装配式架线数据测量方法研究

边天元 王志远 王鹏 张健博

（北京送变电有限公司）

0 引言

近年来，特高压输电线路工程在能源互联网方面的作用越来越重要[1-5]，其与高速铁路、高速公路、重要输电通道交叉跨越[6]等越来越多，施工难度高、安全风险大、施工周期短。装配式架线工艺[7-15]是前期计算导线长度，在地面完成压接后直接悬挂在空中的一种工艺技术，可以解决跨越高速铁路、高速公路等重要跨越档施工窗口期短的问题。李杰、刘宣[16]等利用500kV变电站，在工程实际中进行装配式架线测量误差分析；黄成云、黄朝勇[17]等以±800kV直流线路工程为依托，尝试多档连续整体装配式架线方法的研究；姜宪、陈崇敬[18]等分析了装配式架线的优点与影响因素，对装配式架线施工时的线长计算方法进行比较，提出了架线过程中线长调整的措施；姜鹏、王镯[19]等对装配式架线施工方法中线长的精确计算展开了研究，建立了不同工况下装配式架线线长精确计算的数学模型。然而装配式架线在特高压八分裂导线中从未应用过，如何进行精准测量更是鲜有涉及，为此本文从工程实际出发，对特高压多分裂装配式架线数据收集与精准测量方法进行较为详细的分析。

1 工艺流程

装配式架线数据采集的施工工艺流程如图1所示。

图1 装配式架线数据精准测量施工工艺流程图

2 挂点平距及高差的测量

由线长理论，两挂线孔之间的悬链线长度可通过计算公式[20-21]得出。通过分析公式可知，两挂点之间的平距、高差、绝缘子串的长度、绝缘子串的重量、钢锚压接伸长量均对导线线长有着至关重要的影响。因此必须将上述参数进行准确测量，得出结果后将所需数据代入到开发的软件当中，即可计算出所需导线长度。

挂点平距及挂点高差的测量中，一般可选用三种方法进行测量。

方法一： 利用GPS[22-23]。目前市面上比较流行的GPS精度一般为厘米，利用GPS将两个挂点的相对空间坐标测定标记，之后利用几何计算或GPS自带的计算功能将挂点平距及挂点高差直接计算出来。但是其操作难度较大，且由于GPS精度较低，难以满足现场的数据精度要求。

方法二：利用经纬仪。利用经纬仪时，其精度为毫米级，但是需要手动计算与记录，可以选用。

方法三：利用全站仪。全站仪的精度为毫米级，符合现场的精度要求，且全站仪操作简单，能有数据存储及记忆功能，更适合现场实际。

3 绝缘子串长、串重的测量

绝缘子串是由多个绝缘子与多个连接金具组合而成，绝缘子与金具等在厂家生产时会存在不同程度的误差，绝缘子与金具连接时会有微小的结构形变，多个金具与绝缘子连接时，误差逐项累计且无明显规律，因此不能简单地用图纸标记的金具结构长度进行简单加法运算。

在现场实际中，选用25t吊车将组装好的金具进行悬吊，在金具串垂直悬吊的状态下，利用全站仪或经纬仪进行长度测量，这样就极大地避免了误差累计，最大程度地保证绝缘子串长测量的精度。

串重的测量中，利用普通的秤即可完成串重的测量。

4 耐张管压接伸长量的测量

耐张管与导线压接连接时，由于金属具有延展性，压接过程中会产生一定的伸长量，该伸长量可以量化核实。在实际操作中，先用马克笔标记出压接前的耐张管与导线使用长度，并用盒尺测量，之后在压接完成后，用盒尺测量记录下压接后的耐张管与导线的使用长度，二者的差值即为耐张管压接的伸长量。

5 导线长度的精准测量

导线在空中处于张力状态，由于其受自身重力、结构等的影响，其具有塑蠕伸长[24-26]、弹性伸长、结构伸长三个过程。为了抵消弹性伸长、蠕变伸长的前期阶段、结构伸长对线长的影响，对导线施加张力，在地面完成导线弹性伸长、结构伸长等过程，这就避免导线在空中由于上述因素致使导线变长的情况发生。

5.1 导线相关理论

导线架设后在应力的作用下除了产生弹性伸长外，还将产生塑性伸长，称之为塑蠕伸长。塑蠕伸长会使导线产生永久变形且其形变量与张力和作用时间有关，一般会在5～10年后才趋于稳定，而塑蠕伸长的存在增加了档内的导线长度，从而使弧垂永久性增大，使导线对地和被跨越物净空距离变小、危及线路的运行安全。因此，架线施工时必须对这部分塑蠕伸长进行补偿。目前的通用做法是采用降温法。

使用软件计算出来的导线长度，是指在弧垂张力下，竣工后初期导线的实际长度，此时的长度认为产生了弹性伸长与结构伸长，弹性伸长部分符合胡克定律[27]。为了保障断线时导线的长度与竣工后导线的长度一致，在对导线施加一定张力的条件下实测线长。对导线进行张拉，以达到竣工弧垂时的张力作用下，导线长度的一致性。

5.2 导线张拉装置与张拉方法

张拉装置的结构是以定滑轮为原理设置，在宽阔的地面上，设置两个定制的用于拉伸的五轮滑车，滑车相对设置距离比需要断线的导线长度稍长约5m。在两个滑车之间设置多个支撑骨架，避免导线拖在地上，也尽量减少导线重力带来的影响，在垂直投影上，支撑骨架与导线成垂直放置。在定制滑轮的两侧各设置1个200kN的地锚，固定滑轮将导线均匀地绕在两个滑轮之间。装配式架线档的距离较长，如单根进行预张力，需要的场地较大，且不能保证“8分裂”每根导线的受力工况相同，根据滑轮组的原理，用两个五轮滑轮为基础制定两个框架，将导线缠绕在五轮滑车上，这样就能得到上下两层各4根的均匀受力的结构整体，利用手扳葫芦串联拉力计的方式，形成一个闭环稳定系统，具体如图2所示。

图2 现场张拉装置布置图

将导线的拉紧至预制张力（此张力通过查阅设计资料计算得出），时刻关注串联的拉力计的数值变化，若有数值变化，及时调整拉力计，使数值始终保持和计算的数值一致，静置半小时，直至数值不再变化。

5.3 张拉后导线长度的测量

1）在导线张拉方向的延长线上（外侧也行），设置全站仪，全站仪高度不低于定制五轮滑车的纵向高度；

2）在远端设置同一水平线，并用直尺与马克笔分别标注，同时编号①～⑧，代表8根子导线，分别对应同一相导线的8根子导线；

3）利用试测法在近端找到每根子导线对应的定长标记点，远端标记点与近端标记点之间的导线即为导线实际所需长度；

4）将8根子导线分别标记完成，放松手扳葫芦，在标记点处分别断线，这样得出的8根子导线即为现场实际所需，标号完成后收回空线盘内，再运至现场备用。

5）同理可完成其他相导线的导线预制件的制作。

6）在场地受限，无法满足“一次成型8根导线”的情形下，也可以利用此装置来完成单根或几根导线的张拉，但要注意在计算线长时，应计列缠绕在滑轮中的导线长度。

6 实际应用

6.1 现场应用时的注意事项与措施

1）装置两侧五轮滑车轮轴均应垂直于张拉场轴线方向，避免出现“马蹄”；

2）导线两端均应串接拉力表及手扳葫芦，同时调节导线拉力；

3）在张拉装置稳定后，要对其进行编号操作，此时的编号要与导线的子导线编号相对应，避免子导线出现混乱；

4）在挂线操作中，先悬挂的两根子导线两端需串联2～3m钢丝绳网套，避免由于绝缘子串过重，两根子导线出现过负荷问题，发生事故；在其余6根子导线悬挂完成后，再将钢丝绳网套依次拆除。

6.2 工程应用

分别在两个项目中进行应用。

（1）张北至雄安1000kV特高压交流输变电工程线路工程（1标）

本项目选取孤立档耐张段1S002-1S003进行1000kV特高压工程8分裂导线装配式架线技术研究，1S002、1S003耐张段（耐-耐）参数如表1所示 。

表1 1S002-1S003耐张段参数表

在张雄工程1S002-1S003段采用8分裂装配式架线施工，竣工后弧垂工艺美观，满足设计要求，具体数据如表2所示。

表2 张雄工程装配式架线数据采集表

（2）基于多元化应用的可再生能源规模化开发示范项目

基于多元化应用的可再生能源规模化开发示范项目（220kV联络线工程，简称“察北工程”）选取N 3 7-N 3 8档内跨越海张高速，跨越档档距为2 1 3 m，架线段长度为8 0 9 m。导线采用2 X J L/G1A-240/30钢芯铝绞线，导线耐张串采用双联U120BP/146D型瓷绝缘子。

在察北工程N36-N39段采用双分裂连续档装配式架线施工，竣工后弧垂工艺美观，满足设计要求及施工及验收规范，具体数据如表3所示。

表3 察北工程装配式架线数据采集表

7 结束语

导线装配式架线工艺，已成功在张雄工程及察北工程应用，实现了特高压线路8分裂导线孤立档、高压线路双分裂连续档装配式架线导线的精准测量。其测量方法的提出，为以后研究装配式架线、研制导线预制件等提供了一些思路及可行的方法，为以后实现导线出厂的精准测量提供依据。