断续支撑悬空跨越廊道的结构分析

徐钟波 沈启豪 张建诚 王振华 吕伟宏

（1.宁波送变电建设有限公司 2.宁波天弘电力器具有限公司）

0 引言

架空输电线路架设和拆除作业，部分会涉及跨越高速铁路、高速公路和重要输电通道，甚至通航河道等，该现象在行业中被称为“三跨”作业［1］。传统“三跨”作业形式有张力跨越、浮升跨越、跨越架跨越等［2］。这类作业的典型特点是除需保障技术可靠性［3-4］外，还需要多交通、运输、电力、渔政等多部门协调作业，社会影响面广，耗费成本巨大，且排期不定，严重影响了输电线路架设和拆除作业的正常进程［5-6］。

“自承自托直跨式越障放线系统”［7］是一种新型“三跨”作业形式，作业时在两档塔间架设自承自托的过线廊道，在导引线和牵引线的配合托拽下，通过全周向滑轮，牵动线组前移完成敷线跨越工作。该方式不需改变原有物理系统面貌，因而不需要与其它部门协调，有效保障了作业工期，降低了经济和社会成本。

采用传统方法跨越架空线路档塔时往往借助于无人机或无人机群展放引线［8-13］，而本文针对老化线路更换这一现实需求，将原有旧线用作替代引线，提出了“自承自托直跨式越障放线系统”的新应用场景，给出了主要结构件的承力分析、跨越意外的保护措施等关键设计要点，最后描述了实际验证过程。

1 断续支撑悬空跨越廊道关键部件结构分析

“自承自托直跨式越障放线系统”是用于输电线路跨越架设的一种断续支撑的悬空全封闭廊道，主要组成是布设牵引设备和廊道设备。布设牵引设备由导线牵引小车、导引线和导引线滑架构成，而廊道设备由廊道线、全周向滑轮及张紧设备构成。

1.1 导线牵引小车

导线牵引小车是一种自带动力遥控控制的导线行走设备，结构如图1所示。导线牵引小车上开有系挂卸卡的牵引孔，通过卸卡连接导引线，即可布设作业范围内的牵引绳。遥控接通电源即可实现在牵引小车导线上往复自行运动。

图1 牵引小车结构

1.2 导引线

导引线在材质上选用具备一定牵引强度的锦纶绳。布设时，导引线一个端头系结在导引线牵引小车的连接卸卡上，另一端头放置于牵引塔头的横担上。

1.3 导引线滑架

导引线滑架（如图2所示）与电动行车的滑线架工作原理相同，滑架重量由导引线承担。

图2 导引线滑架结构

通过挂绳销轴将导引线悬吊在空中，滑架可以在导线上自由滚动和无障碍滑移。在导引线上，每5米系挂一只导引线滑架。导引线滑架可以实现与承载导线的快速装拆。

1.4 廊道线

廊道线本质上是具备一定承载力的锦纶绳，绳的直径按该相跨越质量来选择，并增加一定的安全系数。廊道线成组配置，三根一组，等间距栓系住全周向滑轮，形成一个空间截面为等腰三角形的结构，从而构成悬空跨越廊道的轮廓。

1.5 全周向滑轮

全周向滑轮是悬空跨越廊道的骨架结构件，由顶滑轮、左右侧滑轮和底滑轮三个部件构成360°全封闭转动通道，导引线、导线、地线等都从中穿过并被承托在一定高度，从而形成断续支撑。全周向滑轮结构如图3所示，其中底滑轮为快速装拆式结构。首先操作锁定提梁，再解除锁定销对底滑轮轴的锁定，即可将底滑轮拆除，方便卡入导线。当锁定销锁定底滑轮轴时，底滑轮即稳定悬挂在左右下挂板上。

图3 全周向滑轮结构

廊道线栓系在闭口挂环上，全周向滑轮通过定距与廊道线组栓系在一起，栓系长度按跨越要求而定，不受其它限制。在重要跨越点的上方可以实现5～10m的间距栓系，由此可以确保在各线展放过程中偶遇断线现象时，自由悬掉长度仍在安全要求以内，保证了跨越的安全要求，从而实现无害跨越。

1.6 张紧机构

廊道线组采用手扳葫芦进行张紧，手扳葫芦型号根据所需要的张紧力进行选择。每根廊道线布置一只手扳葫芦。通过调整葫芦的张力值，可实现廊道张紧和全周向滑轮的垂直状态。

2 断续支撑悬空跨越廊道的功能分析

根据断续支撑悬空跨越廊道构成的结构，可以分析得出以下功能实现：

（1）在导线、地线的运行空间位置，建立一个全封闭的过线通道；

（2）廊道线组与全周向滑轮可以承载过线重量，并具备一定的安全裕度；

（3）通过调整全周向滑轮的布置密度，可以防止过线断线事故发生时悬掉的线头不会对通过点的下方造成干扰和妨害；

（4）利用待拆导线或者利用无人机展放的承载绳，可以实现悬空跨越廊道的快速布设；

（5）利用架好后的线体承载，可以很方便的拆除廊道线组；

（6）全周向滑轮的结构特性使得其装拆快捷方便。

3 断续支撑悬空跨越廊道的实际架设验证情况

2022年1月5日，宁波送变电公司采用改进后“自承自托直跨式越障放线系统”，在220kV莲水2P43线15＃塔至16＃塔间进行了旧线更换新线的悬空廊道作业（如图4所示）。作业档距266m，更换LGJ-400／35型号导线三根，JLB40-120型号地线两根。更换时长约为2h，作业过程简捷顺利，跨越过程未扰乱地面通行，有效实现了设计目标。

图4 旧线更换作业场景

3.1 断续支撑悬空输电线路的跨越要求

要求采用改进的“自承自托直跨式越障放线系统”，利用旧线承载，导线牵引小车布放的方式布设断续支撑悬空跨越廊道；利用铁塔横担张紧三根廊道支撑线组；廊道线组按15m间距布设全周向滑轮构成断续全封闭支撑的悬空跨越廊道；廊道布设完毕后，利用旧线牵引新线的钻越廊道，顺利完成旧线拆除和新线架设。

3.2 施工作业过程

作业开始前完成相关安全工作，布置作业分工，交底安全和技术措施，开始施工：

（1）15号塔、16号塔作业人员分别登塔，进入A相导线耐张绝缘子串的耐张线卡处，做好安全保护措施。下放遛绳至地面，挂好遛绳滑轮。

（2）15号塔地面辅助人员将导线牵引小车在地面系结牢靠并曳引至空中作业人员处，作业人员将导线牵引小车安装在导线上，并卡紧张紧轮。

16号塔地面辅助人员将第一个全周向滑轮与垂放的遛绳系结牢靠并曳引至空中作业人员处，作业人员将底滑轮打开，将全周向滑轮卡入导线，然后装上底滑轮，完成第一只全周向滑轮与导线的空套连接。继续完成第二、第三只全周向滑轮与导线的卡接。

（3）15号塔地面辅助人员将配装好的牵引绳与导引线滑架的牵引绳头通过遛绳曳引到空中作业人员处。作业人员将牵引绳头与导线牵引小车的连接卸卡连接在一起，遥控启动小车运行到第一个牵引线小滑车到达导线高度时，停止曳引并将牵引线小滑车卡入导线。

（4）重新遥控启动导线牵引小车并逐个将导引线滑架卡入导线，直至导线牵引小车到达16号塔的耐张线卡处。

（5）16号塔空中作业人员将第一个全周向滑轮的外侧廊道线通过导向牵引小车的卸卡与导线牵引小车连接，并通过对讲系统告知15号塔空中作业人员。

（6）接到对讲通知的15号塔作业人员遥控启动导线牵引小车返程运行，同时通知乙塔地面辅助人员助力曳引牵引绳，将全周向滑轮与廊道线系统从16号塔往15号塔牵引。

（7）16号塔作业人员继续进行全周向滑轮卡入导线作业，当卡入速度不及牵引速度时，通过对讲系统让甲塔人员暂停牵引。直至全周向滑轮及廊道线系统全部完成导线的均匀布设。

（8）15号塔作业人员待导线牵引小车到达甲塔耐张线卡位置时，遥控停止导线牵引小车。将廊道线牢牢系结在铁塔横担处，保证三根廊道线的系结长度一致。

（9）15号塔人员对讲告知16号塔作业人员廊道线系结完毕。16号塔作业人员将三只手扳葫芦挂扣在16号塔横担的合理位置，并将卡线器分别与三根廊道线卡接。

（10）16号塔作业人员操作手扳葫芦收紧廊道线至全周向滑轮全部脱离导线的承托，并对导线起到承托作用位置。观察全部的全周向滑轮是否处在垂直状态的工作位置。确认空中廊道布置完毕。

（11）完成空中廊道布设后，15号塔人员完成待拆导线与导线拆除牵引绳的连接，16号塔人员完成待拆导线与新架导线的网套连接。两塔人员确认连接可靠，然后解除待拆导线与耐张线卡的连接。

（12）15号塔地面辅助人员拽引导线拆除牵引绳，将旧导线及与旧导线连接在一起的新导线从空中廊道中穿过，直至新导线到达15号塔耐张线卡位置。新架导线全程穿过空中廊道。

（13）解除新旧导线的网套连接，15号塔人员将新导线与耐张线卡连接。16号塔人员调整导线弧垂后，将新导线与耐张线卡连接。

（14）16号塔人员解除廊道线与横担连接的三只手扳葫芦，15号塔人员直接曳引廊道线往甲塔方向行进，并逐个解除全周向滑轮与新导线的卡接。通过廊道线将全周向滑轮与廊道线系统放回到地面。

上述过程结束后，就完成了该相导线的旧线拆除和新线布设。参照该相导线架设过程，完成其它两相旧导线的拆除和新导线架设。随后，检查各新架导线的弧垂是否符合要求，安装导线附属设备，最终完成架空地线的更换任务。

4 结束语

旧线更换是“三跨”电力作业常见应用场景之一。基于“自承自托直跨式越障放线系统”架设断续支撑悬空跨越廊道是实现大档距跨越作业的理想方法。通过设计改进断续支撑悬空跨越廊道关键部件结构，使“自承自托直跨式越障放线系统”技术成功应用于旧线更换场景，并通过拆除旧线、布放新线成功验证证明了技术可行性。作业过程简单、快捷，安全性好，对跨越空间没有产生任何妨害，具有广泛的示范性。