國內(nèi)大截面導(dǎo)線放線方式的對比分析

國內(nèi)大截面導(dǎo)線放線方式的對比分析

0放線方式選擇采用東南-80kv高壓電線工程，采用六段900mm2的大直徑導(dǎo)線。根據(jù)我國現(xiàn)階段的張力放線施工工藝水平及放線施工機(jī)具的現(xiàn)狀,六分裂900mm2截面導(dǎo)線張力放線可采用“3×一牽2”、“一牽2+一牽4”和“2×一牽3”3種方式[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12]。經(jīng)過國內(nèi)專家及送變電公司技術(shù)人員的論證和試驗(yàn),最終確定采用科學(xué)合理的“2×一牽3”放線方式?！?×一牽3”放線方式,屬送電行業(yè)施工工藝創(chuàng)新項(xiàng)目,此前國內(nèi)還沒有適用于此種放線方式的關(guān)鍵設(shè)備——放線滑車和配套走板。經(jīng)過多方努力,我公司設(shè)計制造的不對稱四輪放線滑車及配套偏心走板于2009年5月研發(fā)成功,并順利通過了工程試驗(yàn),現(xiàn)已全面應(yīng)用于向家壩—上海±800kV直流特高壓輸電線路工程實(shí)踐。1主牽引機(jī)參數(shù)根據(jù)《±800kV架空輸電線路張力架線施工工藝導(dǎo)則》(送審稿),主牽引機(jī)的額定牽引力按式(1)選用:式中:P為主牽引機(jī)的額定牽引力,N;m為同時牽放子導(dǎo)線的根數(shù);kp為選擇主牽引機(jī)額定牽引力的系數(shù),展放鋼芯鋁絞線時kp=0.2~0.3,根據(jù)具體的地形地貌條件選用相應(yīng)的系數(shù),平原取0.2,丘陵取0.25,山區(qū)取0.3;Tp為被牽放導(dǎo)線的保證計算拉斷力,N。牽引繩規(guī)格按式(2)選擇:式中:Qp為牽引繩綜合破斷力,N;Kq為牽引繩規(guī)格系數(shù),當(dāng)展放鋼芯鋁絞線時Kq=0.6,當(dāng)展放鋼芯鋁合金絞線時Kq=0.4;m、Tp同式(1)。根據(jù)《國家電網(wǎng)公司錦屏—蘇南±800kV特高壓直流線路鋼芯鋁絞線技術(shù)條件》,JL/G3A-900/40—72/7型導(dǎo)線的額定拉斷力大于203.39kN。23不同的閉合方法的分析2.1導(dǎo)線牽引機(jī)放線方式“3×一牽2”放線方式,即在牽引場配置3臺主牽引機(jī),每臺牽引機(jī)用1條牽引繩和1個走板通過塔上懸掛的三輪放線滑車牽放2根子導(dǎo)線,3臺牽引機(jī)要基本同步展放。由式(1)得6×900mm2導(dǎo)線“一牽2”張力放線的主牽引機(jī)額定牽引力為:當(dāng)Kp=0.2時,P≥mKpTp=81.356kN;當(dāng)Kp=0.3時,P≥mKpTp=122.034kN。由式(2)得牽引繩綜合破斷力為:由此可知,“3×一牽2”放線方式需用3臺額定牽引力為150kN的牽引機(jī)及□20~□24牽引繩等配套機(jī)具,投入牽張?jiān)O(shè)備、導(dǎo)引繩、牽引繩過多,造成一定的資源浪費(fèi);其次,每基鐵塔的每極要懸掛3個三輪放線滑車,塔上放線滑車的布置和懸掛比較復(fù)雜,而且不便于后序緊線施工和附件操作。2.2牽引繩綜合破斷力由式(1)得6×900mm2導(dǎo)線“一牽4”張力放線的主牽引機(jī)額定牽引力為:當(dāng)Kp=0.2時,P≥mKpTp=162.712kN;當(dāng)Kp=0.3時,P≥mKpTp=244.068kN。由式(2)得牽引繩綜合破斷力:由此可知,采用“一牽4”張力放線方式當(dāng)線路位于高大山區(qū)(Kp取0.3)時,需要配置額定牽引力為250kN的牽引機(jī),設(shè)備規(guī)格較大;并且“一牽4”需要的牽引繩破斷力為488kN,需要配置□28防扭型牽引繩,牽引繩規(guī)格也較大。2.3牽引繩綜合破斷力計算由式(1)得6×900mm2導(dǎo)線“一牽3”張力放線的主牽引機(jī)額定牽引力為:當(dāng)Kp=0.2時,P≥mKpTp=122.034kN;當(dāng)Kp=0.3時,P≥mKpTp=183.051kN。由式(2)得牽引繩綜合破斷力:由此可以看出,在平原或一般山地地段,可以選用國內(nèi)擁有量最多的額定牽引力為150kN的牽引機(jī);在大山區(qū),需要牽引機(jī)額定牽引力為183kN,大量的工程實(shí)踐證明,額定牽引力為150kN的牽引機(jī)一般也能滿足工程需要?！耙粻?”需要的鋼絲繩破斷力為366kN,可用□24防扭型牽引繩。此放線方式與其他2種放線方式相比較,既最大限度地利用了現(xiàn)有牽張?jiān)O(shè)備,充分發(fā)揮了現(xiàn)有設(shè)備的能力,同時也避免了投入牽張?jiān)O(shè)備、導(dǎo)引繩、牽引繩過多造成的資源浪費(fèi),因此是一種科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)的放線方式。3牽3張力放線方式的關(guān)鍵技術(shù)結(jié)構(gòu)不對稱四輪放線滑車和偏心走板的設(shè)計與制造是“一牽3”張力放線方式的關(guān)鍵技術(shù)。采用結(jié)構(gòu)不對稱四輪放線滑車和偏心走板,可以實(shí)現(xiàn)“一牽3”張力放線時,放線滑車平正,走板后面的各子導(dǎo)線平穩(wěn)地保持水平排列的狀態(tài)。3.1導(dǎo)線放線滑車為防止導(dǎo)線在展放過程中因輪槽表面粗糙而被磨損或因油漬被污染,在放線滑車的設(shè)計上必須保證牽引繩與導(dǎo)線不同槽展放。所以,“一牽3”放線滑車,除需有3個供導(dǎo)線通過的掛膠輪以外,還應(yīng)有1個獨(dú)立的牽引繩通過輪,即應(yīng)采用四輪放線滑車結(jié)構(gòu)。過去多分裂導(dǎo)線放線滑車的導(dǎo)線輪數(shù)量都是偶數(shù),而結(jié)構(gòu)不對稱四輪放線滑車導(dǎo)線輪數(shù)量是奇數(shù),整體結(jié)構(gòu)不對稱。經(jīng)查證,目前國內(nèi)外還沒有這樣的放線滑車和配套走板。如何實(shí)現(xiàn)“一牽3”張力放線時,放線滑車平正及走板后面的各子導(dǎo)線平穩(wěn)地保持水平排列的狀態(tài),是設(shè)計與制造結(jié)構(gòu)不對稱四輪放線滑車和偏心走板的技術(shù)難點(diǎn)。3.2結(jié)構(gòu)采用非對稱計時滑動3.2.1導(dǎo)線抗滑能力分析研制的不對稱四輪放線滑車如圖1所示。為了在滑車空載時,平衡狀態(tài)下保持滑車整體平正,就需要放線滑車自身重力力矩平衡。放線過程中,為使滑車和導(dǎo)線保持整體平正,就需要滑車上的導(dǎo)線不等距排列。如圖1所示,設(shè)E、F點(diǎn)分別為滑車結(jié)構(gòu)軸線左半、右半的重心,E、F到軸線的距離分別為XL,XR,左半、右半的自重分別為GL、GR,若使滑車空載時保持水平,則需滑車自重力矩平衡,即GLXL-GRXR=0。圖1中,3根子導(dǎo)線分別從A、B、D輪槽通過,牽引繩從C輪槽通過,3根子導(dǎo)線與滑車頂面交點(diǎn)到滑車結(jié)構(gòu)軸線的水平距離分別為X1+X2、X2和X3,X1與X2均等于滑車的輪槽寬與輪槽間隙的和,根據(jù)DL/T875—2004《輸電線路施工機(jī)具設(shè)計、試驗(yàn)基本要求》規(guī)定,“在多輪滑車中兩滑輪間側(cè)向間隙不大于4mm”。為使滑車在導(dǎo)線經(jīng)過時受力平衡,需滿足3根導(dǎo)線對滑車下壓力的力矩平衡,如式(3):式中,F1,2,3分別為A、B、C3根子導(dǎo)線對滑車的下壓力,N。根據(jù)《高壓架空輸電線路施工技術(shù)手冊》(架線工程計算部分)可知:式中:lvi為A、B、C子導(dǎo)線的垂直檔距,m;wi為A、B、C子導(dǎo)線單位長度質(zhì)量,kg/m。鑒于同一基桿塔,同相導(dǎo)線各子導(dǎo)線的垂直檔距相等,即lv1=lv2=lv3,又各子導(dǎo)線單位長度質(zhì)量相等,即w1=w2=w3,所以同一基桿塔的同相導(dǎo)線各子導(dǎo)線對放線滑車的下壓力也相等,即F1=F2=F3?？傻玫絏3=3X1=3X2,則導(dǎo)線經(jīng)過的3個輪槽的位置即可確定。3.2.2單件滑車(1)滑車外徑1040mm,底槽直徑900mm。(2)滑車適用于900mm2、1000mm2或更大截面導(dǎo)線展放。(3)滑車質(zhì)量315kg,最大單件質(zhì)量為130kg。(4)牽引繩輪額定負(fù)荷100kN,導(dǎo)線輪額定負(fù)荷35kN。(5)滑車外型尺寸(長×寬×高)為940mm×1040mm×1760mm?；囈呀?jīng)通過了中國電力科學(xué)研究院施工機(jī)具試驗(yàn)室的型式試驗(yàn),各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)符合DL/T875—2004《輸電線路施工機(jī)具設(shè)計、試驗(yàn)基本要求》規(guī)定。滑車結(jié)構(gòu)實(shí)物圖如圖2所示。3.2.3v直流輸電線路工程放線滑車特點(diǎn)(1)放線滑車采用不對稱設(shè)計,在空載、牽引繩負(fù)載和導(dǎo)線負(fù)載情況下均可保持水平?；噾覓鞎r,面向牽引場方向,滑車三輪側(cè)應(yīng)位于觀測方向的左側(cè),滑車單輪側(cè)位于觀測方向的右側(cè)。(2)設(shè)計具有前瞻性?；囕啅竭x用1040mm,不但適用于在建錦蘇±800kV直流輸電線路工程6×900mm2實(shí)際需求及將來6×1000mm2導(dǎo)線的放線需求,而且也適用于寧東±660kV直流輸電線路工程4×1000mm2導(dǎo)線需要,同時兼顧更大截面導(dǎo)線,適應(yīng)范圍廣,具有兼容性。(3)不對稱四輪放線滑車設(shè)計靈活多用,采用“半軸”結(jié)構(gòu)設(shè)計,除可以組合成適用于“一牽3”放線方式的四輪滑車,還可以根據(jù)需要組合成適用于“一牽2”放線方式的三輪滑車,如圖3。(4)材質(zhì)優(yōu)良,掛膠方式獨(dú)特。滑車采用MC尼龍輪片,導(dǎo)線輪掛膠,符合特高壓線路工程張力架線施工工藝導(dǎo)則對放線滑車的特殊要求。同時,采用了“半掛膠”工藝,可防止放線滑車在裝運(yùn)過程中對膠體的損傷,延長滑輪掛膠使用壽命。(5)拆分組合方便,便于山區(qū)分體運(yùn)輸,組合時注意應(yīng)使三角聯(lián)板的短邊側(cè)位于滑車的三輪側(cè)。為了方便操作還設(shè)計了腳蹬踏板、滑車啟開器安裝孔等附屬設(shè)施。3.3偏走板的開發(fā)3.3.1不對稱4放線滑車走板結(jié)構(gòu)張力計算與不對稱四輪放線滑車結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的偏心走板如圖4所示。若使走板平衡時導(dǎo)線水平分布,則需滿足走板自重(同滑車自重計算)、3根子導(dǎo)線的張力和下壓力的力矩都平衡,即滿足式(4)、(5):式中:T1,2,3為3根子導(dǎo)線的水平張力,N;F′1,2,3為3根子導(dǎo)線對走板的下壓力,N;Y1為走板上導(dǎo)線A與導(dǎo)線B的間距,m;Y2為走板上導(dǎo)線B與軸線的垂直距離,m;Y3為走板上導(dǎo)線D與軸線的垂直距離,m。鑒于在張力放線過程中,3根子導(dǎo)線基本保持相同的放線張力,則有關(guān)系式:則可推得Y3=3Y1=3Y2,相應(yīng)于不對稱四輪放線滑車的走板亦可確定出結(jié)構(gòu)關(guān)系。綜上所述,若滑車和走板上的導(dǎo)線滿足以上所推得的位置關(guān)系,則滑車和走板理論上受力即可平衡。3.3.2旋轉(zhuǎn)連接器走板設(shè)計與不對稱四輪放線滑車相對應(yīng),偏心走板設(shè)計時也采用左右不對稱結(jié)構(gòu)。偏心走板的牽引端配置250kN旋轉(zhuǎn)連接器,導(dǎo)線端配置3個80kN旋轉(zhuǎn)連接器,如圖5所示。該走板設(shè)計為前后分段鉸接式結(jié)構(gòu),使走板通過放線滑車時與輪槽間更加貼合、平穩(wěn),可有效地避免導(dǎo)線跳槽現(xiàn)象的發(fā)生。偏心走板參數(shù):適用滑車輪徑1040mm;線距129mm;工作負(fù)荷250kN;質(zhì)量137kg。4“1.3”張力放線設(shè)計的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用4.1試驗(yàn)方法和設(shè)備依托姜泉220kV線路工程,進(jìn)行了不對稱四輪放線滑車工程試驗(yàn)及施工工藝模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)線路為220kV同塔雙回線路,導(dǎo)線為2×LGJ-400/35型鋼芯鋁絞線,試驗(yàn)段長2.5km,包含8基鐵塔(其中6基直線塔,2基耐張轉(zhuǎn)角塔)。牽引場設(shè)置1臺150kN牽引機(jī),張力場設(shè)置2臺2×35kN二線張力機(jī),選用□24防扭型牽引繩。實(shí)際使用了所研制的不對稱四輪放線滑車和偏心走板。全部試驗(yàn)采用“一牽3”方式展放了2相導(dǎo)線,累計長度近5km,走板通過鐵塔16基。工程試驗(yàn)中牽引繩和導(dǎo)線通過滑車的狀況如圖6所示。(1)放線滑車在空載和牽引繩通過時,均呈水平狀態(tài);(2)放線走板通過放線滑車時,滑車平穩(wěn)正直,走板通過順暢,無卡、頂?shù)犬惓，F(xiàn)象;(3)在放線過程中,3根子導(dǎo)線張力基本保持一致,滑車無搖擺和傾斜。通過直線塔時,無需減速;(4)放線走板位于線檔中間時,走板姿態(tài)平穩(wěn),防扭重鍾沒有左、右搖擺現(xiàn)象。(5)導(dǎo)線展放完畢,將3根子導(dǎo)線弧垂按Q/GDW225—2008《±800kV架空送電線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定調(diào)平后,位于滑車中的3根子導(dǎo)線基本水平排列。4.2地面試驗(yàn)設(shè)備及展放曲線“2×一牽3”張力放線施工工藝于2009年8月13日在向上±800kV特高壓直流輸電線路工程中進(jìn)行了成功應(yīng)用,共展放導(dǎo)線40余km(5個區(qū)段,最大區(qū)段11.3km)。導(dǎo)線分兩極,每極6分裂,均采用ACSR-720/50鋼芯鋁絞線,地線采用LBGJ-180-20AC和OPGW-180光纜。試驗(yàn)時牽引場布置2臺180kN牽引機(jī)作為主牽引設(shè)備。張力場設(shè)置布置3臺“二線張力機(jī)”,其中1臺張力機(jī)分別展放位于2套滑車邊輪的子導(dǎo)線。導(dǎo)線展放過程中,走板逐基順暢、平穩(wěn)地通過了各直線塔及轉(zhuǎn)角塔滑車,2套走板前后距離相差10m以內(nèi),確保導(dǎo)線同步展放。本次工程應(yīng)用將試驗(yàn)成功的國內(nèi)首次“2×一牽3”放線工藝正式推入工程應(yīng)用階段,為采用6分裂900mm2大截面導(dǎo)線的錦蘇工程乃至更大截面導(dǎo)線工程的放線施工奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。5牽張?jiān)O(shè)備的改進(jìn)(1)“2×一牽3”張力放線工藝,可充分利用現(xiàn)有的中型牽張?jiān)O(shè)備及放線機(jī)具,實(shí)現(xiàn)多分裂大截面導(dǎo)線的展放,而不需購置大噸位牽張?jiān)O(shè)備、牽引繩及配套工具。(2)2套中型放線設(shè)備承載相同的負(fù)荷,使?fàn)繌堅(jiān)O(shè)備得到充分利用,避免了設(shè)備資源浪費(fèi)。(3)滑車采用相互獨(dú)立的導(dǎo)線輪和牽引繩輪,可有效地減少導(dǎo)線磨損,符合《±800kV架空輸電線路張力架線施工工藝導(dǎo)則》(送審稿)規(guī)定。(4)部分子導(dǎo)線排列間距加大,減少了大檔距多分裂子導(dǎo)線的鞭擊和絞花的概率,有利于保證導(dǎo)線質(zhì)量。(5)“2×一牽3”張力放線工藝,避免了“3×一牽2”放線工藝中同極3組放線滑車懸掛困難的問題,同時也簡化了后序緊線、提線、附件等工藝,從而提高了張力架線總體施工效率。(6)采用中型牽張?jiān)O(shè)備展放多分裂大截面導(dǎo)線,避免了大噸位牽引機(jī)在山區(qū)運(yùn)輸困難問題,減少了道路修復(fù)、橋梁加固等費(fèi)用。6新技術(shù)的應(yīng)用,提高了張力放線施工效率“2×一牽3”的放線方式,同“一牽2+一牽4”放線方式比較,可以最大限度地利用現(xiàn)有中型牽張?jiān)O(shè)備;同“3×一牽2”放線方式比較,可以簡化滑車懸掛、導(dǎo)線展放、緊線及附件工序的