输电线路重要跨越架线施工技术研究与应用

张景辉,王文义,王 勇,焦中圈

(河北省送变电有限公司,河北 石家庄 050000)

在输电线路施工中,经常遇到跨越电气化铁路、高速公路、重要电力线路等情况,产权单位对跨越时间要求越来越短,跨越安全性要求越来越高。常规架线技术用时较长,工艺复杂,高空作业多,劳动强度大,受外界天气影响严重,安全风险高,已难以适应重要跨越的要求[1-2]。装配式快速架线施工技术是近年来出现的施工新方法,目前已将其应用于进线档、孤立档的架线施工实践中。

1 装配式快速架线施工技术

装配式快速架线施工技术的主要技术特征为导线定长,无需紧线环节,耐张线夹与导线在地面压接、直接挂线,无需高空断线、压接环节。这种施工技术可以简化施工工序,缩短施工时长[3-4]。

但是受导线线长计算、测量、计量精度影响,装配式快速架线施工技术在实际应用中存在导线线长、弧垂的积累误差过大的缺点,甚至超过验收规范的要求[5];另外由于现有“耐张挂线金具-耐张线夹”结构无法通过放线滑车,所以在连续放线档无法应用。

2 装配式架线改进设计方案

通过对现有装配式架线施工技术中存在的问题进行深入研究,拟采用以下改进措施:采用程序精确计算放线区段内导地线长度;采用三维激光成像测量装备测量导地线挂点间距离;研制精确计量导地线长度的装置,代替张力机计米器;研制新型装配式耐张线夹,实现地面压接、自动放线。

2.1 导线线长计算

目前设计、施工领域广泛采用抛物线模型计算导、地线长度参数[6]。在实际计算中,在弧垂误差率-2.5%＜μ＜2.5%的要求下,线长的误差率要求极高,达到十万分之一量级,现有误差控制水平无法达到此要求,因此要实现装配式快速架线,使弧垂达到验收标准,仅靠控制线长误差是无法达到的,需要通过现有PT调整板或DB调整板对弧垂进行调节,必要时引入可调节长度的调整金具,使误差值满足导线弧垂的验收要求。

2.2 三维激光成像测量装备测量导地线挂点间距离

三维激光扫描技术已经应用于输电线路运维领域,用于测量杆塔倾斜、走廊内导线对跨越物电气距离等,可以应用到装配式快速架线施工领域,包括线路挂线点参数测量和施工验收2个工序。

2.2.1 挂线点参数测量

计算架线档的弧垂与线长,需已知放线段架线档的档距、高差等初始参数,设计单位提供的档距值和高差值误差较大,不满足精确计算线长要求,因此采用三维激光扫描对架线档各挂点进行精确扫描[7]。

采用3D激光扫描仪对放线段逐档进行扫描,每一档单独计算。依据扫描结果配合专业建模分析软件得出挂点坐标(XA,YA,ZA),(XB,YB,ZB),然后将其代入公式计算水平档距、挂点高差和挂点高差角等参数。

2.2.2 架线施工验收

在挂线完成后,对架线段各架线档导线进行扫描,可一次性拟合出该架线档所有相序导、地线的三维曲线模型,导入至AutoCAD软件中直接读取全部档距、斜档距、弧垂及线长等数据,能够大大提升施工验收的精度及效率。

在实际应用中,采用FARO Focus S350脉冲式三维激光扫描仪扫描输电线路,获得线路三维模型,并可将模型导出至AutoCAD软件。FARO Focus S350扫描仪分辨率高达16 500万像素,测量精度±1 mm,因此,误差不大于万分之二。

2.3 导地线展放长度精确计量设备的研制

目前国内输电线路施工一般采用张力机放线,利用张力机上的里程表计量导地线展放长度,但是该装置误差大,无法满足装配式架线施工需要[8]。

LaserSpeed多普勒激光测速仪又称激光计米器,是可以测量导地线展放速度和长度的高精度仪器,但该型号测速仪对被测物的垂直度和相对距离要求较高。由于导线在展放过程中存在上下跳动、左右摆动的情况,因此需要研制一种限位装置,见图1,用以限制导线扰动,保持测量激光束与被测导线之间相对位置稳定和角度稳定。

图1 测量设备限位支架

如图1所示,研制的限位支架布置于导线轴架与张力机之间,导线穿过支架上的4个导向滑轮,导线滑轮与激光测速仪固定安装在同一板材上,使激光测速仪始终与导线同步且保持垂直。支架采用垂直、水平2个方向阻尼限位,可以适应导线在展放过程中的上下跳动与左右摆动。支架的支腿高度可根据张牵设备的型号进行调整,保证了设备的通用性。

2.4 装配式耐张线夹的研发

为实现快速架线,省去高空压接工序,需要在放线前完成地面压接,耐张线夹在架线过程中跟随放线走板通过放线滑车。传统的通用耐张线夹为引流板与耐张管为整体结构,无法通过放线滑车槽。

对现在通用的传统耐张线夹进行结构优化,将影响通过滑车的引流板部分与线夹本体部分分离,采用装配式连接,研发新式NY-400/35U装配式耐张线夹,其结构如图2所示。

图2 新型装配式耐张线夹

该装配式耐张线夹压接施工操作简便,其握力等机械性能指标不低于传统同类产品且符合压接规范要求。连接后,耐张线夹的电阻、温升及热循环等电气性能指标满足相关规范要求,且可顺利通过放线滑车,期间不会因通过滑车时的挤压力发生变形。

3 工程应用效果

为了验证新技术的可行性,选择灵寿220 k V线路工程N72-N73耐-耐区段,进行装配式架线施工。

现场试验采取2种思路,第1种是在计算线长处做好标记,一侧挂线后另一侧常规紧线,紧线至设计弧垂,三维扫描测出实际线长,对比计算标记线长与实际线长,分析总误差。第2种是采用计算线长直接计量、挂线,挂线后,使用三维激光扫描仪对架线档进行扫描,测出挂线后的弧垂,与设计弧垂进行对比,同时测出挂线后线长,与计算线长对比,并分析误差。弧垂超差引起牵引超过设计要求时,停止试验。2种思路试验流程如图3所示。

图3 新技术现场试验验证思路

通过现场试验结果分析可知,计算线长相对于挂线所需线长要略偏大,即以计算线长挂线后弧垂值亦偏大。该误差由众多影响因素叠加而成,其中弹性伸长误差及导线精确计长误差为主要因素。在配合可调长金具的使用下,依靠可调长的调节金具如PT调整板、PTQ调整板及DB调整板等,能够有效调整各种叠加误差,从而保证导线弧垂误差不超出验收规范要求。

4 结束语

在经济高度发展的今天,保障铁路、高速公路及重要电力线路的运行安全尤为重要。在输电线路跨越施工过程中,缩短跨越施工时长是降低风险的最有效途径。装配式快速定长架线技术是一次有效尝试,通过引进激光多普勒测速仪,三维激光扫描仪等先进仪器,并研制了配套的工器具,实现了测量精度量级的提升,保证了架线质量满足验收要求。该模式既减少被跨越物产权管理单位跨越施工时长、提高运行安全,又满足了施工单位减少施工投入,降低施工风险的要求,值得大规模推广应用。