尺測量，之后在壓接完成后，用盒尺測量記錄下壓接后的耐張管與導線的使用長度，二者的差值即為耐張管壓接的伸長量。

5 導線長度的精準測量

導線在空中處于張力狀態，由于其受自身重力、結構等的影響，其具有塑蠕伸長[24-26]、彈性伸長、結構伸長三個過程。為了抵消彈性伸長、蠕變伸長的前期階段、結構伸長對線長的影響，對導線施加張力，在地面完成導線彈性伸長、結構伸長等過程，這就避免導線在空中由于上述因素致使導線變長的情況發生。

5.1 導線相關理論

導線架設后在應力的作用下除了產生彈性伸長外，還將產生塑性伸長，稱之為塑蠕伸長。塑蠕伸長會使導線產生永久變形且其形變量與張力和作用時間有關，一般會在5～10年后才趨于穩定，而塑蠕伸長的存在增加了檔內的導線長度，從而使弧垂永久性增大，使導線對地和被跨越物凈空距離變小、危及線路的運行安全。因此，架線施工時必須對這部分塑蠕伸長進行補償。目前的通用做法是采用降溫法。

使用軟件計算出來的導線長度，是指在弧垂張力下，竣工后初期導線的實際長度，此時的長度認為產生了彈性伸長與結構伸長，彈性伸長部分符合胡克定律[27]。為了保障斷線時導線的長度與竣工后導線的長度一致，在對導線施加一定張力的條件下實測線長。對導線進行張拉，以達到竣工弧垂時的張力作用下，導線長度的一致性。

5.2 導線張拉裝置與張拉方法

張拉裝置的結構是以定滑輪為原理設置，在寬闊的地面上，設置兩個定制的用于拉伸的五輪滑車，滑車相對設置距離比需要斷線的導線長度稍長約5m。在兩個滑車之間設置多個支撐骨架，避免導線拖在地上，也盡量減少導線重力帶來的影響，在垂直投影上，支撐骨架與導線成垂直放置。在定制滑輪的兩側各設置1個200kN的地錨，固定滑輪將導線均勻地繞在兩個滑輪之間。裝配式架線檔的距離較長，如單根進行預張力，需要的場地較大，且不能保證“8分裂”每根導線的受力工況相同，根據滑輪組的原理，用兩個五輪滑輪為基礎制定兩個框架，將導線纏繞在五輪滑車上，這樣就能得到上下兩層各4根的均勻受力的結構整體，利用手扳葫蘆串聯拉力計的方式，形成一個閉環穩定系統，具體如圖2所示。

圖2 現場張拉裝置布置圖

將導線的拉緊至預制張力（此張力通過查閱設計資料計算得出），時刻關注串聯的拉力計的數值變化，若有數值變化，及時調整拉力計，使數值始終保持和計算的數值一致，靜置半小時，直至數值不再變化。

5.3 張拉后導線長度的測量

1）在導線張拉方向的延長線上（外側也行），設置全站儀，全站儀高度不低于定制五輪滑車的縱向高度；

2）在遠端設置同一水平線，并用直尺與馬克筆分別標注，同時編號①～⑧，代表8根子導線，分別對應同一相導線的8根子導線；

3）利用試測法在近端找到每根子導線對應的定長標記點，遠端標記點與近端標記點之間的導線即為導線實際所需長度；

4）將8根子導線分別標記完成，放松手扳葫蘆，在標記點處分別斷線，這樣得出的8根子導線即為現場實際所需，標號完成后收回空線盤內，再運至現場備用。

5）同理可完成其他相導線的導線預制件的制作。

6）在場地受限，無法滿足“一次成型8根導線”的情形下，也可以利用此裝置來完成單根或幾根導線的張拉，但要注意在計算線長時，應計列纏繞在滑輪中的導線長度。

6 實際應用

6.1 現場應用時的注意事項與措施

1）裝置兩側五輪滑車輪軸均應垂直于張拉場軸線方向，避免出現“馬蹄”；

2）導線兩端均應串接拉力表及手扳葫蘆，同時調節導線拉力；

3）在張拉裝置穩定后，要對其進行編號操作，此時的編號要與導線的子導線編號相對應，避免子導線出現混亂；

4）在掛線操作中，先懸掛的兩根子導線兩端需串聯2～3m鋼絲繩網套，避免由于絕緣子串過重，兩根子導線出現過負荷問題，發生事故；在其余6根子導線懸掛完成后，再將鋼絲繩網套依次拆除。

6.2 工程應用

分別在兩個項目中進行應用。

（1）張北至雄安1000kV特高壓交流輸變電工程線路工程（1標）

本項目選取孤立檔耐張段1S002-1S003進行1000kV特高壓工程8分裂導線裝配式架線技術研究，1S002、1S003耐張段（耐-耐）參數如表1所示 。

表1 1S002-1S003耐張段參數表

在張雄工程1S002-1S003段采用8分裂裝配式架線施工，竣工后弧垂工藝美觀，滿足設計要求，具體數據如表2所示。

表2 張雄工程裝配式架線數據采集表

（2）基于多元化應用的可再生能源規模化開發示范項目

基于多元化應用的可再生能源規模化開發示范項目（220kV聯絡線工程，簡稱“察北工程”）選取N 3 7-N 3 8檔內跨越海張高速，跨越檔檔距為2 1 3 m，架線段長度為8 0 9 m。導線采用2 X J L/G1A-240/30鋼芯鋁絞線，導線耐張串采用雙聯U120BP/146D型瓷絕緣子。

在察北工程N36-N39段采用雙分裂連續檔裝配式架線施工，竣工后弧垂工藝美觀，滿足設計要求及施工及驗收規范，具體數據如表3所示。

表3 察北工程裝配式架線數據采集表

7 結束語

導線裝配式架線工藝，已成功在張雄工程及察北工程應用，實現了特高壓線路8分裂導線孤立檔、高壓線路雙分裂連續檔裝配式架線導線的精準測量。其測量方法的提出，為以后研究裝配式架線、研制導線預制件等提供了一些思路及可行的方法，為以后實現導線出廠的精準測量提供依據。