500 kV輸電線路桿塔全剛性防墜落導(dǎo)軌布置探討

廖邢軍，辜良雨，李 鐘，隴源杰，付衛(wèi)斌

(1.中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院有限公司，四川 成都 610056；2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司建設(shè)分公司，云南 昆明 650051)

0 引言

為確保檢修作業(yè)中工作人員上下桿塔和在塔上移位過(guò)程中的人身安全，登高作業(yè)一般均要求采取防墜落保護(hù)措施。經(jīng)過(guò)十余年的創(chuàng)新和發(fā)展[1-4]，形成了兩類應(yīng)用廣泛的永久性防墜落裝置：導(dǎo)軌式防墜落裝置和鋼絞線防墜落裝置，其中導(dǎo)軌式防墜落裝置材料主要采用鋼材或鋁合金，鋼絞線防墜落裝置材料主要采用不銹鋼鋼絞線。基于運(yùn)維和施工安全需要，目前新建輸電線路桿塔一般均要求安裝永久性的高空防墜落裝置。在特高壓工程中，一般采用塔身導(dǎo)軌式和橫擔(dān)鋼絞線組合的防墜落裝置。而在部分地區(qū)，則采用全剛性導(dǎo)軌式結(jié)構(gòu)，主要由導(dǎo)軌、自鎖器、連接器、連接件、安全繩等組成，其中剛性導(dǎo)軌為主要組件。鋁合金剛性導(dǎo)軌由于具有較好的抗腐蝕、磨損能力，在一些地區(qū)廣泛應(yīng)用[5-6]。雖然相關(guān)企標(biāo)對(duì)防墜落組件的性能參數(shù)、外觀等有詳細(xì)的技術(shù)要求，但對(duì)防墜落導(dǎo)軌在桿塔上的布置要求并不完善，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也無(wú)明確規(guī)定，導(dǎo)致不同設(shè)計(jì)單位、廠家和運(yùn)維單位的理解各不相同，從而影響防墜落裝置的投產(chǎn)使用效果。本文結(jié)合已建工程經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)常用500 kV輸電線路桿塔防墜落導(dǎo)軌的布置方案進(jìn)行探討，以期為后續(xù)工程設(shè)計(jì)和安裝提供參考。

1 塔身導(dǎo)軌布置

結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)公司和云南電網(wǎng)公司的相關(guān)要求[5-6]，防墜落導(dǎo)軌布置主要應(yīng)滿足以下要求：

1)防墜落裝置應(yīng)盡量安裝在桿塔輪廓以內(nèi)，不能影響電氣間隙，如超出輪廓應(yīng)校核電氣間隙。

2)導(dǎo)軌布置位置原則上要求塔身導(dǎo)軌與腳釘腿布置一致，鐵塔橫擔(dān)上導(dǎo)軌布置應(yīng)科學(xué)合理，便于運(yùn)行檢修使用。

3)桿塔作業(yè)防墜落裝置宜采用單側(cè)全程安裝(包括桿塔垂直部分、曲臂、左右橫擔(dān)及地線支架)。

據(jù)此原則，根據(jù)塔身腳釘布置情況，防墜落剛性導(dǎo)軌一般與腳釘布置一致，橫擔(dān)導(dǎo)軌與塔身導(dǎo)軌布置于桿塔同一側(cè)，500kV常用塔型全剛性導(dǎo)軌布置方式如圖1～圖3所示。

1)單回路懸垂塔：常見的塔型有貓頭塔、酒杯塔和緊湊型塔，如圖1所示。一般瓶口以下腳釘設(shè)置在D腿，瓶口以上設(shè)置在A、D腿，塔身導(dǎo)軌布置與腳釘布置一致，由于左右曲臂距離較大，為運(yùn)維方便，一般左右側(cè)均安裝導(dǎo)軌，且與橫擔(dān)上水平導(dǎo)軌通過(guò)轉(zhuǎn)向器連接形成一封閉體系。酒杯塔、貓頭塔、緊湊型塔曲臂處腳釘一般設(shè)置于外主材上，也可能設(shè)置于內(nèi)主材上，導(dǎo)軌布置應(yīng)與之一致。

圖1500 kV單回路懸垂塔全剛性防墜落導(dǎo)軌布置示意圖

2)單回路耐張塔：常見的塔型有酒杯塔、干字塔和緊湊型塔，如圖2所示?；陔姎忾g隙考慮，其中酒杯塔，一般右轉(zhuǎn)時(shí)，在瓶口以下腳釘設(shè)置在D腿，瓶口以上布置在A、D腿；左轉(zhuǎn)時(shí)，在瓶口以下腳釘設(shè)置在B腿，瓶口以上布置在B、C腿，塔身導(dǎo)軌布置與腳釘布置一致，橫擔(dān)上水平導(dǎo)軌通過(guò)轉(zhuǎn)向器連接形成一封閉體系，其布置方式與直線塔類似。干字型和緊湊型耐張塔：基于電氣間隙考慮，一般在下橫擔(dān)以下，腳釘設(shè)置于內(nèi)角側(cè)的D腿或B腿(右轉(zhuǎn)時(shí)設(shè)置于D腿，左轉(zhuǎn)時(shí)設(shè)置于B腿)；下橫擔(dān)以上，腳釘設(shè)置于外角側(cè)A腿或C腿(右轉(zhuǎn)時(shí)設(shè)置于A腿，左轉(zhuǎn)時(shí)設(shè)置于C腿)，塔身導(dǎo)軌布置與腳釘布置一致。

圖2500 kV單回路耐張塔全剛性防墜落導(dǎo)軌布置示意圖

3) 500 kV雙回路桿塔一般采用鼓型塔和羊角型塔，圖3為常用鼓型塔示意圖。腳釘一般從上至下均按對(duì)角線的B、D兩條腿設(shè)置，也有工程僅設(shè)置在一條塔腿上。基于經(jīng)濟(jì)性和實(shí)際使用情況考慮，塔身導(dǎo)軌一般單側(cè)布置在一條腿上，雙回路直線塔一般安裝在D腿；雙回路耐張塔考慮間隙要求，左轉(zhuǎn)時(shí)安裝在B腿，右轉(zhuǎn)時(shí)安裝在D腿。

2 橫擔(dān)、支架和塔窗導(dǎo)軌布置

鐵塔橫擔(dān)結(jié)構(gòu)主要呈水平狀或傾斜狀，一般不設(shè)置腳釘，但傾角較大的地線支架為便于攀爬也會(huì)在主材上設(shè)置腳釘，如酒杯塔地線支架，此時(shí)導(dǎo)軌布置應(yīng)與腳釘一致。

以往線路工程未安裝防墜落裝置運(yùn)維時(shí)，一些運(yùn)維人員習(xí)慣從橫擔(dān)內(nèi)側(cè)攀爬。當(dāng)裝設(shè)剛性防墜落裝置后，由于橫擔(dān)導(dǎo)軌與塔身導(dǎo)軌連通、轉(zhuǎn)向的原因，橫擔(dān)導(dǎo)軌需裝于橫擔(dān)立面外側(cè)，因此在橫擔(dān)上需沿外立面攀爬。為便于連接安全繩的自鎖器在導(dǎo)軌上順利通過(guò)，橫擔(dān)導(dǎo)軌一般平行于下平面主材安裝，且距下平面高度一般取為0.8～1.0 m。但對(duì)水平地線支架，傾斜地線支架、單回路直線塔塔窗等特殊部位還應(yīng)特殊處理。

圖3500 kV雙回路鼓型塔全剛性防墜落導(dǎo)軌布置示意圖

2.1 水平地線支架

一般導(dǎo)線橫擔(dān)下平面水平、上平面傾斜，理論上沿下平面攀爬更加安全，導(dǎo)軌一般平行于下平面主材安裝。水平地線支架則相反，一般下平面傾斜、上平面水平，實(shí)際運(yùn)維時(shí)沿上、下平面攀爬均有可能，應(yīng)根據(jù)運(yùn)維意見進(jìn)行導(dǎo)軌布置。

2.2 傾斜地線支架

單回路酒杯塔、貓頭塔、緊湊型懸垂塔，雙回路羊角型塔的地線支架一般成傾斜狀，傾角多大于30°?？紤]腳釘?shù)倪B續(xù)性和攀爬的方便性，在腳釘腿側(cè)的地線支架主材上設(shè)置腳釘或腳踏。一般情況下，500 kV貓頭塔、緊湊型懸垂塔地線支架高度較小，可不再設(shè)置導(dǎo)軌。酒杯塔和雙回路羊角型塔地線支架懸挑高度較大，宜在雙側(cè)地線支架上均布置防墜落導(dǎo)軌，且應(yīng)與腳釘布置一致。

值得注意的是，雙回路羊角型塔腳釘一般按對(duì)角線的B、D兩條腿設(shè)置，考慮腳釘?shù)倪B續(xù)性和攀爬的方便性，地線支架主材上腳釘也基本沿B、D腿設(shè)置，在地線支架處防墜落導(dǎo)軌布置應(yīng)考慮腳釘?shù)淖兿騿?wèn)題，可通過(guò)增設(shè)腳釘、改變腳釘安裝位置或調(diào)整導(dǎo)軌布置，避免出現(xiàn)導(dǎo)軌安裝位置與腳釘不一致的情況。

2.3 單回路懸垂塔塔窗

為運(yùn)維方便，單回路貓頭塔、酒杯塔和緊湊型塔一般均要求在塔窗左右側(cè)曲臂均安裝導(dǎo)軌，為避免因從一側(cè)曲臂爬上而從另側(cè)曲臂爬下時(shí)自鎖器朝向發(fā)生變化導(dǎo)致自鎖功能失效的現(xiàn)象，應(yīng)在拐點(diǎn)處增設(shè)轉(zhuǎn)向器改變防墜器朝向。且在變坡處，應(yīng)將左右曲臂導(dǎo)軌連通，避免因防墜器通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)致爬塔人員繞塔窗原路返回而增加爬塔路徑長(zhǎng)度，減少爬塔風(fēng)險(xiǎn)，500 kV單回路懸垂塔塔窗導(dǎo)軌布置示意圖如圖4所示。

2.4 縱向橫擔(dān)

塔身導(dǎo)軌和橫擔(dān)導(dǎo)軌近似共面于豎直面上。500 kV單回路干字耐張塔和換位塔，一般會(huì)設(shè)置縱向跳線橫擔(dān)。由于縱向橫擔(dān)支架朝向垂直于塔身和橫擔(dān)導(dǎo)軌平面，在縱向橫擔(dān)上設(shè)置剛性導(dǎo)軌，在與橫擔(dān)導(dǎo)軌連接處構(gòu)造不易處理，且考慮縱向橫擔(dān)懸挑長(zhǎng)度較短，一般不宜設(shè)置剛性導(dǎo)軌。

圖4500 kV單回路懸垂塔塔窗導(dǎo)軌布置示意圖

2.5 轉(zhuǎn)向器布置

轉(zhuǎn)向器用于連接水平、垂直剛性導(dǎo)軌，可以改變自鎖器運(yùn)動(dòng)方向，圖5為工程上常用的一種轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向器主要用于橫擔(dān)、塔身導(dǎo)軌交叉處，塔窗導(dǎo)軌分流處，以及其他需要改變自鎖器朝向的部位。在導(dǎo)軌大角度彎折處，如貓頭塔、酒杯塔塔窗變坡處，一般可通過(guò)將導(dǎo)軌火曲處理轉(zhuǎn)向，不需設(shè)置轉(zhuǎn)向器。各類塔型的轉(zhuǎn)向器建議設(shè)置位置詳見圖1～圖3，數(shù)量見表1所列。

表1 常用桿塔類型推薦轉(zhuǎn)向器數(shù)量

圖5 一種轉(zhuǎn)向器示意圖

3 特殊位置導(dǎo)軌布置

在一些特殊部位，導(dǎo)軌布置還需結(jié)合鐵塔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行特殊處理，如：

1)對(duì)一些高跨塔，塔頭和部分塔身可能會(huì)設(shè)置護(hù)籠式爬梯，橫擔(dān)導(dǎo)軌布置應(yīng)注意與護(hù)籠式爬梯的相互影響問(wèn)題，宜將護(hù)籠式爬梯裝于橫擔(dān)導(dǎo)軌對(duì)側(cè)塔身立面上，或?qū)M擔(dān)導(dǎo)軌彎曲安裝于爬梯主材外側(cè)，避免出現(xiàn)爬梯主材與導(dǎo)軌距離較近，導(dǎo)致防墜器無(wú)法通過(guò)的問(wèn)題，圖6為護(hù)籠式爬梯影響防墜器通過(guò)的工程實(shí)例。

圖6 爬梯護(hù)籠影響防墜器通過(guò)

2)一些工程因融冰需要，需將地線通過(guò)安裝在塔身主材的支柱絕緣子引下到腿部，此時(shí)，考慮融冰時(shí)間隙要求，引下線應(yīng)避開腳釘腿和塔身導(dǎo)軌，同時(shí)也應(yīng)盡量避免橫擔(dān)導(dǎo)軌與融冰引下線交叉，若有交叉，可通過(guò)加裝絕緣護(hù)套進(jìn)行防護(hù)，以免影響運(yùn)維攀爬和安全，如圖7所示。

圖7 融冰引下線與橫擔(dān)導(dǎo)軌交叉

3)個(gè)別塔型塔頭大節(jié)點(diǎn)板處，為方便攀爬設(shè)置了U型腳釘，防墜落導(dǎo)軌不宜安裝于U型腳釘內(nèi)側(cè)，宜將導(dǎo)軌火曲安裝于腳釘外側(cè)或更換腳釘型式，以免影響防墜器順利通過(guò)，如圖8所示。同時(shí)，導(dǎo)軌布置時(shí)還需注意螺栓、節(jié)點(diǎn)對(duì)導(dǎo)軌和防墜器的影響，導(dǎo)軌與螺栓和節(jié)點(diǎn)應(yīng)保證一定的通過(guò)距離。

圖8 U型腳釘影響防墜器通過(guò)

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著對(duì)本質(zhì)安全的日益重視，全剛性防墜落導(dǎo)軌在桿塔應(yīng)用越來(lái)越多，但目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)桿塔全剛性防墜落導(dǎo)軌的布置尚無(wú)明確規(guī)定，導(dǎo)致不同單位的認(rèn)識(shí)和理解存在較大差異。針對(duì)這一問(wèn)題，結(jié)合已建工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常規(guī)500 kV輸電桿塔的剛性導(dǎo)軌布置方案進(jìn)行了探討和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，供后續(xù)相關(guān)工程參考?？紤]到不同地區(qū)攀爬習(xí)慣可能存在差異，建議防墜落裝置在設(shè)計(jì)和安裝時(shí)征求相關(guān)運(yùn)維人員意見。