特高壓變電站跨線安裝施工工藝研究

羅兆楠，田文敏，潘宏承

（1.國(guó)家電網(wǎng)有限公司交流建設(shè)分公司，北京 100052；2.北京送變電有限公司，北京 102401）

0 引言

變電站跨線施工屬于軟母線施工范疇，在特高壓交流輸變電工程大規(guī)模建設(shè)的今天，跨線施工工藝的優(yōu)良與否對(duì)變電站整體建設(shè)進(jìn)度和施工質(zhì)量控制具有重要影響。

從20世紀(jì)90年代起，施工單位和研究人員對(duì)于跨線長(zhǎng)度計(jì)算和施工方法開展了諸多研究，從近似計(jì)算法到試驗(yàn)擬合公式，再到編制計(jì)算軟件，促進(jìn)了跨線施工領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。文獻(xiàn)［1］介紹了一種軟母線下料的經(jīng)驗(yàn)公式，文獻(xiàn)［2］提出了“梯形模型計(jì)算法”和“組合模型計(jì)算法”近似計(jì)算算法，上述方法均為近似計(jì)算，得出的結(jié)果還需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，針對(duì)特高壓變電站跨線預(yù)制及施工技術(shù)的研究，目前尚未檢索到相關(guān)文獻(xiàn)。

研究提出一種精確計(jì)算跨線長(zhǎng)度的計(jì)算軟件，并對(duì)原有特高壓變電站跨線安裝工藝流程進(jìn)行改進(jìn)，通過國(guó)內(nèi)某特高壓變電站新建工程構(gòu)架之間的跨線施工實(shí)踐，證明所提方法的有效性。

1 軟母線施工技術(shù)要求

GB 50149—2010《母線裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定：母線弛度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，其允許誤差為-2.5%～+5%；擴(kuò)徑導(dǎo)線彎曲度不小于導(dǎo)線直徑的30倍。

GB 50697—2011《1 000 kV變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：海拔1 000 m時(shí)，1 000 kV屋外配電裝置分裂導(dǎo)線至接地部分之間的最小安全距離為6.8 m。同時(shí)，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)研究證明，海拔在1 000 m及以下的特高壓交流變電站帶電作業(yè)最小相地安全距離為6.8 m，最小相間安全距離為9.1 m，構(gòu)架側(cè)方進(jìn)出分裂母線最小組合間隙為6.2 m。

2 構(gòu)架間跨線施工工藝

2.1 施工工藝流程

構(gòu)架間跨線施工工藝的優(yōu)良與否對(duì)變電站整體的建設(shè)進(jìn)度和施工質(zhì)量控制有著重要的影響，通過導(dǎo)線下料長(zhǎng)度計(jì)算軟件精確計(jì)算導(dǎo)線下料長(zhǎng)度，使施工人員可以在現(xiàn)場(chǎng)完成跨線的預(yù)制和起吊安裝，避免了依賴經(jīng)驗(yàn)、反復(fù)放樣比對(duì)的煩瑣施工工藝。具體施工工藝流程如圖1所示。

圖1 跨線施工工藝流程

2.2 絕緣子串組裝

耐張絕緣子串組裝時(shí)應(yīng)滿足如下要求：

1）絕緣子串耐壓試驗(yàn)合格；

2）絕緣子片外觀、瓷質(zhì)完好無(wú)損，連接使用的鋼件完好、無(wú)銹蝕，連接過程避免損傷；

3）根據(jù)圖紙要求，從掛點(diǎn)處開始組裝，為方便計(jì)數(shù)，穿插不同顏色的絕緣子片；

4）彈簧銷在安裝時(shí)開口方向應(yīng)確保一致。

2.3 導(dǎo)線下料長(zhǎng)度計(jì)算

導(dǎo)線下料長(zhǎng)度的誤差直接影響著軟母線安裝后的弧垂，參考拋物線和懸鏈線計(jì)算公式，充分考慮掛點(diǎn)高差及耐張絕緣子串等因素對(duì)弧垂的影響，研究一種精確計(jì)算導(dǎo)線下料長(zhǎng)度的計(jì)算軟件。

2.3.1 計(jì)算參數(shù)確定

在計(jì)算導(dǎo)線下料長(zhǎng)度之前應(yīng)進(jìn)行輸入?yún)?shù)的采集，主要包括絕緣子串長(zhǎng)度、掛點(diǎn)檔距、弧垂及導(dǎo)線重量等。

采用直接測(cè)量的方式對(duì)絕緣子串長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量。絕緣子和金具組裝完后垂直吊起并保持自然下垂?fàn)顟B(tài)，用鋼卷尺測(cè)量U型掛環(huán)至耐張線夾掛環(huán)之間的距離。1 000 kV四分裂導(dǎo)線的上下層導(dǎo)線絕緣子串長(zhǎng)度存在差異，因此應(yīng)分別測(cè)量其長(zhǎng)度。

采用手持式可視激光測(cè)距儀對(duì)掛點(diǎn)檔距進(jìn)行精確測(cè)量。安排施工人員爬到連線一側(cè)的掛點(diǎn)附近，將測(cè)距儀的底部頂在構(gòu)架掛點(diǎn)外沿，測(cè)量并記錄一組跨線檔距的讀數(shù)。每個(gè)檔距應(yīng)測(cè)量3次，取其平均值。若掛點(diǎn)之間存在高差，則視施工圖的掛點(diǎn)標(biāo)高差值為實(shí)際高差。

依據(jù)施工圖出具的溫度—弧垂—張力表，可根據(jù)施工時(shí)的環(huán)境溫度確定檔線的弧垂。

導(dǎo)線單位長(zhǎng)度重量可根據(jù)其型號(hào)進(jìn)行確定。2.3.2 導(dǎo)線下料長(zhǎng)度計(jì)算

將計(jì)算參數(shù)輸入導(dǎo)線下料長(zhǎng)度計(jì)算軟件，進(jìn)而可以得出導(dǎo)線下料長(zhǎng)度，如圖2所示。

圖2 軟件計(jì)算界面

將導(dǎo)線從線盤放出，以軟件計(jì)算長(zhǎng)度畫印、綁扎、切斷導(dǎo)線，確保切斷口和導(dǎo)線軸線垂直，并打磨好切斷口。

2.4 導(dǎo)線壓接、金具安裝

導(dǎo)線壓接、金具安裝的具體施工流程為：

1）壓接前將線夾內(nèi)層和導(dǎo)線外表面清理干凈，并根據(jù)壓接長(zhǎng)度將導(dǎo)線線絲穿入擴(kuò)徑空隙填實(shí)。

2）對(duì)導(dǎo)線壓接部分涂刷耐熱導(dǎo)電接觸脂，在接觸面上涂刷均勻并覆蓋導(dǎo)線外層鋁股。

3）將導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)穿入線夾壓接管，其旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)與導(dǎo)線絞線方向保持一致。再將錨桿旋入導(dǎo)線芯圓管，調(diào)整好壓接管跳線連接螺栓方向與錨桿孔方向。

4）組裝完畢后，使用液壓壓接機(jī)對(duì)耐張線夾進(jìn)行壓接。壓接操作應(yīng)滿足DL/T 5285—2013《輸變電工程架空導(dǎo)線及地線液壓壓接工藝規(guī)程》要求，80 MPa壓力時(shí)應(yīng)保持5 s，壓接后的六邊形對(duì)邊距為0.866D（D為壓接管外徑）。在線夾壓接位置包裹塑料薄膜以便于脫模，每模壓接完畢后將導(dǎo)線沿軸線直線移動(dòng)，相鄰兩模的重疊量應(yīng)大于5 mm。壓接完畢后應(yīng)對(duì)線夾壓接部分進(jìn)行打磨，確保壓接部分圓滑過渡、無(wú)毛刺。

5）將雙分裂導(dǎo)線平行放置，沿同一方向?qū)?根導(dǎo)線測(cè)量，標(biāo)記間隔棒安裝位置并進(jìn)行安裝。雙分裂導(dǎo)線同時(shí)測(cè)量距離可保證間隔棒彼此平行，削減導(dǎo)線間相互作用力。

2.5 導(dǎo)線安裝

應(yīng)用起重機(jī)和絞磨機(jī)對(duì)絕緣子串和導(dǎo)線進(jìn)行最終組裝和起吊安裝，安裝示意如圖3所示。導(dǎo)線安裝的具體施工流程為：

1）將導(dǎo)線運(yùn)輸至連線檔下方，應(yīng)用起重機(jī)吊起絕緣子串一端，將導(dǎo)線一端和絕緣子串連接好，然后繼續(xù)起吊，將此線端連接至構(gòu)架掛點(diǎn)并安裝完成。

圖3 安裝示意

2）導(dǎo)線提升過程中，應(yīng)避免導(dǎo)線與地面產(chǎn)生硬性摩擦及永久變形。

3）如圖3所示，另一端先將絕緣子串垂直吊起，將絕緣子串下端與導(dǎo)線連接完成，再開動(dòng)絞磨機(jī)收緊鋼絲繩，將線端拉向構(gòu)架掛點(diǎn)，吊車自然脫鉤。開動(dòng)絞磨機(jī)繼續(xù)提升，直至施工人員完成導(dǎo)線U型掛環(huán)與構(gòu)架掛點(diǎn)連接。

4）提升過程中，施工人員通過地面控制繩控制導(dǎo)線不與地面設(shè)備碰撞。

2.6 弧垂復(fù)測(cè)

吊裝完成后采用水準(zhǔn)儀和激光測(cè)距儀在地面進(jìn)行弧垂復(fù)測(cè)，其實(shí)質(zhì)是導(dǎo)線最低點(diǎn)與掛點(diǎn)的高差，具體施工流程為：

1）在導(dǎo)線下方附近取定一點(diǎn)架設(shè)水準(zhǔn)儀并標(biāo)定水準(zhǔn)面；

2）將尺桿豎直立于掛點(diǎn)之下，用水準(zhǔn)儀讀取尺桿讀數(shù)，再將激光測(cè)距儀置于尺桿讀數(shù)位置，測(cè)量并讀取此時(shí)水準(zhǔn)平面與掛點(diǎn)距離，多次測(cè)量并計(jì)算平均值h1；

3）取導(dǎo)線掛點(diǎn)連線中點(diǎn)及其前后1 m各一點(diǎn)，將尺桿立于跨線正下方，測(cè)量上述3點(diǎn)位置導(dǎo)線距離水準(zhǔn)平面的距離，取最小值h2；

4）檔線實(shí)際弧垂計(jì)算公式為

3 應(yīng)用實(shí)踐

將所提方法在國(guó)內(nèi)某特高壓變電站過渡構(gòu)架—聯(lián)合構(gòu)架一檔線的安裝中進(jìn)行應(yīng)用。首先對(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了采集，如表1所示。

表1 主要技術(shù)參數(shù)

將主要技術(shù)參數(shù)輸入計(jì)算軟件，計(jì)算出導(dǎo)線下料長(zhǎng)度為60.140 7 m，如圖2所示。

利用所提改進(jìn)施工工藝流程進(jìn)行跨線施工，施工后該檔線實(shí)際弧垂為 3.352 m，根據(jù) Q/GDW 10198—2016《1 000 kV母線裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》要求，該檔線實(shí)際弧垂允許區(qū)間為3.268～3.515 m，實(shí)測(cè)弧垂值在允許區(qū)間范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求，且施工效果達(dá)到了良好的美觀性，證明了所提施工工藝能夠很好地指導(dǎo)變電站軟母線安裝施工。

4 結(jié)語(yǔ)

特高壓變電站跨線具有檔距短、絕緣子串重量重的特點(diǎn)，安裝施工效果往往難以控制。提出一種跨線計(jì)算方法和改進(jìn)施工方法，可以精確計(jì)算跨線長(zhǎng)度，并有效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行跨線施工。該方法成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)某特高壓變電站過渡構(gòu)架—聯(lián)合構(gòu)架—檔線的安裝過程中，施工效果良好，證明了所提方法的有效性，為后續(xù)工程建設(shè)提供了參考。