330kV 及以上高壓輸電線路帶電跨越施工技術(shù)分析

馬 煜

(寧夏送變電工程有限公司)

0 引言

在我國(guó)輸變電領(lǐng)域, 跨越建設(shè)是最容易發(fā)生事故和安全風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)目。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步與發(fā)展, 人們對(duì)電力的需求增加, 電力資源的普及度也相繼提高, 這在一定程度上帶動(dòng)了全國(guó)各地電網(wǎng)建設(shè)。然而, 電網(wǎng)的總體規(guī)模越來(lái)越大, 電壓水平總體上呈逐級(jí)上升的態(tài)勢(shì), 很多線路形式在高海拔地區(qū)出現(xiàn)了交叉跨越的現(xiàn)象。因此, 對(duì)330kV 及以上高壓輸電線路帶電跨越施工進(jìn)行深入的研究已是必然的趨勢(shì), 也是越來(lái)越重要的課題。

1 架線跨越施工案例情況概述

某330kV 輸變電項(xiàng)目工程全線進(jìn)行帶電跨越施工, 共需跨越330kV 輸電線路(1 條)、500kV 輸電線路(5 條), 跨越施工存在諸多風(fēng)險(xiǎn), 跨越沿線也有大量障礙物。為了保證高壓輸電線路施工有序性,施工人員展開(kāi)障礙物的調(diào)查, 主要有已建成且投入運(yùn)行的輸電線路、電氣化鐵路、公路、民用住宅等?；谏鲜銮闆r, 施工團(tuán)隊(duì)制定帶電跨越方案。

2 330kV 及以上高壓輸電線路帶電跨越施工要點(diǎn)

2.1 跨越網(wǎng)

結(jié)合本項(xiàng)目, 搭設(shè)承力索帶電同檔跨越網(wǎng), 按照施工準(zhǔn)備、展放承力索、安裝設(shè)置封頂絕緣網(wǎng)等流程進(jìn)行。

施工準(zhǔn)備階段, 施工人員按照跨越架平面圖, 規(guī)范拉設(shè)拉網(wǎng)地錨, 結(jié)合本項(xiàng)目跨越檔的距離, 計(jì)算得到兩端位置鋼絞線、承力索長(zhǎng)度的數(shù)據(jù), 從而確定承力索所在位置[1]。結(jié)合本項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境, 將跨越檔新線路兩側(cè)的滑車展開(kāi)預(yù)偏作業(yè), 確保其朝向是塔身的內(nèi)側(cè), 距離控制為2m, 使用預(yù)偏繩固定。兩端位置新建塔橫擔(dān)的上方, 需要使用掛具固定承力索專業(yè)滑車、拉網(wǎng)滑車。連接承力索、絕緣網(wǎng)等, 使其可以在兩端桿塔位置固定。

展放承力索階段, 展放前施工人員需要測(cè)量絕緣電阻, 設(shè)定兩極的間距是2cm, 保證絕緣電阻在700Ω 以上。細(xì)引渡繩、粗引渡繩實(shí)際電阻同樣要符合700Ω 這一要求。在跨越檔兩端處設(shè)置操作塔, 遵循擇優(yōu)選擇的原則, 選定地勢(shì)良好的一側(cè)作為操作基地。施工人員使用專用射繩器, 作為匯過(guò)細(xì)引渡繩,使其可以匯過(guò)被跨線路。隨后使用細(xì)引渡繩所帶張力, 將其作為推動(dòng)力, 確保粗引渡繩能夠匯過(guò)被跨線路。施工人員應(yīng)用到粗引渡繩, 并在兩端位置做好配合, 憑借帶張力實(shí)現(xiàn)承力索的引渡, 從而跨越被跨線路[2]。帶電跨越施工過(guò)程中, 匯承力索的作業(yè)過(guò)程中務(wù)必要提前預(yù)防, 以免帶電線路內(nèi)部導(dǎo)線和承力索發(fā)生接觸, 導(dǎo)致其被灼傷。承力索跨越被跨線路之后施工人員還需處理好其兩端位置, 應(yīng)用機(jī)動(dòng)絞磨牽拉承力索維持在緊繃狀態(tài), 隨后附著張力。

安裝封頂絕緣網(wǎng)階段, 施工人員需要使用專業(yè)小滑車, 將承力索和封頂網(wǎng)加以連接, 操作塔其中一端可以上塔作業(yè), 端側(cè)面護(hù)網(wǎng)一般是最后上塔, 在此端實(shí)現(xiàn)對(duì)端護(hù)網(wǎng)上塔。施工人員在塔上放置所有承力索尾端, 緊密配合另一端施工人員展開(kāi)施工, 此環(huán)節(jié)需要應(yīng)用引渡繩, 將側(cè)面防護(hù)網(wǎng)、封頂網(wǎng)拉到指定位置。隨后操作塔另一端, 需要拉末端側(cè)面防護(hù)網(wǎng)到指定部位, 確保其能夠和封頂網(wǎng)連接。安裝兩側(cè)面護(hù)網(wǎng)過(guò)程中, 需要攜帶兩端的預(yù)緊繩, 一直到完成上側(cè)面防護(hù)網(wǎng)、封頂網(wǎng)的安裝作業(yè)后, 應(yīng)用預(yù)緊繩, 調(diào)整機(jī)動(dòng)絞磨對(duì)于承力索的弧垂, 以預(yù)緊繩來(lái)控制兩側(cè)面護(hù)網(wǎng), 進(jìn)行緊固處理, 直至滿足預(yù)定預(yù)緊力標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。施工人員調(diào)整防護(hù)網(wǎng)后, 下部施工需要留出0.5m 的裕度, 使之能夠滿足330kV 及以上高壓輸電線路帶電跨越施工, 對(duì)于電壓等級(jí)地線同封頂網(wǎng)垂直距離的要求。即330kV 及以上高壓輸電線路, 有地線時(shí)的地線和封頂網(wǎng)垂直距離為4.1m, 無(wú)地線時(shí)的垂直距離應(yīng)達(dá)到5.5m。

2.2 跨越施工

本項(xiàng)目在跨越施工過(guò)程中, 共需經(jīng)過(guò)以下五個(gè)流程: (1) 施工人員展放導(dǎo)引繩, 需要提前將經(jīng)過(guò)絕緣處理的尼龍繩匯過(guò)封頂網(wǎng), 要求尼龍繩絕對(duì)干燥。隨后可以連接尼龍繩和導(dǎo)引繩, 兩側(cè)帶有張力, 應(yīng)加強(qiáng)配合過(guò)渡導(dǎo)引繩, 使其可以跨越封頂網(wǎng)。需要注意的是, 任意繩索在經(jīng)過(guò)封頂網(wǎng)時(shí), 均要有對(duì)應(yīng)數(shù)值張力。(2) 開(kāi)始跨越施工, 且導(dǎo)引繩展放階段, 施工人員需要做好導(dǎo)引繩與牽張場(chǎng)接地處理。(3) 跨越施工中無(wú)論是導(dǎo)線、繩索, 還是地線, 一般都要在封頂網(wǎng)上長(zhǎng)期停留。(4) 通信信號(hào)始終通暢, 由專人負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)跨越封頂網(wǎng)系統(tǒng), 若發(fā)現(xiàn)有異常, 必須及時(shí)聯(lián)系牽張場(chǎng), 協(xié)同做好停車處理。(5) 跨越施工現(xiàn)場(chǎng)如果遭遇大風(fēng)天氣, 且風(fēng)力等級(jí)在四級(jí)以上, 必須馬上停止放線, 導(dǎo)地線進(jìn)行臨時(shí)錨加固處理。

3 330kV 及以上高壓輸電線路帶電跨越施工方案

3.1 跨越施工方法

結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際, 被跨越330kV 線路架線比較高, 所以毛竹架跨越架、合金跨越架與施工規(guī)范不符。此330kV 線路屬于輸電線路, 所以不能配合停電施工。這就需要在帶電情況下開(kāi)展高壓輸電線路跨越施工, 并以臨時(shí)橫擔(dān)帶電作為輔助施工方法。

3.2 施工流程

開(kāi)始帶電跨越施工之后, 施工人員使用經(jīng)緯儀進(jìn)行被跨越電力線參數(shù)的計(jì)算, 包括高度、寬度、交叉角等, 得出復(fù)測(cè)結(jié)果后, 和設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比, 調(diào)整帶電跨越施工方案。按照被跨線路參數(shù)以及交叉跨越抱桿所在位置, 對(duì)其進(jìn)行帶電封網(wǎng)保護(hù)施工, 隨后展開(kāi)帶電作業(yè)。

3.3 方案論證

根據(jù)承重繩受力分析, 所受拉力是T=G·cotα≈15kN。承重繩地錨的重量是10T, 施工階段埋地深度為3m?，F(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中尼龍繩參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 尼龍繩技術(shù)參數(shù)

第一, 計(jì)算防護(hù)網(wǎng)長(zhǎng)度。防護(hù)網(wǎng)尺寸的計(jì)算一般需要輔助橫擔(dān)、被跨越330kV 線路參數(shù)作為參考。330kV 線路的兩端導(dǎo)體之間距離是12m, 計(jì)算時(shí)考慮到可能會(huì)有風(fēng)吹導(dǎo)致線路擺動(dòng)的情況, 所以330kV 線路兩端導(dǎo)體以外, 還需額外預(yù)留0.4m 安全裕度。由此可得出330kV 線路兩端導(dǎo)體之間的距離是12m +2 ×0.4m =12.8m。選擇防護(hù)網(wǎng)時(shí), 根據(jù)待建500kV線路和330kV 線路夾角(79° 20′), 所以在保證安全的情況下, 選擇防護(hù)網(wǎng)的長(zhǎng)、寬依次是30m、6m。

第二, 計(jì)算防護(hù)網(wǎng)承重。處于常規(guī)施工條件, 施工人員選用“1 +4”方法進(jìn)行放線, 此方法可以保證線路不會(huì)接觸防護(hù)網(wǎng)。防護(hù)網(wǎng)額外承重是0 的情況下, 便可保證施工的安全性。實(shí)際上待建線路極有可能發(fā)生滑落、放線與緊線設(shè)備故障引發(fā)的線路掉落現(xiàn)象, 對(duì)于此, 施工人員在架設(shè)導(dǎo)體掉落的情況下, 需要展開(kāi)防護(hù)網(wǎng)安全性論證分析。防護(hù)網(wǎng)兩側(cè)的導(dǎo)線和地面發(fā)生接觸, 此時(shí)承重繩承受張力達(dá)到最大值, 承受重力負(fù)荷則有線路重量、線路砸落產(chǎn)生瞬時(shí)負(fù)荷。根據(jù)防護(hù)網(wǎng)安全性論證, 設(shè)定線路落地點(diǎn)為C、D 兩點(diǎn), 即可得出集合關(guān)系如下, 且該關(guān)系成立。

根據(jù)上述公式,EF代表的是跨越寬度,h=25.3m 是330kV 線路高度,e=23m 是防護(hù)網(wǎng)、330kV線路間距。將CG 直線設(shè)置為x軸, 正方向從C 指向G, 以上公式的x是500kV 線路、330kV 線路交叉點(diǎn)坐標(biāo),x取值88.49m, tanβ 為0.0487。l=265m 是500kV 線路鐵塔之間的水平距離。基于此, 根據(jù)以上公式, 得出計(jì)算結(jié)果如下:CG= 44m,EG= 51m,ID=74m,FI=52m,LCE=28m,LFD=55m。

本項(xiàng)目待建500kV 線路的單位重量是1.3457kg /m。防護(hù)網(wǎng)處于最極端條件時(shí), 其可承受重力計(jì)算,得出結(jié)果為g1=4 ×1.3457 ×(28 +20 +55) ×9.8 =5433.4N。Φ16 尼龍繩的單位重量是132kg/km, 且防護(hù)網(wǎng)的總重量是35kg, 由此可得到重力近似值如下:g2=35×10 +132 ×10 ×0.25 =680N。防護(hù)網(wǎng)承受總重力向承重繩傳遞, 因?yàn)槊恳粋?cè)都有兩條承重繩, 所以極端意外時(shí)每一條承重繩各自承擔(dān)g1、g2 的50%。處于正常條件下的承重繩僅承受g2 的50%。用公式表示為:

根據(jù)以上公式,T1、T2依次代表的是極端意外與常規(guī)條件時(shí)每一條承重繩承受的重力, 對(duì)承重繩進(jìn)行安全校驗(yàn), 可按照公式進(jìn)行計(jì)算。該公式中的Tmax是指防護(hù)網(wǎng)上方最大重力,ξ是影響系數(shù),T是承重繩破壞作用力,ks是施工安全系數(shù)。如果ξ取值為10, 常規(guī)條件下ks=14.2。即便全部導(dǎo)線掉落, 依然有ks=5.7。所以防護(hù)網(wǎng)與承重繩能夠?yàn)槭┕ぐ踩峁┍Ｕ稀?/p>

第三, 計(jì)算主要承重繩受力。高壓輸電線路帶電跨越施工過(guò)程中, 選擇承重繩時(shí), 可采用直徑16mm尼龍繩, 此尼龍繩參數(shù)如下: ①最大負(fù)荷承載能力:215kN; ②單位重量: 132kg/km。此外, 500kV 線路位于兩端鐵塔的間距是255m, 由此計(jì)算承重繩承受拉力, 可按照公式進(jìn)行計(jì)算。該公式中的H是承重繩承受的拉力,f是線路弧垂,L是鐵塔間距,w是承重繩單位重量。如果cosα取值是0.9988, 且f為2.5m, 那么計(jì)算可得H是81kN,弧垂是0.41m, 能夠保證帶電跨越施工安全。

第四, 計(jì)算橫擔(dān)軸向受力。位于鐵塔最下方的橫擔(dān), 其最大受力是架設(shè)500kV 輸電線路導(dǎo)線所施加,最大施工承重是7065.016N, 由此按照公式F3=F1×cosδ1+F2× cosδ2計(jì)算橫擔(dān)軸向受力,F3為4000N,與安全系數(shù)相乘, 最終結(jié)果為20kN, 確定橫擔(dān)承受能力符合規(guī)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述, 330kV 及以上高壓輸電線路開(kāi)展帶電跨越施工, 其間為了保證施工安全, 施工人員需要對(duì)施工方法以及流程等進(jìn)行驗(yàn)證, 保證施工有序性和有效性, 在實(shí)現(xiàn)帶電跨越施工基礎(chǔ)上, 也能夠?yàn)?30kV及以上高壓輸電線路的正常運(yùn)行創(chuàng)造條件。