330kV 及以上高压输电线路带电跨越施工技术分析

马 煜

(宁夏送变电工程有限公司)

0 引言

在我国输变电领域, 跨越建设是最容易发生事故和安全风险的项目。随着我国经济社会与科学技术的持续进步与发展, 人们对电力的需求增加, 电力资源的普及度也相继提高, 这在一定程度上带动了全国各地电网建设。然而, 电网的总体规模越来越大, 电压水平总体上呈逐级上升的态势, 很多线路形式在高海拔地区出现了交叉跨越的现象。因此, 对330kV 及以上高压输电线路带电跨越施工进行深入的研究已是必然的趋势, 也是越来越重要的课题。

1 架线跨越施工案例情况概述

某330kV 输变电项目工程全线进行带电跨越施工, 共需跨越330kV 输电线路(1 条)、500kV 输电线路(5 条), 跨越施工存在诸多风险, 跨越沿线也有大量障碍物。为了保证高压输电线路施工有序性,施工人员展开障碍物的调查, 主要有已建成且投入运行的输电线路、电气化铁路、公路、民用住宅等。基于上述情况, 施工团队制定带电跨越方案。

2 330kV 及以上高压输电线路带电跨越施工要点

2.1 跨越网

结合本项目, 搭设承力索带电同档跨越网, 按照施工准备、展放承力索、安装设置封顶绝缘网等流程进行。

施工准备阶段, 施工人员按照跨越架平面图, 规范拉设拉网地锚, 结合本项目跨越档的距离, 计算得到两端位置钢绞线、承力索长度的数据, 从而确定承力索所在位置[1]。结合本项目施工现场环境, 将跨越档新线路两侧的滑车展开预偏作业, 确保其朝向是塔身的内侧, 距离控制为2m, 使用预偏绳固定。两端位置新建塔横担的上方, 需要使用挂具固定承力索专业滑车、拉网滑车。连接承力索、绝缘网等, 使其可以在两端杆塔位置固定。

展放承力索阶段, 展放前施工人员需要测量绝缘电阻, 设定两极的间距是2cm, 保证绝缘电阻在700Ω 以上。细引渡绳、粗引渡绳实际电阻同样要符合700Ω 这一要求。在跨越档两端处设置操作塔, 遵循择优选择的原则, 选定地势良好的一侧作为操作基地。施工人员使用专用射绳器, 作为汇过细引渡绳,使其可以汇过被跨线路。随后使用细引渡绳所带张力, 将其作为推动力, 确保粗引渡绳能够汇过被跨线路。施工人员应用到粗引渡绳, 并在两端位置做好配合, 凭借带张力实现承力索的引渡, 从而跨越被跨线路[2]。带电跨越施工过程中, 汇承力索的作业过程中务必要提前预防, 以免带电线路内部导线和承力索发生接触, 导致其被灼伤。承力索跨越被跨线路之后施工人员还需处理好其两端位置, 应用机动绞磨牵拉承力索维持在紧绷状态, 随后附着张力。

安装封顶绝缘网阶段, 施工人员需要使用专业小滑车, 将承力索和封顶网加以连接, 操作塔其中一端可以上塔作业, 端侧面护网一般是最后上塔, 在此端实现对端护网上塔。施工人员在塔上放置所有承力索尾端, 紧密配合另一端施工人员展开施工, 此环节需要应用引渡绳, 将侧面防护网、封顶网拉到指定位置。随后操作塔另一端, 需要拉末端侧面防护网到指定部位, 确保其能够和封顶网连接。安装两侧面护网过程中, 需要携带两端的预紧绳, 一直到完成上侧面防护网、封顶网的安装作业后, 应用预紧绳, 调整机动绞磨对于承力索的弧垂, 以预紧绳来控制两侧面护网, 进行紧固处理, 直至满足预定预紧力标准要求[3]。施工人员调整防护网后, 下部施工需要留出0.5m 的裕度, 使之能够满足330kV 及以上高压输电线路带电跨越施工, 对于电压等级地线同封顶网垂直距离的要求。即330kV 及以上高压输电线路, 有地线时的地线和封顶网垂直距离为4.1m, 无地线时的垂直距离应达到5.5m。

2.2 跨越施工

本项目在跨越施工过程中, 共需经过以下五个流程: (1) 施工人员展放导引绳, 需要提前将经过绝缘处理的尼龙绳汇过封顶网, 要求尼龙绳绝对干燥。随后可以连接尼龙绳和导引绳, 两侧带有张力, 应加强配合过渡导引绳, 使其可以跨越封顶网。需要注意的是, 任意绳索在经过封顶网时, 均要有对应数值张力。(2) 开始跨越施工, 且导引绳展放阶段, 施工人员需要做好导引绳与牵张场接地处理。(3) 跨越施工中无论是导线、绳索, 还是地线, 一般都要在封顶网上长期停留。(4) 通信信号始终通畅, 由专人负责监测跨越封顶网系统, 若发现有异常, 必须及时联系牵张场, 协同做好停车处理。(5) 跨越施工现场如果遭遇大风天气, 且风力等级在四级以上, 必须马上停止放线, 导地线进行临时锚加固处理。

3 330kV 及以上高压输电线路带电跨越施工方案

3.1 跨越施工方法

结合本项目实际, 被跨越330kV 线路架线比较高, 所以毛竹架跨越架、合金跨越架与施工规范不符。此330kV 线路属于输电线路, 所以不能配合停电施工。这就需要在带电情况下开展高压输电线路跨越施工, 并以临时横担带电作为辅助施工方法。

3.2 施工流程

开始带电跨越施工之后, 施工人员使用经纬仪进行被跨越电力线参数的计算, 包括高度、宽度、交叉角等, 得出复测结果后, 和设计图纸的内容进行对比, 调整带电跨越施工方案。按照被跨线路参数以及交叉跨越抱杆所在位置, 对其进行带电封网保护施工, 随后展开带电作业。

3.3 方案论证

根据承重绳受力分析, 所受拉力是T=G·cotα≈15kN。承重绳地锚的重量是10T, 施工阶段埋地深度为3m。现场施工过程中尼龙绳参数见表1。

表1 尼龙绳技术参数

第一, 计算防护网长度。防护网尺寸的计算一般需要辅助横担、被跨越330kV 线路参数作为参考。330kV 线路的两端导体之间距离是12m, 计算时考虑到可能会有风吹导致线路摆动的情况, 所以330kV 线路两端导体以外, 还需额外预留0.4m 安全裕度。由此可得出330kV 线路两端导体之间的距离是12m +2 ×0.4m =12.8m。选择防护网时, 根据待建500kV线路和330kV 线路夹角(79° 20′), 所以在保证安全的情况下, 选择防护网的长、宽依次是30m、6m。

第二, 计算防护网承重。处于常规施工条件, 施工人员选用“1 +4”方法进行放线, 此方法可以保证线路不会接触防护网。防护网额外承重是0 的情况下, 便可保证施工的安全性。实际上待建线路极有可能发生滑落、放线与紧线设备故障引发的线路掉落现象, 对于此, 施工人员在架设导体掉落的情况下, 需要展开防护网安全性论证分析。防护网两侧的导线和地面发生接触, 此时承重绳承受张力达到最大值, 承受重力负荷则有线路重量、线路砸落产生瞬时负荷。根据防护网安全性论证, 设定线路落地点为C、D 两点, 即可得出集合关系如下, 且该关系成立。

根据上述公式,EF代表的是跨越宽度,h=25.3m 是330kV 线路高度,e=23m 是防护网、330kV线路间距。将CG 直线设置为x轴, 正方向从C 指向G, 以上公式的x是500kV 线路、330kV 线路交叉点坐标,x取值88.49m, tanβ 为0.0487。l=265m 是500kV 线路铁塔之间的水平距离。基于此, 根据以上公式, 得出计算结果如下:CG= 44m,EG= 51m,ID=74m,FI=52m,LCE=28m,LFD=55m。

本项目待建500kV 线路的单位重量是1.3457kg /m。防护网处于最极端条件时, 其可承受重力计算,得出结果为g1=4 ×1.3457 ×(28 +20 +55) ×9.8 =5433.4N。Φ16 尼龙绳的单位重量是132kg/km, 且防护网的总重量是35kg, 由此可得到重力近似值如下:g2=35×10 +132 ×10 ×0.25 =680N。防护网承受总重力向承重绳传递, 因为每一侧都有两条承重绳, 所以极端意外时每一条承重绳各自承担g1、g2 的50%。处于正常条件下的承重绳仅承受g2 的50%。用公式表示为:

根据以上公式,T1、T2依次代表的是极端意外与常规条件时每一条承重绳承受的重力, 对承重绳进行安全校验, 可按照公式进行计算。该公式中的Tmax是指防护网上方最大重力,ξ是影响系数,T是承重绳破坏作用力,ks是施工安全系数。如果ξ取值为10, 常规条件下ks=14.2。即便全部导线掉落, 依然有ks=5.7。所以防护网与承重绳能够为施工安全提供保障。

第三, 计算主要承重绳受力。高压输电线路带电跨越施工过程中, 选择承重绳时, 可采用直径16mm尼龙绳, 此尼龙绳参数如下: ①最大负荷承载能力:215kN; ②单位重量: 132kg/km。此外, 500kV 线路位于两端铁塔的间距是255m, 由此计算承重绳承受拉力, 可按照公式进行计算。该公式中的H是承重绳承受的拉力,f是线路弧垂,L是铁塔间距,w是承重绳单位重量。如果cosα取值是0.9988, 且f为2.5m, 那么计算可得H是81kN,弧垂是0.41m, 能够保证带电跨越施工安全。

第四, 计算横担轴向受力。位于铁塔最下方的横担, 其最大受力是架设500kV 输电线路导线所施加,最大施工承重是7065.016N, 由此按照公式F3=F1×cosδ1+F2× cosδ2计算横担轴向受力,F3为4000N,与安全系数相乘, 最终结果为20kN, 确定横担承受能力符合规定。

4 结束语

综上所述, 330kV 及以上高压输电线路开展带电跨越施工, 其间为了保证施工安全, 施工人员需要对施工方法以及流程等进行验证, 保证施工有序性和有效性, 在实现带电跨越施工基础上, 也能够为330kV及以上高压输电线路的正常运行创造条件。