基于基準(zhǔn)線理論的雙掛點與多分裂裝配式架線線長計算模型

王志遠(yuǎn)，王海波，張傳成，李海洋

（北京送變電有限公司，北京 102401）

裝配式架線是指在架線施工前先根據(jù)導(dǎo)線弧垂計算出架線段內(nèi)每根子導(dǎo)線所需的長度，然后在地面依次完成導(dǎo)線的測量、斷線、壓接耐張線夾等操作，最后現(xiàn)場實施導(dǎo)線展放、掛線和附件安裝等施工。與常規(guī)架線方式相比，裝配式架線減少了弧垂觀測、劃印和高空壓接等工序，減少了高空作業(yè)量，縮短了施工周期，提高了施工安全性和質(zhì)量工藝水平，適用于有時間和空間限制的架線工程。

目前針對裝配式架線的研究較多，文獻(xiàn)［1-6］從檔距、高差、桿塔撓度、塑蠕伸長和導(dǎo)線彈性模量等角度研究了影響裝配式架線導(dǎo)線長度計算的因素，并建立了導(dǎo)線長度的數(shù)學(xué)計算模型；文獻(xiàn)［7］采用激光掃描和激光測速儀等現(xiàn)代化測量設(shè)備進行掛點坐標(biāo)和導(dǎo)線線長精確測量，從而實現(xiàn)裝配式架線測量快速化；文獻(xiàn)［8］提出采用模擬各相導(dǎo)線轉(zhuǎn)角度數(shù)來推導(dǎo)雙掛點內(nèi)外肢調(diào)整長度的方式來計算雙掛點時的導(dǎo)線線長。綜上所述，現(xiàn)有研究都表明精確計算導(dǎo)線線長是裝配式架線的關(guān)鍵點，但是多掛點的存在導(dǎo)致不能直接精確計算導(dǎo)線線長。本文通過建立基于基準(zhǔn)線理論的裝配式架線多掛點導(dǎo)線線長計算模型，配合相應(yīng)串長測量方法，精確計算多掛點時裝配式架線多分裂導(dǎo)線的長度，解決裝配式架線多掛點導(dǎo)線線長的計算難題，使得多掛點、多分裂導(dǎo)線輸電線路裝配式架線工藝更進一步。

1 基準(zhǔn)線計算模型

裝配式架線工藝的要點之一是精確計算導(dǎo)線的長度，以將弧垂誤差控制在規(guī)程規(guī)范要求的范圍內(nèi)。耐張絕緣子串多掛點的存在造成每一根子導(dǎo)線在鐵塔橫擔(dān)上沒有對應(yīng)的直接掛點，如圖1所示。同時推算每一根子導(dǎo)線在鐵塔橫擔(dān)上的掛點又難度很大，導(dǎo)致不能直接精確計算裝配式架線所需的每一根子導(dǎo)線的長度。

圖1 雙掛點耐張絕緣子串示意

為解決由于多掛點產(chǎn)生的導(dǎo)線線長計算問題，建立了基于基準(zhǔn)線理論的多掛點裝配式架線導(dǎo)線線長計算模型。外肢掛點在鐵塔橫擔(dān)上的掛點為SG外，內(nèi)肢掛點在鐵塔橫擔(dān)上的掛點為SG內(nèi)，如圖2 所示。首先通過掛點SG外點做外肢的垂線，建立計算基準(zhǔn)線，第i號子導(dǎo)線在計算基準(zhǔn)線上的虛擬掛點為JXGi，如圖3 所示。

圖2 雙掛點耐張絕緣子內(nèi)外肢示意

圖3 基準(zhǔn)線理論計算示意

從圖2 可以得出，第i號子導(dǎo)線的計算檔距LLJS檔距i和計算高差LLJS高差i分別與以外肢掛點為基準(zhǔn)點的檔距和高差是一致的，因此可以按下式計算：

式中l(wèi)——以外肢掛點為基準(zhǔn)點的水平距離，m；h——以外肢掛點為基準(zhǔn)點的掛點高差，m。

則第i號子導(dǎo)線的高差角φ為

第i號子導(dǎo)線的水平張力H可按下式計算：

式中f——第i號子導(dǎo)線所在相的導(dǎo)線竣工弧垂，m；ω——導(dǎo)線單位長度重力，N·m-1；ω0——耐張絕緣子串折算單位長度重力，N·m-1；λ——第i號子導(dǎo)線虛擬耐張絕緣子串長度，即為按外肢調(diào)整長度計算的與基準(zhǔn)線理論相對應(yīng)的耐張絕緣子串長度，m。

耐張絕緣子串折算單位長度重力ω0按下式計算：

式中G0——耐張絕緣子串自重力，N；n——每相導(dǎo)線子導(dǎo)線的分裂數(shù)。

則有第i號子導(dǎo)線虛擬掛點間的架空懸線長度［9］為

式中K——兩端懸掛點有耐張絕緣子串時的線長增大系數(shù)。

當(dāng)一端有絕緣子串時K取K1，兩端均有絕緣子串時K取K2。K1和K2分別按式（7）和式（8）計算：

則有第i號子導(dǎo)線實際導(dǎo)線長度為

從上述計算過程可以得出，從第i號子導(dǎo)線的實際導(dǎo)線長度可以按照以外肢掛點為基準(zhǔn)點的基于基準(zhǔn)線理論的裝配式架線多掛點導(dǎo)線線長計算模型進行計算。

2 線長計算實例

基于基準(zhǔn)線理論的多掛點裝配式架線線長計算模型在1 000 kV 張北—雄安特高壓交流線路工程1S002-1S003 耐張段進行了工程應(yīng)用。首先采用全站儀測量兩個耐張塔掛點間的水平距離和高差，如圖4 所示。

圖4 1S002-1S003 耐張段掛點間的水平距離和高差測量示意

1S002-1S003 耐張段各相外肢掛點間的水平距離和高差測量結(jié)果如表1 所示。

表1 1S002-1S003 耐張段各相外肢掛點間的水平距離和高差測量結(jié)果

根據(jù)測量的外肢掛點間的水平距離和高差，采用所建立的計算模型計算各相子導(dǎo)線的虛擬架空懸線長度、虛擬耐張絕緣子串長度和每根子導(dǎo)線的實際線長，結(jié)果如表2 所示。通過測量導(dǎo)線的竣工弧垂及子導(dǎo)線分裂間距并進行檢驗，結(jié)果表明采用該計算模型計算的導(dǎo)線線長進行的裝配式架線符合規(guī)程規(guī)范要求。

表2 1S002-1S003 耐張段右上相導(dǎo)線線長計算結(jié)果 m

3 結(jié)語

本文建立的基于基準(zhǔn)線理論的裝配式架線計算模型能夠精確計算多掛點與多分裂導(dǎo)線輸電線路裝配式架線導(dǎo)線的線長，并且已經(jīng)成功應(yīng)用于1 000 kV 張北—雄安特高壓交流線路工程。實踐證明，采用該模型計算的多掛點裝配式架線的導(dǎo)線線長精度滿足輸電線路工程規(guī)程規(guī)范的要求，可為以后類似工程施工積累了經(jīng)驗。