分析電力架空輸電線路中雙回線路的更換

李 濤

廣西泰能工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530023

0 引言

隨著電網(wǎng)建設(shè)的不斷加快，設(shè)備的不斷更新，在城市電網(wǎng)的220kV架空輸電線路也不斷更換，而其中同桿雙回線路占了大部分。以往的架空地線均采用普通鍍鋅鋼絞線，在污染環(huán)境下銹蝕情況嚴重，一般每隔15～20年更換一次，平均每年需調(diào)換銹蝕架空地線100km左右。按傳統(tǒng)調(diào)換雙回線路架空地線工藝方法，需雙回線路同時停電方可進行檢修，很大程度上影響了地區(qū)用戶的供電和電網(wǎng)的可靠性。近幾年，各地負荷的迅猛增長，電網(wǎng)的壓力越來越大，對電網(wǎng)可靠性的要求越來越高，雙回線路同時停電檢修將嚴重影響到電網(wǎng)的安全運行。為了適應(yīng)電網(wǎng)新形勢的需要，在采納部分傳統(tǒng)施工工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合新設(shè)備、新工器具，開發(fā)實施帶電更換同桿雙回路架空地線的新工藝，即220kV同塔雙回架空輸電線路在一回路導(dǎo)線停電、另一回路導(dǎo)線帶電的狀態(tài)下，更換靠近停電導(dǎo)線回路側(cè)架空地線。

1 施工方案及優(yōu)點

1.1 張力放線施工方案

1）在更換地線的耐張段的一端耐張塔處(簡稱后盡頭塔)地面上，布置新地線的放線盤架及張力機，并將新地線通過張力機線輪及導(dǎo)向輪引至塔頂，與待換舊地線連接;在耐張段的另一端耐張塔處(簡稱前盡頭塔)地面布置牽引舊地線的牽引機及卷線機，并將一根高強度絕緣牽引繩通過牽引機線輪及導(dǎo)向輪引至塔頂，與待換舊地線連接。

2）在每基直線塔的地線支架上懸掛放線滑車，拆除舊地線上懸垂線夾和防振錘后，將舊地線放入放線滑車輪上。

3）對跨越高壓電力線或鐵路、公路等設(shè)施的線檔處，采用下述雙重防護措施：一是在待換舊地線上裝置若干帶有絕緣控制繩的高空越線滑車，并將每個滑車上的絕緣控制繩拋過停電回路的上相導(dǎo)線后，連接固定在地面錨點處，使架空地線在牽引更換時保持對被跨越設(shè)施的安全距離；二是在被跨越設(shè)施處搭設(shè)越線架或絕緣網(wǎng)。

4）略收緊待換地線張力，并脫離前后盡頭塔上的地線錨定點，放松地線張力至預(yù)定的松弛張力。

5）同步同速啟動前盡頭的牽引機和后盡頭的張力機，先卷動絕緣牽引繩帶動舊地線和新地線由后盡頭向前盡頭方向移動。

6）待舊地線與絕緣牽引繩的連接頭被牽引通過牽引機的線輪，并可使舊地線的端頭能與卷線機的卷盤相連接時，解除舊地線與絕緣牽引繩的連接，將舊地線端頭固定在卷線機卷盤上，然后啟動機動卷線機，通過前盡頭的牽線機牽拉舊地線，進而牽引新地線線盤上的新地線，并在張力機的作用下，保持各線檔內(nèi)的地線處于預(yù)定的松弛張力(弧垂)狀態(tài)并按預(yù)定的速度移動。同時，由圈線機將舊地線收卷于卷盤上。

圖1 施工現(xiàn)場布置圖

7）新地線被牽引到達前盡頭塔頂后，分別在前后盡頭塔上收緊新地線張力，恢復(fù)與各塔頂?shù)倪B接，投入正常運行。施工場地布置，如圖1所示。

1.2 張力放線的優(yōu)點

首先，在同桿另一回線路帶電情況下采用張力放線技術(shù)施工更換時，可使地線始終保持一定張力，并處于架空狀態(tài)，且張力是可以控制的；其次，施工中更換地線區(qū)段依據(jù)現(xiàn)場施工條件具有可選擇性，且不受設(shè)計耐張段限制。而且，張力放線技術(shù)已積累了較為豐富的施工經(jīng)驗，能有效避免地線在更換過程中晃動，從而控制風(fēng)偏，保持與有電線路的安全距離。

2 施工中設(shè)備狀態(tài)的校核驗算

為了確保檢修更換中設(shè)備狀態(tài)是安全的，對檢修線路的架空地線，在以下幾種狀態(tài)時與停電及帶電線路上導(dǎo)線的間隔進行了校驗(在計算中，導(dǎo)地線弧垂取環(huán)境溫度為10℃時的數(shù)值)，可參見圖2。

1）待換地線在線檔弧垂最低處位置；

2）有電導(dǎo)線在直線絕緣子串處位置；

3）有電導(dǎo)線在線檔弧垂最低處位置;

4）假設(shè)待換地線受外力影響后接近有電導(dǎo)線4m安全距離時的位置；

5）待換地線在保持與有電上相導(dǎo)線4m安全距離前提下的線檔弧垂最大處位置。通過校驗，證明了在帶電更換架空地線過程中，地線對桿塔間隙及帶電導(dǎo)線風(fēng)偏均滿足安全距離，設(shè)備狀態(tài)是安全的。

1—待換地線在直線塔頂位置；2—待換地線在線檔弧垂最低處位置；3—停電導(dǎo)線在直線絕緣子串處位置；4—停電導(dǎo)線在線檔弧垂最低處位置；5—有電導(dǎo)線在直線絕緣子串處位置；6—有電導(dǎo)線在線檔弧垂最低處位置；7—假設(shè)待換地線受近力后接處有電導(dǎo)線僅保持4m安全距離時的位置；8—待換地線在保持與有電上相導(dǎo)線4m安全距離前提下的線檔最大弧垂處位置。

圖2 待換塔地線在各種狀況下與停電回路及有電回路上有相導(dǎo)線的間距示意圖

3 更換銹蝕地線時牽引張力與安全系數(shù)的選擇

待更換的架空地線銹蝕較嚴重，其破斷力、安全系數(shù)已有不同程度下降，因此，在用張力技術(shù)進行帶電更換時，必須限定其邊界條件。

1）地線銹蝕后的外徑和極限拉力

根據(jù)運行資料及實測數(shù)據(jù)可知，待換架空地線鍍鋅鋼絞線GJ-50原直徑為9.0 mm，銹蝕后的最小外徑為7.0 mm，股數(shù)/單股直徑為7股/2.333 mm，最小截面為29.92 mm2，極限拉力為35.203 kN。

在張力放線條件下，考慮施工安全，銹蝕后的GJ-50架空地線按最小有效直徑大于等于7.0mm作為張力更換架空地線的基本條件。

2）地線銹蝕后牽引張力與安全系數(shù)選擇

為確保帶電更換施工的安全，銹蝕地線的牽引張力與安全系數(shù)的選擇必須滿足張力牽引時地線弧垂不小于原設(shè)計弧垂（見表1），此時地線安全系數(shù)仍應(yīng)大于等于2.5。

表1 原設(shè)計地線在不同氣溫下的拉力弧垂及相應(yīng)安全系數(shù)

根據(jù)計算，待檢修線路架空地線在不同牽引張力下的拉力弧垂及相應(yīng)安全系數(shù)，如表2所示。

表2 待檢修架空線路地線在不同牽引張下的弧垂

為滿足對銹蝕地線所限定的邊界條件，必須根據(jù)施工時的氣溫來選擇牽引張力，如:原弧垂在10℃時為2.23～4.76 m，20℃時為2.35～5.03m(見表1)。張力牽引弧垂按照表2，當(dāng)牽引張力/安全系數(shù)=8.806 kN/4.0時，弧垂為2.53～5.39 m，大于表1值，滿足張力牽引時地線弧垂不小于原設(shè)計弧垂的要求。

總之，張力牽引時地線弧垂不小于原設(shè)計弧垂，地線安全系數(shù)大于等于2.5，能夠保證放線時的安全可靠。

4 施工中的關(guān)鍵技術(shù)措施

1）新、舊地線的連接方式

新、舊地線的截面不一致，甚至型號也可能不同，而在帶電更換時要求必須連接牢固、可靠。為此，我們采用特制對接連接管進行高空液壓壓接，且壓接質(zhì)量符合施工技術(shù)要求，從而確保連接管的握著力不小于架空地線保證計算拉斷力的90%，且能足以承受牽引張力，并能順利通過各種放線滑車。

2）舊地線與絕緣牽引繩的連接方式

為保證舊地線與絕緣牽引繩的連接強度，我們選用抗拉強度高、絕緣性能好的纖維材質(zhì)，采用繩芯縱向布局和外包防護繩套及噴涂防潮抗老化粘膠等先進制繩工藝，并在繩端設(shè)置連接套環(huán)。

3）重要交叉跨越處采用雙重保護

在更換地線過程中，為確保對交叉跨越處的安全距離，我們采用雙重防護措施，一是在待換舊地線上裝置若干個帶有絕緣控制繩的高空越線滑車，并將每個滑車上的絕緣控制繩拋過停電回路的上相導(dǎo)線后，連接固定在地面錨點處，確保架空地線在牽引更換時對被跨越設(shè)施的安全距離；二是在環(huán)境條件允許下，在被跨越設(shè)施處搭設(shè)跨越架或架設(shè)絕緣繩網(wǎng)。

4）防感應(yīng)電措施

由于是帶電更換同桿雙回路架空地線，架空地線上會產(chǎn)生相當(dāng)大的感應(yīng)電壓。根據(jù)計算，感應(yīng)電壓可達16.7 kV。因此，我們使用金屬結(jié)構(gòu)的放線滑車，并在張力場、牽引場地新舊地線接近地面處，裝設(shè)接地滑車具，以有效消除感應(yīng)電的影響。

5）各種特殊放線滑車的制作

由于銹蝕架空地線很易磨損常規(guī)材質(zhì)制作的放線滑車輪軸，又連帶磨損新地線的表面保護層，因此采用優(yōu)質(zhì)工具鋼專門設(shè)計制作滑車的滾輪，并對表面作特殊工藝處理，以確保更換地線順進行。

5 結(jié)論

綜上所述，在現(xiàn)今輸電網(wǎng)仍快速發(fā)展，而且對供電可靠性要求也越來越高。為適應(yīng)大電網(wǎng)迅速發(fā)展的新形勢，在對輸電線路進行檢修時，勢必要考慮突破常規(guī)檢修工藝的限制，采用不停電的作業(yè)方法。而筆者通過充分準備，利用新工藝、新設(shè)備成功實施了帶電更換220kV同桿雙回路銹蝕嚴重的架空地線，確保了輸電網(wǎng)的設(shè)備安全。同時這也將促進線路檢修工藝上新的臺階，進一步提高線路維護管理水平。