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论述输电线路工程架线跨越施工跨越网架受力分析

黄炜 李志宏 汪春凤 雷清然 张富平 王泉
摘 要：现阶段广泛应用一种无跨越架模式即将被跨越物转移到新建线路施工的杆塔上，利用高强绝缘绳作为封网装置和落网线索的承载，以被跨物保护需求要求的宽度，确定封网装置的长度和宽度，形成一条空中安全通道，即使被展放的导牵引绳导地线脱落，也能被该安全通道封网装置兜在网绳内，保护被跨越物正常运行，直到完成紧线附件安装后拆除封网装置，为保证被跨越安全运营，开展对封网装置力学性能分析，保证施工安全。
关键词：输电线路；受力分析；技术分析
：TN752 ：A ：1671-2064（2018）17-0173-02
1 综合安全系数的取值
（1）依据DL50106-1999《跨越电力线路架线施工规程》收集国内特高压直流线路大截面导线跨越750kV架空线路施工，地线高度大于30米，交叉角小于40度、跨越档距大于300米的特殊跨越施工条件，选出最不利的跨越计算条件作为项目控制计算条件，据此分析力学性能以确保，低于该工作条件下施工安全。（2）综合安全系数的确定。跨越组合架承担跑断线事故状况下导线的垂直荷载和冲击荷载，导线落架后冲击程度相当大，是由综合安全系数确定对其修正试验工作量和难度较大，由于影响安全系数的因素较复杂，因此参照相关跨越施工技术标准对跨越不同线路的安全系数的影响因素取值。（3）由此承载跨越架，在事故状况下，静载状况下综合安全系数应不小于表1数值，按照跨越单回线路综合安全系数取值为6.0，跨越双回以上线路综合安全系数取值为10.0。
2 冲击系数原理和跨越架承载安全状态技术分析
跨越架设计要遵循保证在事故状态下能确保对被跨越电力线路的安全的设计原则，设计外部荷载时要考虑的关键因素有：
（1）事故状态模型需要与现场事故状态特征一致。（2）对事故状态模型计算中受到最大冲击状态控制，冲击程度受到冲击系数计算取值、导线落线对架体冲击程度与悬点高差、牵引张力、导线弧垂与架体间距路有关。（3）针对不同施工工况下的冲击系数取值范围，对跨越架施工应用提出降低导线与架体的悬点高差，增大导线放线曲线模数达到降低导线落架后降低冲击系数，保障跨越线路施工安全的要求。
3 导线冲击跨越架事故状态描述
导线跑线后的弹性势能和重力势能转化为动能，导线运动轨迹为水平运动和自由落体运动方式的组合，对跨越架的冲击程度主要取决于导线与架体间的重力势能差值和导线与架体间垂直高度。导线是一种以架线曲线模数的曲线形态做类似于自由落体的运动，在没有接触到跨越架时，曲线的运动轨迹逐渐变化（即K值）。在刚接触到跨越架后导线K2，和与跨越架接触点处将导线模数曲线分割成前后两部分自由落体曲线（即Ki、Ki+1），此时导线完全附着在架体上，直到运动静止。即完成了导线对跨越架的冲击导线势能差释放完成后，导线在跨越架体上处于静载状态。按照导线与跨越架分离和接触两种状态建立不同K值曲线方程和冲击系数附图中，为简化计算取值为：K≈K2、K2≈K2、k3≈Ki≈Ki+1。
4 跨越网架装置力学计算
4.1 计算理论假设条件
（1）导线是刚性较小的细长的受力体，架空导线是一种柔性的受力体。（2）导线承载架体是弹性模量恒定不变的弹性架体。（3）跨越架上的荷载按照被跨越档距中均布荷载集中到一点的荷载计算考虑。（4）按照能量守恒原理，冲击物与被冲击物一经接触相互附着，架体和网绳吸收导线势能后不发生回弹。
4.2 跨越装置工况设计
（1）750kV线路跨越施工超高度高度40米大档距500米、展放一牵二1250大截面导线牵放中发生异常，事故状态下假设为临档断线条件非本挡的牵引绳断线和在本档内跨越直线塔导线悬垂串附件安装中，提现过程中出现事故导致两根1250/70X2导线垂直掉落的工况计算控制。（2）基本技术参数。导线JL1/G2A-1250/70。自重比载g1=29.751N/m，计算截面s=1322.16mm2，导线直径d=47.35mm。单位重量G=4011.10kg/km。破断拉力Tp=294230N/m。年平均运行应力σ=52.85N/m。导线自重比载g1=29.751N/m。最低气温Tm=-35℃、最大覆冰b=10mm、最大风速v=35m/s本挡断线水平档距l=550米，垂直档距l=500米，施工无冰、风速v=10m/s。
4.3 事故状态即假设条件
（1）依据《110kV-750kV架空送电线路设计技术规程》中规定邻档断线的计算条件，+15℃、无风，跨越档l≤400米、h/l≤10%。（2）事故假设条件。事故状态下假设为临档断线条件非本挡的牵引绳断线、在本档内跨越直线塔导线悬垂串附件安装中，提现过程中出现事故导致两根1250/70×2导线垂直掉落（对本档断线目前的各种绝缘绳索其材质及封网装置的设计，均难以保证被跨电力线路安全）。（3）事故状态分析。承载跨越架最大荷載出现在张力展放导线时放线走板牵引2×1250/70导线跨过跨越档发生故障导线落在跨越架上，使得跨越架的荷载突然增加。（4）分析计算控制条件。
5 跨越架荷载设计输入计算书
5.1 计算工况
依据国网输电线路一般跨越架施工工艺导则。本次跨越导线为JL1/G3A-1250/70，线路N3571-N3572跨越750kV线路，档距为442m，750kV线路距离新建线路最近距离N3571距离为88m，被跨越线路地线对地距离为37m，在距离跨越线42m处架设跨越架进行封网跨越。
5.2 跨越架装置长度、高度及封网宽度计算
（1）风偏计算：
S-风偏距离，m；
X-被跨越物与较近杆塔的水平距离，112m；
L-跨越档档距，442m；
H-水平放线张力，架线施工时控制在45kN；
λ-跨越档滑车悬挂长度，约13m；
W1-导/地线的单位长度重量，39.3N/m；
W4⑽-在安装气象条件下（风速10m/S）下导线或地线的单位长度风荷载重（N/m），其中W4⑽=0.0613kd（d是导线的直径）
则导线风偏S=1.12m。
（2）跨越网宽度计算：采用2×1牵四的方式进行导线展放，悬挂4个滑车，最外侧滑车与最内侧滑车间距3m；考虑1.5m的裕度，则封网宽度不小于：3+1.12×2+1.5×2=8.3m，实际跨越架封网宽度为12m，满足要求。
（3）封网长度计算：跨越750kV线路宽度30m，按照安规需要封网两边各超出边导线10米，交叉跨越为36°55″；
式中，--被跨电力线两边线间的水平距离，30m；
--绝缘绳网宽度，12m；
--新建线路与被跨电力线路的交叉角度，36°55″；
--保护网长度，即绝缘网单侧伸出被跨电力线的保护长度，取值应不小于10m，绝缘绳网临塔侧的网端绳与被跨电力线的垂直高度越大，则保护网长度取值越大；
--绝缘绳网长度m。
实际封网长度按照90米考虑，满足要求。
（4）安装状态：安装状态空载时，初始张力定为H1=6000N，则安全系数K=TP/H1=59.5。
（5）不同工况时的单位重量：承载索选择φ22迪尼玛绳，单位重量为0.37kg/m，不同工况下的承载索承受的单位重量如下：
承载索的单位自重力：W0=0.37×9.8=3.626N/m
导线的自重力：W1=39.31N/m
作用在单根承索上封顶网自重力：W2=36×100÷90÷2=20N/m
事故状态封网上导线单位自重力：
W3=W1×n÷2=39.31×2÷90÷2=39.31N/m
事故状态封网上单位自重力：W23=W2+W3=59.3（N/m）
5.3 工况下承载索的张力计算
（1）装后承载索的张力公式，其中：
k2=k22-k21
a1-自承载索悬挂点至封网起点的距离，62m；
a2-自承载索悬挂点至封网终点的距离，152m；
W2-封顶网单位长度的自重力，20N/m；
H2-封网后的承载索水平张力，N；
L-跨越档的水平档距，200m；
W1-承载索的单位长度自重力，39.31N/m；
S-承载索的截面积，290.72mm2；
E-承载索的弹性模量，32000N/mm2；
Φ-跨越档的高差角，°；
H1-安装初始张力，6000N。
按照逐渐逼近法求H2，封网后正常放线工况下单根承载索水平张力H2=17530N，则单根承载索的安全系数为：357000/17530=20.4。
（2）故的张力计算：当导线落于绝缘网时，绝缘网上增加了导线的重量，此时承载索的张力由H1变化至H3。
承载索的张力公式：，其中：
k3=k32-k31 k4=k42+k41
H3事故状态时的承载索水平张力，N。
a1-自承载索悬挂点至封网起点的距离，22m。
a2-自承载索悬挂点至封网终点的距离，112m
Wfd-绝缘网和落网导线经折算后的单位长度重量，Wfd=W23=59.3N/m。
W3-落网导线折算单位长度重量（折算基准绝缘网长度），落网导线2根，39.31N/m。
L-跨越档的水平档距，155m。
W1-承载索的单位长度自重力，3.626N/m。
S-承载索的截面积，290.72mm2。
E-承载索的弹性模量，32000N/mm2。
Φ-跨越档的高差角，°。
K3、K4-承载索的增大系数：
P1-绝缘网一端处的集中荷载，0.4×a1×W975N。
P2-绝缘网另一端点处的集中荷载，0.4×（200-a2）×W=754N。
按照逐渐逼近法求H3，事故状态工况下单根承载索水平张力H3=34564N，安全系数为：10.3。
5.4 交跨距离计算
安全工况下，跨越点承载索的弧垂m：fm=
带入前计算结果可有：fm=5.5m
承载索与跨越点地线的净空距离：
y1-y=m*tanj+N-Δh-fm-y
带入数值得：承载索与跨越点地线的净空距离14.69m故状态下，承载索绝缘网上增加了导线的重量，此时承载索的张力由H2变化至H3，计算的净空距离为：承载索与跨越点地线12.41m。
6 结语
按照事故状态下在跑线时视为全部导线重量由封网绳和组合跨越架共同承担。考虑到封网绳在跨越架横梁处通过转向滑车固定在地锚上的水平和垂直荷载分力，因此水平荷载增加0.85封网绳初张力、垂直荷载增加0.7封网绳垂直分力作为跨越网架装置计算输入条件即跨越装置承受荷载为水平PC=40KN、荷载PD=70KN，作為直到现场施工作业工器具选配依据，以确保施工安全。
参考文献
[1]Q/GDW1225—2014.±800kV架空送电线路施工及验收规范[M].北京：中国电力出版社，2014.

-全文完-