輸電線路重要跨越架線施工技術(shù)研究與應(yīng)用

張景輝,王文義,王 勇,焦中圈

(河北省送變電有限公司,河北 石家莊 050000)

在輸電線路施工中,經(jīng)常遇到跨越電氣化鐵路、高速公路、重要電力線路等情況,產(chǎn)權(quán)單位對(duì)跨越時(shí)間要求越來(lái)越短,跨越安全性要求越來(lái)越高。常規(guī)架線技術(shù)用時(shí)較長(zhǎng),工藝復(fù)雜,高空作業(yè)多,勞動(dòng)強(qiáng)度大,受外界天氣影響嚴(yán)重,安全風(fēng)險(xiǎn)高,已難以適應(yīng)重要跨越的要求[1-2]。裝配式快速架線施工技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)的施工新方法,目前已將其應(yīng)用于進(jìn)線檔、孤立檔的架線施工實(shí)踐中。

1 裝配式快速架線施工技術(shù)

裝配式快速架線施工技術(shù)的主要技術(shù)特征為導(dǎo)線定長(zhǎng),無(wú)需緊線環(huán)節(jié),耐張線夾與導(dǎo)線在地面壓接、直接掛線,無(wú)需高空斷線、壓接環(huán)節(jié)。這種施工技術(shù)可以簡(jiǎn)化施工工序,縮短施工時(shí)長(zhǎng)[3-4]。

但是受導(dǎo)線線長(zhǎng)計(jì)算、測(cè)量、計(jì)量精度影響,裝配式快速架線施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在導(dǎo)線線長(zhǎng)、弧垂的積累誤差過(guò)大的缺點(diǎn),甚至超過(guò)驗(yàn)收規(guī)范的要求[5];另外由于現(xiàn)有“耐張掛線金具-耐張線夾”結(jié)構(gòu)無(wú)法通過(guò)放線滑車(chē),所以在連續(xù)放線檔無(wú)法應(yīng)用。

2 裝配式架線改進(jìn)設(shè)計(jì)方案

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有裝配式架線施工技術(shù)中存在的問(wèn)題進(jìn)行深入研究,擬采用以下改進(jìn)措施:采用程序精確計(jì)算放線區(qū)段內(nèi)導(dǎo)地線長(zhǎng)度;采用三維激光成像測(cè)量裝備測(cè)量導(dǎo)地線掛點(diǎn)間距離;研制精確計(jì)量導(dǎo)地線長(zhǎng)度的裝置,代替張力機(jī)計(jì)米器;研制新型裝配式耐張線夾,實(shí)現(xiàn)地面壓接、自動(dòng)放線。

2.1 導(dǎo)線線長(zhǎng)計(jì)算

目前設(shè)計(jì)、施工領(lǐng)域廣泛采用拋物線模型計(jì)算導(dǎo)、地線長(zhǎng)度參數(shù)[6]。在實(shí)際計(jì)算中,在弧垂誤差率-2.5%＜μ＜2.5%的要求下,線長(zhǎng)的誤差率要求極高,達(dá)到十萬(wàn)分之一量級(jí),現(xiàn)有誤差控制水平無(wú)法達(dá)到此要求,因此要實(shí)現(xiàn)裝配式快速架線,使弧垂達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),僅靠控制線長(zhǎng)誤差是無(wú)法達(dá)到的,需要通過(guò)現(xiàn)有PT調(diào)整板或DB調(diào)整板對(duì)弧垂進(jìn)行調(diào)節(jié),必要時(shí)引入可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的調(diào)整金具,使誤差值滿(mǎn)足導(dǎo)線弧垂的驗(yàn)收要求。

2.2 三維激光成像測(cè)量裝備測(cè)量導(dǎo)地線掛點(diǎn)間距離

三維激光掃描技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于輸電線路運(yùn)維領(lǐng)域,用于測(cè)量桿塔傾斜、走廊內(nèi)導(dǎo)線對(duì)跨越物電氣距離等,可以應(yīng)用到裝配式快速架線施工領(lǐng)域,包括線路掛線點(diǎn)參數(shù)測(cè)量和施工驗(yàn)收2個(gè)工序。

2.2.1 掛線點(diǎn)參數(shù)測(cè)量

計(jì)算架線檔的弧垂與線長(zhǎng),需已知放線段架線檔的檔距、高差等初始參數(shù),設(shè)計(jì)單位提供的檔距值和高差值誤差較大,不滿(mǎn)足精確計(jì)算線長(zhǎng)要求,因此采用三維激光掃描對(duì)架線檔各掛點(diǎn)進(jìn)行精確掃描[7]。

采用3D激光掃描儀對(duì)放線段逐檔進(jìn)行掃描,每一檔單獨(dú)計(jì)算。依據(jù)掃描結(jié)果配合專(zhuān)業(yè)建模分析軟件得出掛點(diǎn)坐標(biāo)(XA,YA,ZA),(XB,YB,ZB),然后將其代入公式計(jì)算水平檔距、掛點(diǎn)高差和掛點(diǎn)高差角等參數(shù)。

2.2.2 架線施工驗(yàn)收

在掛線完成后,對(duì)架線段各架線檔導(dǎo)線進(jìn)行掃描,可一次性擬合出該架線檔所有相序?qū)?、地線的三維曲線模型,導(dǎo)入至AutoCAD軟件中直接讀取全部檔距、斜檔距、弧垂及線長(zhǎng)等數(shù)據(jù),能夠大大提升施工驗(yàn)收的精度及效率。

在實(shí)際應(yīng)用中,采用FARO Focus S350脈沖式三維激光掃描儀掃描輸電線路,獲得線路三維模型,并可將模型導(dǎo)出至AutoCAD軟件。FARO Focus S350掃描儀分辨率高達(dá)16 500萬(wàn)像素,測(cè)量精度±1 mm,因此,誤差不大于萬(wàn)分之二。

2.3 導(dǎo)地線展放長(zhǎng)度精確計(jì)量設(shè)備的研制

目前國(guó)內(nèi)輸電線路施工一般采用張力機(jī)放線,利用張力機(jī)上的里程表計(jì)量導(dǎo)地線展放長(zhǎng)度,但是該裝置誤差大,無(wú)法滿(mǎn)足裝配式架線施工需要[8]。

LaserSpeed多普勒激光測(cè)速儀又稱(chēng)激光計(jì)米器,是可以測(cè)量導(dǎo)地線展放速度和長(zhǎng)度的高精度儀器,但該型號(hào)測(cè)速儀對(duì)被測(cè)物的垂直度和相對(duì)距離要求較高。由于導(dǎo)線在展放過(guò)程中存在上下跳動(dòng)、左右擺動(dòng)的情況,因此需要研制一種限位裝置,見(jiàn)圖1,用以限制導(dǎo)線擾動(dòng),保持測(cè)量激光束與被測(cè)導(dǎo)線之間相對(duì)位置穩(wěn)定和角度穩(wěn)定。

圖1 測(cè)量設(shè)備限位支架

如圖1所示,研制的限位支架布置于導(dǎo)線軸架與張力機(jī)之間,導(dǎo)線穿過(guò)支架上的4個(gè)導(dǎo)向滑輪,導(dǎo)線滑輪與激光測(cè)速儀固定安裝在同一板材上,使激光測(cè)速儀始終與導(dǎo)線同步且保持垂直。支架采用垂直、水平2個(gè)方向阻尼限位,可以適應(yīng)導(dǎo)線在展放過(guò)程中的上下跳動(dòng)與左右擺動(dòng)。支架的支腿高度可根據(jù)張牽設(shè)備的型號(hào)進(jìn)行調(diào)整,保證了設(shè)備的通用性。

2.4 裝配式耐張線夾的研發(fā)

為實(shí)現(xiàn)快速架線,省去高空壓接工序,需要在放線前完成地面壓接,耐張線夾在架線過(guò)程中跟隨放線走板通過(guò)放線滑車(chē)。傳統(tǒng)的通用耐張線夾為引流板與耐張管為整體結(jié)構(gòu),無(wú)法通過(guò)放線滑車(chē)槽。

對(duì)現(xiàn)在通用的傳統(tǒng)耐張線夾進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,將影響通過(guò)滑車(chē)的引流板部分與線夾本體部分分離,采用裝配式連接,研發(fā)新式NY-400/35U裝配式耐張線夾,其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 新型裝配式耐張線夾

該裝配式耐張線夾壓接施工操作簡(jiǎn)便,其握力等機(jī)械性能指標(biāo)不低于傳統(tǒng)同類(lèi)產(chǎn)品且符合壓接規(guī)范要求。連接后,耐張線夾的電阻、溫升及熱循環(huán)等電氣性能指標(biāo)滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求,且可順利通過(guò)放線滑車(chē),期間不會(huì)因通過(guò)滑車(chē)時(shí)的擠壓力發(fā)生變形。

3 工程應(yīng)用效果

為了驗(yàn)證新技術(shù)的可行性,選擇靈壽220 k V線路工程N(yùn)72-N73耐-耐區(qū)段,進(jìn)行裝配式架線施工。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采取2種思路,第1種是在計(jì)算線長(zhǎng)處做好標(biāo)記,一側(cè)掛線后另一側(cè)常規(guī)緊線,緊線至設(shè)計(jì)弧垂,三維掃描測(cè)出實(shí)際線長(zhǎng),對(duì)比計(jì)算標(biāo)記線長(zhǎng)與實(shí)際線長(zhǎng),分析總誤差。第2種是采用計(jì)算線長(zhǎng)直接計(jì)量、掛線,掛線后,使用三維激光掃描儀對(duì)架線檔進(jìn)行掃描,測(cè)出掛線后的弧垂,與設(shè)計(jì)弧垂進(jìn)行對(duì)比,同時(shí)測(cè)出掛線后線長(zhǎng),與計(jì)算線長(zhǎng)對(duì)比,并分析誤差。弧垂超差引起牽引超過(guò)設(shè)計(jì)要求時(shí),停止試驗(yàn)。2種思路試驗(yàn)流程如圖3所示。

圖3 新技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證思路

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果分析可知,計(jì)算線長(zhǎng)相對(duì)于掛線所需線長(zhǎng)要略偏大,即以計(jì)算線長(zhǎng)掛線后弧垂值亦偏大。該誤差由眾多影響因素疊加而成,其中彈性伸長(zhǎng)誤差及導(dǎo)線精確計(jì)長(zhǎng)誤差為主要因素。在配合可調(diào)長(zhǎng)金具的使用下,依靠可調(diào)長(zhǎng)的調(diào)節(jié)金具如PT調(diào)整板、PTQ調(diào)整板及DB調(diào)整板等,能夠有效調(diào)整各種疊加誤差,從而保證導(dǎo)線弧垂誤差不超出驗(yàn)收規(guī)范要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

在經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展的今天,保障鐵路、高速公路及重要電力線路的運(yùn)行安全尤為重要。在輸電線路跨越施工過(guò)程中,縮短跨越施工時(shí)長(zhǎng)是降低風(fēng)險(xiǎn)的最有效途徑。裝配式快速定長(zhǎng)架線技術(shù)是一次有效嘗試,通過(guò)引進(jìn)激光多普勒測(cè)速儀,三維激光掃描儀等先進(jìn)儀器,并研制了配套的工器具,實(shí)現(xiàn)了測(cè)量精度量級(jí)的提升,保證了架線質(zhì)量滿(mǎn)足驗(yàn)收要求。該模式既減少被跨越物產(chǎn)權(quán)管理單位跨越施工時(shí)長(zhǎng)、提高運(yùn)行安全,又滿(mǎn)足了施工單位減少施工投入,降低施工風(fēng)險(xiǎn)的要求,值得大規(guī)模推廣應(yīng)用。