張景輝,王文義,王 勇,焦中圈

(河北省送變電有限公司,河北 石家莊 050000)

在輸電線路施工中,經(jīng)常遇到跨越電氣化鐵路、高速公路、重要電力線路等情況,產(chǎn)權(quán)單位對跨越時間要求越來越短,跨越安全性要求越來越高。常規(guī)架線技術(shù)用時較長,工藝復(fù)雜,高空作業(yè)多,勞動強度大,受外界天氣影響嚴重,安全風(fēng)險高,已難以適應(yīng)重要跨越的要求[1-2]。裝配式快速架線施工技術(shù)是近年來出現(xiàn)的施工新方法,目前已將其應(yīng)用于進線檔、孤立檔的架線施工實踐中。

1 裝配式快速架線施工技術(shù)

裝配式快速架線施工技術(shù)的主要技術(shù)特征為導(dǎo)線定長,無需緊線環(huán)節(jié),耐張線夾與導(dǎo)線在地面壓接、直接掛線,無需高空斷線、壓接環(huán)節(jié)。這種施工技術(shù)可以簡化施工工序,縮短施工時長[3-4]。

但是受導(dǎo)線線長計算、測量、計量精度影響,裝配式快速架線施工技術(shù)在實際應(yīng)用中存在導(dǎo)線線長、弧垂的積累誤差過大的缺點,甚至超過驗收規(guī)范的要求[5];另外由于現(xiàn)有“耐張掛線金具-耐張線夾”結(jié)構(gòu)無法通過放線滑車,所以在連續(xù)放線檔無法應(yīng)用。

2 裝配式架線改進設(shè)計方案

通過對現(xiàn)有裝配式架線施工技術(shù)中存在的問題進行深入研究,擬采用以下改進措施:采用程序精確計算放線區(qū)段內(nèi)導(dǎo)地線長度;采用三維激光成像測量裝備測量導(dǎo)地線掛點間距離;研制精確計量導(dǎo)地線長度的裝置,代替張力機計米器;研制新型裝配式耐張線夾,實現(xiàn)地面壓接、自動放線。

2.1 導(dǎo)線線長計算

目前設(shè)計、施工領(lǐng)域廣泛采用拋物線模型計算導(dǎo)、地線長度參數(shù)[6]。在實際計算中,在弧垂誤差率-2.5%＜μ＜2.5%的要求下,線長的誤差率要求極高,達到十萬分之一量級,現(xiàn)有誤差控制水平無法達到此要求,因此要實現(xiàn)裝配式快速架線,使弧垂達到驗收標準,僅靠控制線長誤差是無法達到的,需要通過現(xiàn)有PT調(diào)整板或DB調(diào)整板對弧垂進行調(diào)節(jié),必要時引入可調(diào)節(jié)長度的調(diào)整金具,使誤差值滿足導(dǎo)線弧垂的驗收要求。

2.2 三維激光成像測量裝備測量導(dǎo)地線掛點間距離

三維激光掃描技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于輸電線路運維領(lǐng)域,用于測量桿塔傾斜、走廊內(nèi)導(dǎo)線對跨越物電氣距離等,可以應(yīng)用到裝配式快速架線施工領(lǐng)域,包括線路掛線點參數(shù)測量和施工驗收2個工序。

2.2.1 掛線點參數(shù)測量

計算架線檔的弧垂與線長,需已知放線段架線檔的檔距、高差等初始參數(shù),設(shè)計單位提供的檔距值和高差值誤差較大,不滿足精確計算線長要求,因此采用三維激光掃描對架線檔各掛點進行精確掃描[7]。

采用3D激光掃描儀對放線段逐檔進行掃描,每一檔單獨計算。依據(jù)掃描結(jié)果配合專業(yè)建模分析軟件得出掛點坐標(XA,YA,ZA),(XB,YB,ZB),然后將其代入公式計算水平檔距、掛點高差和掛點高差角等參數(shù)。

2.2.2 架線施工驗收

在掛線完成后,對架線段各架線檔導(dǎo)線進行掃描,可一次性擬合出該架線檔所有相序?qū)?、地線的三維曲線模型,導(dǎo)入至AutoCAD軟件中直接讀取全部檔距、斜檔距、弧垂及線長等數(shù)據(jù),能夠大大提升施工驗收的精度及效率。

在實際應(yīng)用中,采用FARO Focus S350脈沖式三維激光掃描儀掃描輸電線路,獲得線路三維模型,并可將模型導(dǎo)出至AutoCAD軟件。FARO Focus S350掃描儀分辨率高達16 500萬像素,測量精度±1 mm,因此,誤差不大于萬分之二。

2.3 導(dǎo)地線展放長度精確計量設(shè)備的研制

目前國內(nèi)輸電線路施工一般采用張力機放線,利用張力機上的里程表計量導(dǎo)地線展放長度,但是該裝置誤差大,無法滿足裝配式架線施工需要[8]。

LaserSpeed多普勒激光測速儀又稱激光計米器,是可以測量導(dǎo)地線展放速度和長度的高精度儀器,但該型號測速儀對被測物的垂直度和相對距離要求較高。由于導(dǎo)線在展放過程中存在上下跳動、左右擺動的情況,因此需要研制一種限位裝置,見圖1,用以限制導(dǎo)線擾動,保持測量激光束與被測導(dǎo)線之間相對位置穩(wěn)定和角度穩(wěn)定。

圖1 測量設(shè)備限位支架

如圖1所示,研制的限位支架布置于導(dǎo)線軸架與張力機之間,導(dǎo)線穿過支架上的4個導(dǎo)向滑輪,導(dǎo)線滑輪與激光測速儀固定安裝在同一板材上,使激光測速儀始終與導(dǎo)線同步且保持垂直。支架采用垂直、水平2個方向阻尼限位,可以適應(yīng)導(dǎo)線在展放過程中的上下跳動與左右擺動。支架的支腿高度可根據(jù)張牽設(shè)備的型號進行調(diào)整,保證了設(shè)備的通用性。

2.4 裝配式耐張線夾的研發(fā)

為實現(xiàn)快速架線,省去高空壓接工序,需要在放線前完成地面壓接,耐張線夾在架線過程中跟隨放線走板通過放線滑車。傳統(tǒng)的通用耐張線夾為引流板與耐張管為整體結(jié)構(gòu),無法通過放線滑車槽。

對現(xiàn)在通用的傳統(tǒng)耐張線夾進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,將影響通過滑車的引流板部分與線夾本體部分分離,采用裝配式連接,研發(fā)新式NY-400/35U裝配式耐張線夾,其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 新型裝配式耐張線夾

該裝配式耐張線夾壓接施工操作簡便,其握力等機械性能指標不低于傳統(tǒng)同類產(chǎn)品且符合壓接規(guī)范要求。連接后,耐張線夾的電阻、溫升及熱循環(huán)等電氣性能指標滿足相關(guān)規(guī)范要求,且可順利通過放線滑車,期間不會因通過滑車時的擠壓力發(fā)生變形。

3 工程應(yīng)用效果

為了驗證新技術(shù)的可行性,選擇靈壽220 k V線路工程N72-N73耐-耐區(qū)段,進行裝配式架線施工。

現(xiàn)場試驗采取2種思路,第1種是在計算線長處做好標記,一側(cè)掛線后另一側(cè)常規(guī)緊線,緊線至設(shè)計弧垂,三維掃描測出實際線長,對比計算標記線長與實際線長,分析總誤差。第2種是采用計算線長直接計量、掛線,掛線后,使用三維激光掃描儀對架線檔進行掃描,測出掛線后的弧垂,與設(shè)計弧垂進行對比,同時測出掛線后線長,與計算線長對比,并分析誤差?；〈钩钜馉恳^設(shè)計要求時,停止試驗。2種思路試驗流程如圖3所示。

圖3 新技術(shù)現(xiàn)場試驗驗證思路

通過現(xiàn)場試驗結(jié)果分析可知,計算線長相對于掛線所需線長要略偏大,即以計算線長掛線后弧垂值亦偏大。該誤差由眾多影響因素疊加而成,其中彈性伸長誤差及導(dǎo)線精確計長誤差為主要因素。在配合可調(diào)長金具的使用下,依靠可調(diào)長的調(diào)節(jié)金具如PT調(diào)整板、PTQ調(diào)整板及DB調(diào)整板等,能夠有效調(diào)整各種疊加誤差,從而保證導(dǎo)線弧垂誤差不超出驗收規(guī)范要求。

4 結(jié)束語

在經(jīng)濟高度發(fā)展的今天,保障鐵路、高速公路及重要電力線路的運行安全尤為重要。在輸電線路跨越施工過程中,縮短跨越施工時長是降低風(fēng)險的最有效途徑。裝配式快速定長架線技術(shù)是一次有效嘗試,通過引進激光多普勒測速儀,三維激光掃描儀等先進儀器,并研制了配套的工器具,實現(xiàn)了測量精度量級的提升,保證了架線質(zhì)量滿足驗收要求。該模式既減少被跨越物產(chǎn)權(quán)管理單位跨越施工時長、提高運行安全,又滿足了施工單位減少施工投入,降低施工風(fēng)險的要求,值得大規(guī)模推廣應(yīng)用。