邻近转角塔线档的导线弧垂的研究

武俊义，李乃民，贾　崟

(1. 北京华联电力工程监理公司，北京　100070；2. 冀北电力有限公司，北京　100053)



邻近转角塔线档的导线弧垂的研究

武俊义1，李乃民1，贾崟2

(1. 北京华联电力工程监理公司，北京100070；2. 冀北电力有限公司，北京100053)

摘要：认为在输电线路张力架线施工中在孤立档或小耐张段紧线的情况下，根据经验常采用放松应力进行紧线操作很不科学。提出了绝缘子金具串的重量对导线弧垂有影响。根据联有耐张绝缘子串的弧垂计算理论，精确分析了一端或两端分别联有耐张绝缘子串的弧垂计算和弧垂测控，并给出了工程实例。通过在弧垂计算中考虑绝缘子金具串的影响并在施工紧线操作中严加控制，可以使杆塔受力更加合理，消除运行安全隐患。

关键词：输电线路；邻近转角塔线档；耐张绝缘子串；弧垂计算；弧垂测控

1锦苏线邻近转角塔线线问题

在送电线路架线施工中，施工单位技术人员依据设计提供的架线曲线，算出不同温度下的紧线弧垂，虽然技术人员考虑了降温补偿塑性伸长和间隔棒对弧垂的影响[1-2]，但是并没有考虑绝缘子和金具串(简称绝缘子串)对架线弧垂的影响，如果绝缘子串的重量折算后自重比载与导线的自重比载接近，则对紧线弧垂没有影响。如果二者相差较大，如锦屏—苏南±800 kV架空输电线路工程(简称锦苏线)川1标，单侧单联绝缘子串数量达七、八十片、绝缘子和金具串长度达20余米、总重量达1吨左右[3]，就不能忽略绝缘子串对弧垂的影响。使用没有考虑绝缘子串重量得到的弧垂作为紧线弧垂依据，那么导线最低点应力会比考虑绝缘子串后的应力大，结果杆塔两侧受到持续不平衡张力，超过杆塔的耐受极限，就很有可能发生事故。这一隐患在竣工验收时可能不会立即显示，但杆塔长期在不平衡张力下运行，受到稍微恶劣环境的影响就可能发生严重的倒塔断线事故，应引起高度重视。

《±800 kV架空输电线路张力架线施工工艺导则》(Q/GDW 1260—2014)中对弧垂观测档有一条规定如下：不宜选邻近转角塔的线档作观测档。本文研究的是必须在邻近转角塔线档作弧垂观测档的情况。

锦苏线川1标段在紧线过程中涉及到许多档必须选择邻近转角塔的线档作观测档，有以下几种情况：(1)线档两端均为转角塔；(2)小型的耐张段，塔型分布为转角塔—直线塔—转角塔；(3)耐张段有直线档，但档距较小不满足作观测档的条件。针对以上三种情况，罗列代表性杆塔数据件表1。

表1　锦苏工程符合条件的代表性见塔明细

《±800kV架空输电线路张力架线施工工艺导则》中作如此规定，有一部分原因是考虑到耐张塔绝缘子重量会影响导线弧垂。如果施工中按没有绝缘子重量影响的弧垂值进行了紧线，那么势必导致竣工弧垂较设计值偏小，致使导线应力变大，杆塔两侧受到不平衡张力，存在安全隐患。如果碰到此档档距较小，极有可能导致倒塔断线事故的发生。在了解了此种情况之后，可以得出以下结论，在邻近耐张塔的线档进行紧线操作是可以的，只要选择合适的施工弧垂即可。此施工弧垂应该是考虑了绝缘子串重量对导线弧垂增大的影响。那么绝缘子串重量对导线弧垂增大多少，需进行定量计算。

2计算原理

架空导线是通过耐张绝缘子串锚挂在耐张型杆塔上工作的，耐张绝缘子串的单位长度自重力较导线的单位长度自重力要大很多，故对于联有耐张绝缘子串的架空导线，实际是具有两种不同均布荷载的线索。这种架空悬线的弧垂、线长与张力间的变化规律和只有单个均布荷载的架空导线的弧垂、线长、与张力间的变化规律不同，对于孤立档或线档数目极小的短连续档，这种差异则较为显著[4]。

2.1一端悬挂点联有耐张绝缘子串

假设B联有耐张绝缘子串，AOB为架空悬线，其最低点为O。平行于AB连线作切线CD，切架空悬线于S点(见图1)，则有关计算公式如下：

图1　一端悬挂点联有耐张绝缘子串示意图

(1)

式中w——架空导线单位长度自重力，N/m；

w0——耐张绝缘子串单位长度自重力，N/m；

G0——耐张绝缘子串自重力，N；

λ——耐张绝缘子串长度，m；

H——架空悬线的水平张力，N；

l——线档的档距，m；

h——两悬挂点高差，m；

φ——两悬挂点高差角；

f0——不计耐张绝缘子串影响的架空导线最大弧垂，m。

架空悬线的最大弧垂(即平行四边形切点的弧垂)

(2)

档距中点架空悬线的弧垂

(3)

2.2两端悬挂点均联有耐张绝缘子串

对于两端均联有耐张绝缘子串的线档，当悬挂点A较高时，架空悬线的最低点不位于档距中点，偏向悬挂点B侧的水平距离为m；当悬挂点A较低时，架空悬线的最低点偏向A侧的水平距离为m(式中取“+”)。同时平行四边形切点却位于档距中点，切点距不受绝缘子串的影响。

架空悬线的最大弧垂(即平行四边形切点的弧垂，亦即档距中点的弧垂)为

(4)

3弧垂的测控

线档内架空导线末端联以耐张绝缘子串后，沿线各点的弧垂变化规律和不联耐张绝缘子串的情况不同，因此这种观测档的架空悬线弧垂测控公式与无耐张绝缘子串的观测档弧垂测控公式不同，现叙述如下。

3.1等长法

方法与未联耐张绝缘子串的观测档弧垂测控的方法相同，需要注意的是以考虑了绝缘串重量影响计算后的弧垂值作为垂直截距a、b值[5]。

一端

(5)

两端

(6)

3.2档端角度法

(1)一端悬挂点联有耐张绝缘子串

以悬挂点B联有耐张绝缘子串为例(见图2)，给出计算公式。

图2　档端角度法观测弧垂示意图

A 、B为观测档的两不等高悬挂点，其中悬挂点B联有耐张绝缘子串，若经纬仪仪镜视线A′B′对悬挂点A下垂线的垂直截距选为a，则与架空悬线S点相切的仪镜视线观测角θ应等于

(7)

式中θ——仪镜视线观测角的要求值(正值为仰角，负值为俯角)；

h——观测档两悬挂点高差(悬挂点A较高时，其前的“±”号只取“-”号，悬挂点A较低时，其前的“±”号只取“+”号)，m。

(2)两端悬挂点均联有耐张绝缘子串

A、B为观测档的两不等高悬挂点，并均联有耐张绝缘子串(如图2，在A端增加耐张绝缘子串)。若经纬仪仪镜视线A′B′对悬挂点A下垂线的垂直截距选为a，则与架空悬线S点相切的仪镜视线观测角θ应等于

(8)

运用本文理论就可以指导施工操作。

4工程实例

在锦苏线川1标段中，运用上述理论对本标段所有满足上述三种情况进行了弧垂操作，从结果来看，考虑了耐张绝缘子串重量后的弧垂较未考虑时大，增大的程度与档距、高差有密切的关系。通过对几组数据进行跟踪对比分析，有无考虑耐张绝缘子情况的弧垂详见图3。

图3　有无考虑绝缘子串重量前后的弧垂差值图

从图3可以看出，针对川1标段的绝缘子串，有无考虑绝缘子串重量影响弧垂差值约为1.5 m，这反映了绝缘子串折算后的自重比载与导线的自重比载的一种固有的非线性关系。对于档距越小，弧垂差值越大。

5结语

邻近转角塔线档的弧垂计算理论很完整，但很多施工技术人员考虑到计算繁琐，并未将绝缘子串重量考虑在弧垂计算中。常规750kV及以下工程中，绝缘子数量少，绝缘子和金具整体重量较小，可以忽略绝缘子串对线档弧垂的影响。但对于特高压线路，尤其是直流线路不能忽略此种影响。本文根据联有耐张绝缘子串的弧垂计算理论，精确分析了一端或两端分别联有耐张绝缘子串的弧垂计算和弧垂测控，并给出了锦苏工程川1标段工程实例。从中可以窥探出绝缘子串重量对弧垂确有影响，考虑其影响并在施工紧线操作中严格控制，可以使导线应力符合设计要求，使杆塔受力更加合理，通过合理、正确的施工，消除运行安全隐患。

参考文献：

[1]马爱民，李宁波. 送电线路施工中间隔棒对导线弛度的影响[J]. 电力建设，2011(3)：35-36.

[2]许俊，郭耀杰，曹珂，等. 考虑多档导线及绝缘子串影响的覆冰及脱冰输电找形分析[J]. 电工技术学报，2015，30(13)：87-91.

XU Jun, GUO Yao-jie, CAO Ke, et al. Research on form-finding of icing and ice-shedding transmission line considering the influence of multi-span and insulator string[J]．Transactions of China Electrotechnical Society，2015，30(13)：87-91．

[3]周唯，许咏. 锦屏—苏南±800 kV架空输电线路电气图纸[R]. 中国电力工程顾问集团西南电力设计院，2010.

[4]李博之. 高压架空输电线路施工技术手册——架线工程计算部分(第,3版)[M]. 北京：中国电力出版社，2008.

[5]窦小晶，瑚跃进，陈贵峰，等. 750 kV凉乾线路弧垂测量及其误差分析[J]. 电网与清洁能源，2009，5(5)：15-18.

DOU Xiao-jing, HU Yue-jin, CHEN Gui-feng, et al. Analysis on sag measurement and its error of 750 kV transmission line[J]. Power System and clean Energy,2009,25(5):15-18.

(本文编辑：杨林青)

Power-Line Sag on the Near Tension Tower

WU Jun-yi1, LI Nai-min1, JIA Yin2

(1. Beijing Hualian Power Engineering Supervision Company, Beijing 100070, China;2. Northern Hebei Electric Power Co., Ltd., Beijing 100053, China)

Abstract:The isolated or small tight-line segment is often encountered in tension stringing in transmission line construction on account of many reasons. It is quite not scientific that the operation of the relaxing tight-line stress is used in construction based on experience. This paper presents the influence of the weight of the insulator and metal fittings on power-line sag. Based on the sag computational theory by linking the insulator and metal fittings strings, it analyzes accurately the sag calculation and sag measurement on one or both ends attached with insulator strings and provides some project examples. Considering the impact of the insulator and metal fittings strings and controlling the tight-line operation strictly in execution, this proposed method can make stress reasonable in the power tower, and eliminate security risks in operation.

Key words:transmission Line; the span of the near tension tower; the insulator and metal fittings strings; sag calculation; sag measurement

DOI：10.11973/dlyny201602023

作者简介：武俊义(1983)，男，硕士，工程师，送电线路技师，一级建造师，注册监理师，主要研究方向为输变电工程施工技术。

中图分类号：TM751

文献标志码：B

文章编号：2095-1256(2016)02-0250-04

收稿日期：2016-02-23