連續(xù)傾斜地形緊線施工計(jì)算軟件開發(fā)和應(yīng)用

祝一帆，李高寧，高梓瑞，李彥鋒

(1.三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443002；2.國網(wǎng)白銀供電公司，甘肅 白銀 730900；3.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司大理供電局，云南 大理 671000)

連續(xù)傾斜地形緊線施工計(jì)算軟件開發(fā)和應(yīng)用

祝一帆1，李高寧2，高梓瑞3，李彥鋒3

(1.三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443002；2.國網(wǎng)白銀供電公司，甘肅 白銀 730900；3.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司大理供電局，云南 大理 671000)

針對(duì)連續(xù)傾斜地形緊線施工計(jì)算工作量大，施工設(shè)計(jì)十分復(fù)雜的問題，本文通過研究和分析現(xiàn)有連續(xù)傾斜地形緊線施工計(jì)算的有關(guān)理論，歸納總結(jié)出一套關(guān)于連續(xù)傾斜地形緊線施工計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算流程。在此基礎(chǔ)上本文基于VB 6.0的編程環(huán)境，按照所提出的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算流程，開發(fā)出一套用于連續(xù)傾斜地形緊線施工的計(jì)算軟件。最后，通過人工理論計(jì)算與軟件計(jì)算相對(duì)比的方法，驗(yàn)證了標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算流程與開發(fā)軟件的正確性。

連續(xù)傾斜地形；緊線施工；計(jì)算流程；VB 6.0

1 引言

在輸電線路工程進(jìn)行緊線施工時(shí)，輸電線路會(huì)遇到連續(xù)上下山的情況，由于地形連續(xù)傾斜的原因，會(huì)造成連續(xù)傾斜檔。桿塔兩側(cè)相鄰檔架空線的水平張力出現(xiàn)不等的情況，致使導(dǎo)線上的懸垂絕緣子串以及放線滑車向山頂方向偏移[1]。所以，在傾斜檔架線施工的過程時(shí)，需要知道各檔的水平應(yīng)力、觀測(cè)弧垂以及安裝懸垂線夾時(shí)的移印距離。由于其計(jì)算過程復(fù)雜，若采用人工計(jì)算，浪費(fèi)人力、物力，而且影響施工進(jìn)度，同時(shí)，大量的復(fù)雜運(yùn)算過程，正確率方面沒法保證。因此，本文通過歸納總結(jié)出一套關(guān)于連續(xù)傾斜地形緊線施工計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算流程，并將之開發(fā)為一款計(jì)算軟件，計(jì)算便捷、精度較高、適用性較強(qiáng)，具有一定的實(shí)際工程意義。

2 連續(xù)傾斜地形緊線法施工計(jì)算原理

在山區(qū)連續(xù)傾斜地形放線，緊線結(jié)束后懸垂絕緣子串和放線滑車均向山頂方向傾斜的情況，如圖1所示。由于滑輪左右架空線的水平張力不相等，圖1中的滑輪右側(cè)(山頂側(cè))架空線的水平張力比左側(cè)(山下側(cè))架空線的水平張力大，迫使懸垂絕緣子串和放線滑車向山上側(cè)方向偏斜[2]。

連續(xù)傾斜地形緊線施工計(jì)算，主要是確定架空線在放線滑輪中平衡穩(wěn)定時(shí)各線檔架空線水平張力、最大弧垂，以及安裝懸垂線夾時(shí)調(diào)整各線檔架空線線長(zhǎng)而使其水平張力統(tǒng)一于設(shè)計(jì)要求值H[3]。

圖1 連續(xù)傾斜檔示意圖

2.1 相鄰兩檔最低點(diǎn)間折算高差計(jì)算原理

各相鄰兩線檔架空線最低點(diǎn)間的真實(shí)折算高差：

(1)

由于每個(gè)相鄰兩檔架空線的最低點(diǎn)間真實(shí)折算高差的精確計(jì)算極為復(fù)雜，但注意到懸垂絕緣子偏斜時(shí)，每相鄰兩檔架空線兩最低點(diǎn)間的折算高差與懸垂絕緣子鉛垂時(shí)各對(duì)應(yīng)的折算高差差別較小。因此，在工程計(jì)算中，往往可取懸垂絕緣子鉛垂時(shí)的對(duì)應(yīng)數(shù)值進(jìn)行替代[4]，于是有:

(2)

(3)

···

(4)

由以上各式，可以求得y12，y13，…，y1n，即：

y13=y12+y23；

y14=y12+y23+y34=y13+y34；

…

y1n=y12+y23+y34+…+yn-1,n=y1,n-1+yn-1,n

(5)

式中，y1n為第1和i檔弧垂最低點(diǎn)之高差，m；n為耐張段檔數(shù)。

2.2 懸垂絕緣子串偏斜狀態(tài)各檔架空線的水平張力

H1是架空線在放線滑輪中已經(jīng)收緊、懸垂絕緣子串處于偏斜狀態(tài)下的連續(xù)傾斜最低處第1檔架空線水平張力。根據(jù)兩端錨固的連續(xù)傾斜檔，各檔架空線分別在水平張力H1，H2，H3，…,Hn狀態(tài)時(shí)的總無應(yīng)變線長(zhǎng)與當(dāng)各檔架空線均為水平張力狀態(tài)時(shí)的總無應(yīng)變線長(zhǎng)相等的原則可得[5]：

(6)

式中，E為架空線的最終彈性系數(shù)，N/mm2(或MPa)

根據(jù)每個(gè)桿塔架空線在放線滑輪中、懸垂絕緣子串偏斜狀態(tài)下各檔架空線力的平衡，得到：

H2=H1+y12ω

H3=H1+y13ω

…

Hn=H1+y1nω

(7)

2.3 懸垂絕緣子串偏斜狀態(tài)觀測(cè)檔的最大弧垂測(cè)控值

如果要在i檔觀測(cè)弧垂，則根據(jù)已求出的i檔導(dǎo)線水平張力Hi采用下式確定弧垂觀測(cè)值并將導(dǎo)線收緊

(8)

2.4 懸垂線夾安裝位置

導(dǎo)線的緊線弧垂測(cè)量控制完畢后，當(dāng)各檔導(dǎo)線均處于放線的滑輪中時(shí)，如圖2所示，即在各直線桿塔橫擔(dān)中間垂球線與導(dǎo)線之交點(diǎn)處畫印。為避免因懸垂絕緣子串偏斜所引起的檔距變化，故應(yīng)以垂球畫印點(diǎn)為基準(zhǔn)偏移一段移印長(zhǎng)度，再在新畫印點(diǎn)安裝懸線夾，從而調(diào)整各線檔內(nèi)架空線的線長(zhǎng)，以改變各線檔架空線在緊線整定弧垂時(shí)的水平張力H1、H2、H3、…、Hn，使之均為設(shè)計(jì)要求值H[6]。

n號(hào)架空線的實(shí)際綜合線長(zhǎng)調(diào)整量為：

(9)

圖2 懸垂線夾的安裝位置

式中，ΔLi的值為正值，表示為調(diào)減量；反之為調(diào)增量。

則各直線桿塔移印長(zhǎng)度為

SB=ΔL1

SC=SB+ΔL2=ΔL1+ΔL2

SD=SC+ΔL3=ΔL1+ΔL2+ΔL3

?

SF=SE+ΔLn-1=ΔL1+ΔL2+ΔL3+…+ΔLn-1

(10)

式中，SB、SC、SD、…、SF為直線型桿塔B、C、D、…、F處安裝懸垂線夾時(shí)，對(duì)架空線各自垂球畫印點(diǎn)的移印長(zhǎng)度，正值時(shí)，表示移印方向?yàn)樽援嬘↑c(diǎn)向山下側(cè)移；為負(fù)值時(shí)，移印以自畫印點(diǎn)向山上側(cè)移。

對(duì)于末端耐張型桿塔G處對(duì)畫印點(diǎn)的移印長(zhǎng)度

SG=SF+ΔLn=ΔL1+ΔL2+ΔL3+…+ΔLn

(11)

由于桿塔G處為耐張段終端，不能移動(dòng)，故對(duì)畫印點(diǎn)的移印長(zhǎng)度是否為零，是檢驗(yàn)施工運(yùn)算有誤差錯(cuò)的判據(jù)。

3 連續(xù)傾斜地形緊線法施工計(jì)算流程

連續(xù)傾斜地形緊線法施工計(jì)算模塊設(shè)計(jì)流程圖，如圖3所示，對(duì)于連續(xù)傾斜檔的弧垂觀測(cè)以及移印長(zhǎng)度計(jì)算，計(jì)算的步驟比較單一，但計(jì)算過程中還是會(huì)有一些連加計(jì)算，使得計(jì)算的過程較為復(fù)雜。

4 計(jì)算軟件設(shè)計(jì)

如圖4所示為計(jì)算軟件設(shè)計(jì)圖，軟件使用界面友好、美觀、直接，操作者可以較好的使用本軟件。對(duì)于本軟件，只需將計(jì)算所需參數(shù)輸入相應(yīng)的位置后，即可以求得每一基桿塔懸垂線夾安裝位置，輸出的數(shù)據(jù)能夠滿足施工方案制定以及施工技術(shù)研究的需要。

圖3 連續(xù)傾斜地形緊線法施工計(jì)算設(shè)計(jì)流程圖

圖4 計(jì)算軟件設(shè)計(jì)圖

5 計(jì)算軟件計(jì)算精度分析

本文通過圖4中的計(jì)算實(shí)例，選擇部分?jǐn)?shù)據(jù)分別對(duì)人工計(jì)算理論值與本計(jì)算軟件計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，以對(duì)本軟件的正確性進(jìn)行判斷說明，對(duì)比結(jié)果如表1所示。

表1 人工計(jì)算理論值與軟件計(jì)算值

絕緣子串偏斜狀態(tài)下指定檔最大弧垂人工理論計(jì)算結(jié)果：6.982m；絕緣子串偏斜狀態(tài)下指定檔最大弧垂計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果：6.987m。

計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果誤差分析：連續(xù)傾斜地形緊線法施工計(jì)算中，人工理論計(jì)算的數(shù)據(jù)結(jié)果與計(jì)算機(jī)計(jì)算的數(shù)據(jù)結(jié)果基本上是一致的，其中存在較小的誤差在于人工理論計(jì)算過程中部分?jǐn)?shù)據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)保留與計(jì)算機(jī)計(jì)算的有效數(shù)字的位數(shù)保留不同造成的。因此，可以證明，本計(jì)算軟件的計(jì)算結(jié)果是正確的。

6 結(jié)論

本文開發(fā)的連續(xù)傾斜地形緊線施工計(jì)算軟件，是基于現(xiàn)有的理論基礎(chǔ)，通過對(duì)現(xiàn)有連續(xù)傾斜地形緊線施工理論的研究及分析，歸納總結(jié)出了一套關(guān)于連續(xù)傾斜地形緊線施工計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算流程，根據(jù)此流程基于VB6.0開發(fā)出相應(yīng)的計(jì)算軟件。最后，對(duì)本軟件計(jì)算結(jié)果與人工理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析分析，兩種計(jì)算結(jié)果基本相同。因此，本軟件的計(jì)算結(jié)果符合實(shí)際工程需要，對(duì)實(shí)際工程操作具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 孟遂民,孔偉.架空輸電線路設(shè)計(jì)[M].北京：中國電力出版社,2007.08.

[2] 李博之.高壓架空輸電線路施工技術(shù)手冊(cè) 架線工程計(jì)算部分[M].2版.北京:中國電力出版社,1998.

[3] 韓文光.架空線代表檔距與線長(zhǎng)的關(guān)系[J].電力建設(shè),1987,1:19-22.

[4] 李博之.連續(xù)檔中含有大高差(大跨距)檔的緊線施工計(jì)算[J].電力建設(shè),2001,2:12-17.

[5] 黃俊杰.桿塔架線連續(xù)傾斜檔施工計(jì)算方法的探討[J].電力建設(shè),2006,3:43-45.

[6] 李博之.高壓架空輸電線路架線施工計(jì)算原理[M].2版.北京：中國電力出版社，2008.01.

Development and Application of Calculation Software for the Construction of Continuous Sloping Terrain

ZHU Yi-fan1,LI Gao-ning2,GAO Zi-rui3,LI Yan-feng3

(1.College of Electronic Engineering & New Energy,China Three Gorges University,Yichang 443002,China;2.State Gird Baiyin electric power supply company,Baiyin 730900,China;3.Yunnan power Grid Co.Ltd.Dali Power Supply Bureau,Dali 671000,China)

It is very complicated to calculate the construction of the continuous sloping terrain,This paper summarizes a set of standards of the Construction of Continuous Sloping Terrain calculation process through researching exised theories about the Construction of Continuous Sloping Terrain calculation.Besides that,the calculation process is designed to a calculation software for the Construction of Continuous Sloping Terrain calculation which is based on VB 6.0 programming environment.Finally,the correctness of the standard calculation process and the software is verified by the comparison of the theoretical calculation and the software calculation.

continuous sloping terrain;stringing construction;calculation flow;VB 6.0

1004-289X(2017)01-0028-04

TM72

B

2016-07-29

祝一帆(1992 -)，男，碩士研究生，主要研究方向：輸電線路工程技術(shù)方向。