悬挂点高差引起的弧垂变化计算及施工中的控制

杨文岳

摘要：在输电线路施工中，为确保输电线路符合设计及质量要求，往往会对输电线路进行特别设计，严格计算弧垂值并进行观测和检查，确保线路在应力许可范围内，与地面、被跨越物之间存在充足安全距离，保证施工质量。基于此，文章对弧垂应力计算条件进行分析，深入探究因悬挂点高差引起的线长调整问题，及具体施工控制措施，以确保线路投入使用后安全运行。

关键词：悬挂点高差;弧垂变化;线长调整;施工控制

弧垂也被称为弛度，是架线后架空线的松弛程度，常见弧垂类型主要有架空线等高与架空线不等高两种情况。弧垂计算，也叫弛度计算，条件及已知条件不同，计算公式也各不相同，如借助张力进行计算，连续上下山地形条件下依据竣工弧垂计算观测弧垂，或者依据设计图纸给出的百米弧垂数或档距下百米弧垂度极端不同温度下的弧垂等[1]。在实际施工中，输电线路施工地形往往较为复杂，存在一定相邻档高差大或者耐张段短的情况，仅考虑部分因素进行计算容易出现各种施工问题，对施工质量严重影响，必须明确悬挂点高差对弧垂变化产生的影响，合理计算导线线长，并进行适当调整，以确保施工质量。

1 弧垂应力计算条件

在输电线路架设施工中，造成弧垂调整的因素有很多，包括人工因素：弧垂观测、划印及测量失误;客观因素：耐张杆塔倾斜、放线滑车转动故障等，都会造成导线收紧后弧垂不标准，需要适当进行收紧或放松调整[2]。同时，导线规格和气象条件也会对输电线路弧垂应力造成影响，弧垂过大，在风力影响下，容易发生鞭击现象，弧垂过小，导线应力增大，其自身机械负荷随之增加，容易受到损伤，缩短其使用寿命。从导线规格方面看，在计算弧垂应力时，首先需要确定导线规格，依据导线规格确定其各项参数，最终根据计算公式计算出许可应力，具体如下：

式中，δp指代瞬时破坏应力，α指代温度线胀系数，Kc指代安全系数。

从气象条件方面看，输电线路建成运行之后，线路周围环境温度及气象变化会对其产生较大影响，继而影响线路荷载、电线张拉应力、长度及弧垂，其中气温变化、风及覆冰这三个因素对线路影响较大。在实际计算输电线路弧垂应力时，需要综合考虑最高气温、最低气温、最大风速、覆冰厚度、覆冰风速等，此外，针对部分存在极端气候条件的地区，还应考虑其历年气候变化情况，才能确保弧垂应力计算的准确性。

2 悬挂点高差引起的线长调整问题

在分析悬挂点高差引起的线长调整问题时，要综合考量其产生原因，再分析其计算方法。在观测弧垂时，导线均放置在放线滑车中，所有子导线均处于持平状态，而当完成附件后，导线处于耐张及悬垂线夹之中，此时完成上下子导线安装工作后，其悬挂高度会产生变化，出现一定差异。在直线塔之间，倘若同一根子导线变化高度相同，那么引起弧垂变化的主要原因，在于直线塔和耐张塔之间导线挂紧和安装附件后子导线改变的高度相同[3]。具体的悬挂点高差导线长度计算公式如下：

式中，L指代导线长度，l指代两个悬挂点之间的档距， 指代高差角的余弦函数，f指代该档弧垂观测值。

文章以某实际输电线路工程案例进行分析，对其直线塔、耐张塔之间的高差变化对线长影响展开具体分析，具体数据见表1。

根据表1数据及导线长度计算公式最终可推导出弧垂的具体计算公式，如下：

式中，L为252.318m，l为254m，经过计算后可知， 为0.90172，f为8.192m，继而可知当完成附件安装工作后，对弧垂程度进行观测可知，弧垂超标程度高达14.16%，难以满足实际验收标准，必须进行返工，与实际施工情况符合。

3 弧垂观测问题解决及导线线长调整

依据上文计算分析结果可知，悬挂点高差变化会严重影响弧垂变化，弧垂变化量取决于 变化程度， 变化程度越大，弧垂变化程度越大，在具体施工中必须采取措施进行解决，有效解决高差角变化产生的影响，满足施工要求[4]。

假设，在公式 中，档距L属于固定值， 变化量取决于实际情况，假设式中F在完成附件安装后不发生任何变化，那么就需要调整导线长度，此时，可将公式 代入表1中相关数值，计算可知附件安装后弧垂数值不变情况下导线长度的数据，即紧线时与附件安装后线长差距为0.247m，因此，需要适当增加导线长度0.247m，同理可得子导线线长变化量为0.054m。

3 施工中具体控制措施

3.1 认真检查和调整弧垂

一般情况下，输电线路弧垂调整顺序为导线收紧——导线放松——再次收紧，按照这种方法依次进行调整，以确保所有观测档符合设计要求。值得注意的是，在首次收紧导线时，要确保调整后的弧垂程度达到相关标准或者略小于标准要求，在放松导线时，要求弧垂符合要求或略大于规定标准。同时，无论采用哪种方法观测分裂后的导线弧度，都需要采用经纬仪进行配合，以确保最终展现成功符合要求，即所有子导线均处于同一水平位置[5-6]。

3.2 合理调控子导线垂直误差

在输电线路施工中，一般会采用分裂导线的方法，因此，在调整弧垂的同时还应调整子导线弧垂，避免因子导线调整不当导致的较大垂度误差，将误差控制在合理范围内。为此，可以先观测子导线确定各导线相差，将相差最小的子导线当做参考点，对其他子导线进行调整。

3.3 准确计算线长变化

在输电线路施工过程中，通常在挂线时已经排列好了各子导线，高差变化多体现在直线塔附近，在计算线长变化时，可以采用相同方法进行计算，确定导线需要多开或少开，正值少开，负值多开，同时考量挂线处变化情况，最终确定具体施工标准。

4 结束语

综上可知，当档距较小，高差较大时，悬挂点高差变化会严重影响导线弧垂长度;采用分裂导线施工方法时，垂直排列时，子导线长度各不相同，需要分别进行计算，确定线长，最终确保竣工时各导线弧垂满足验收标准，保障施工质量。

参考文献

[1]孙晓伟. 放线滑车特殊悬挂位置下紧线时弧垂控制方法概述[J]. 科学与信息化， 2018， （026）：P.77-77.

[2]朱建刚. 输电线路紧线施工中弧垂观测与调整措施[J]. 通讯世界， 2018， （011）：185-186.

[3]姬波， 杨文东， 张驰，等. 基于GA-SVM的高压输电线路弧垂预测模型[J]. 郑州大学学报（理学版）， 2018， 50（04）：97-103.

[4]张永清， 何勇军， 王铎，等. 装配式架线工艺在特高压导地线架设中的应用[J]. 山东电力技术， 2018， 045（006）：31-34，49.

[5]黄鹏， 李洋， 刘宁. 输电线路观測弧垂计算公式的应用与调整分析[J]. 城市建设理论研究（电子版）， 2020， No.322（04）：6-6.

[6]郭永喜、曾令通、王雪锋、江明镜、朱俊武. 用于弧垂微调的架空输电线路电线力学计算[J]. 广西电力， 2020， v.43;No.186（05）：38-41.