丘 丹，黃炎輝，古立勝，楊龍輝，曾 志，黃 福，王明新

(廣東電網(wǎng)能源發(fā)展有限公司，廣東 廣州 510000)

0 引言

近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,各種經(jīng)濟(jì)活動用電需求日益增加,對電力系統(tǒng)的運(yùn)行提出了更高的要求。輸電線路是電力系統(tǒng)中較為關(guān)鍵的組成部分,其穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到電力生產(chǎn)的安全性。

輸電線路檢修施工是一項(xiàng)技術(shù)要求非常高的工作,具有勞動強(qiáng)度大、時效性高、風(fēng)險性高等特點(diǎn)。高壓輸電線路中的導(dǎo)地線壓接技術(shù)直接關(guān)系著輸電線路的運(yùn)行質(zhì)量,是整個輸電線路施工安全和質(zhì)量的重要保障。

隨著運(yùn)維檢修及液壓壓接等施工技術(shù)的不斷成熟,高壓輸電線路的施工工藝也發(fā)生了巨大改變。施工中,最常用的導(dǎo)線連接壓接方法為液壓壓接,液壓壓接已從以往的地面壓接施工,到如今根據(jù)施工特點(diǎn)及環(huán)境情況逐步改為高空壓接方法,需結(jié)合現(xiàn)場情況綜合評估和選擇適合的導(dǎo)線壓接方法。

1 傳統(tǒng)高空壓接方式

高空壓接是通過高空平臺和液壓機(jī)具組合成套,用平臺在高空進(jìn)行壓接。此法在割線時不用計(jì)算直接劃印,具有提高緊線質(zhì)量、保證施工安全、減少青賠、加快施工進(jìn)度等優(yōu)點(diǎn)。

高空吊籠壓接方式已在110～500 kV輸電線路耐張線夾高空壓接的施工中普遍采用,傳統(tǒng)的輸電線路高空吊籠壓接施工方式具有以下特點(diǎn)：

(1) 作業(yè)人員需進(jìn)入傳統(tǒng)吊籠施工作業(yè),與吊籠形成一個整體,存在人機(jī)（籠）同時墜落的風(fēng)險。

(2) 作業(yè)過程中導(dǎo)線卡線器及葫蘆鏈條呈受力狀態(tài),液壓主機(jī)在吊籠內(nèi),作業(yè)時機(jī)器產(chǎn)生較大震動,存在跑夾斷鏈的風(fēng)險。

(3) 傳統(tǒng)高空吊籠作業(yè)空間受吊籠空間限制,作業(yè)空間狹小,作業(yè)人員勞動強(qiáng)度因此增加。

(4) 傳統(tǒng)吊籠多為整體結(jié)構(gòu),存放及運(yùn)輸時需占用較大空間,且在山地不易搬運(yùn)。

因此,如何避免人機(jī)(籠)墜落的風(fēng)險,同時又能安全、高效地完成導(dǎo)線壓接作業(yè),是當(dāng)前運(yùn)維檢修施工中高空導(dǎo)線壓接面臨的難題。

2 新型高空壓接導(dǎo)軌橋技術(shù)

針對現(xiàn)場實(shí)際操作中可能面臨的高空壓接安全風(fēng)險,研制設(shè)計(jì)一種新型高效高空壓接方式,對于提高現(xiàn)場施工的安全系數(shù)、施工效率、工藝質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益等都具有深遠(yuǎn)意義。為此,提出采用由可拆卸、可滑動式的壓接軌槽模塊配套組裝成壓接導(dǎo)軌橋的方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高空吊籠壓接作業(yè)方法,從而有效解決了上述問題。

2.1 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

新型高空壓接導(dǎo)軌橋壓接技術(shù)的突出優(yōu)勢主要包括：

(1) 能避免傳統(tǒng)施工中人機(jī)(籠)同時墜落的風(fēng)險,實(shí)現(xiàn)作業(yè)人員與壓接工器具有效分離,這是區(qū)別于傳統(tǒng)高空吊籠壓接方式的最大特點(diǎn)。

(2) 導(dǎo)軌橋利用304不銹鋼板鍛壓而成,為可拆卸結(jié)構(gòu),可有效減少運(yùn)輸成本和搬運(yùn)壓力,具有組裝方便、運(yùn)輸輕便、外型美觀、安全實(shí)用等特點(diǎn),能顯著提高高空壓接工效和壓接質(zhì)量。

(3) 導(dǎo)軌橋在施工中不受地形及青賠限制,能有效減輕卡線器和葫蘆鏈條的受力,液壓主機(jī)不在導(dǎo)線端,無機(jī)器震動,從而減少跑夾斷鏈的風(fēng)險。

(4) 導(dǎo)軌橋不受作業(yè)空間限制,壓頂可以360°旋轉(zhuǎn),可有效減輕作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度。

2.2 設(shè)計(jì)選型

高空壓接導(dǎo)軌橋適用范圍為：35～110 kV架空輸電線路耐張桿塔壓接。高空壓接導(dǎo)軌橋所用材料及規(guī)格型號要求見表1。高空壓接導(dǎo)軌橋組裝工具采用規(guī)格型號250 mm×28.8 mm的活動扳手。

表1 導(dǎo)軌橋材料配置要求

2.3 受力分析

已知200 t液壓壓接機(jī)重m1=100 kg,吊橋按2人同時出線操作,設(shè)m2=150 kg,吊橋采用對稱2×15套6.8級M12×30/5螺栓連接組合成形；吊橋左端采用2條6.3×900槽鋼(可調(diào)),取[σ]=230 N/mm2,[τ]=184 N/mm2,每 條 槽 鋼 下端采用2套4.8級M12×40/10螺栓與吊橋平臺連接,取[τ]=110 N/mm2,槽鋼上端采用內(nèi)、外包角鋼與塔身橫擔(dān)連接；右端采用φ13×1800繩套通3 t卸扣與吊橋平臺n型環(huán)連接,n型環(huán)Q235直徑φ12,[σ]=160 N/mm2,[τ]=90 N/mm2,與吊橋平臺側(cè)面板焊接長度40 mm,吊橋自重約m3=100 kg。

2.3.1 導(dǎo)軌橋平臺彎矩計(jì)算

導(dǎo)軌橋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架如圖1所示,導(dǎo)軌橋彎矩及支梁受力情況如圖2所示。

圖1 導(dǎo)軌橋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架

圖2 導(dǎo)軌橋彎矩及支梁受力分析

結(jié)合圖1,2可知,當(dāng)200 t液壓壓接機(jī)和操作人員位于吊橋1/2處時,該處產(chǎn)生的彎矩最大。

吊橋最大彎矩：

組合式吊橋截面形狀近似H型鋼,慣性矩：

常規(guī)不銹鋼的抗拉應(yīng)力取σ0.2=205 N/mm2。

截面系數(shù)：

2.3.2 導(dǎo)軌橋平臺連接螺栓受力計(jì)算

從實(shí)際使用情況可知,m1重量及m2/2產(chǎn)生的下壓力對2套4.8級M12×30/5螺栓所受的剪切力最大。

取不平衡系數(shù)n1=1.2、振動系數(shù)n2=1.2,[σ4.8]=110 N/mm2,則有：

M12螺栓有效直徑約10.36 mm,A=84 mm2；

單剪：

由此可知,集中下壓力處2套4.8級M12螺栓滿足受力要求。

2.3.3 導(dǎo)軌橋平臺槽鋼連接螺栓受力計(jì)算

由吊橋左端采用2條[8×900槽鋼(可調(diào)節(jié)),每條槽鋼下端采用2套4.8級M12×40/10螺栓與吊橋平臺連接,[8槽鋼上端采用內(nèi)、外包角鋼與塔身橫擔(dān)連接。

根據(jù)實(shí)際使用情況,設(shè)m1,m2,m3重量在吊橋平臺距左端支點(diǎn)400 mm處產(chǎn)生的下壓力使螺栓所受的剪切力最大,通過受力彎矩圖可推知A,B點(diǎn)的支反力及剪力。

(1) 槽鋼下端連接螺栓受力計(jì)算。槽鋼下端連接螺栓受力情況如圖3所示。

圖3 槽鋼下端鏈接螺栓受力分析

M12螺栓有效直徑約10.36 mm,A=84 mm2；

單剪：

吊橋左端采用2條槽鋼,且每條槽鋼下端均采用2套4.8級M12×40/10螺栓與吊橋平臺連接,左端共有4套4.8級M12螺栓受剪力,滿足受力要求。

(2) [8槽鋼強(qiáng)度計(jì)算。最惡劣工況為吊橋右端失去保護(hù),只靠右端槽鋼與塔身橫擔(dān)主材連接時,取連接槽鋼截面特性與橫擔(dān)主材(∠80×6)相當(dāng)。

查熱軋普通槽鋼截面特性表,槽鋼：

由此可知,[8槽鋼強(qiáng)度滿足要求。

2.3.4 導(dǎo)軌橋平臺n型環(huán)、焊縫、繩套受力計(jì)算

(1) n型環(huán)受力計(jì)算：

由此可知,n型環(huán)滿足受力要求。

(2) 焊縫受力計(jì)算。焊縫破壞時,沿焊縫最寬度的縱截面被剪斷,焊縫的橫截面可示為等腰直角三角形,故焊縫剪切面積：

焊縫的抗剪力：

n型環(huán)焊縫抗剪力：F剪=2×31.67=63.34 kN＞FQ,滿足要求。

(3) 繩套受力計(jì)算。根據(jù)《GB 8918—2006重要用途鋼絲繩》要求,6×37S+FC型,公稱直徑φ13,公稱抗拉強(qiáng)度177 MPa,鋼絲繩的最小破斷拉力F=98.7 kN＞FQ,因此,采用公稱直徑φ13的鋼絲繩繩套滿足要求。

2.3.5 試驗(yàn)結(jié)果

按照設(shè)計(jì)圖紙加工并組裝新型高空壓接導(dǎo)軌橋,成套設(shè)備已通過具有專業(yè)檢測資質(zhì)的檢測單位開展的拉力試驗(yàn),試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)均滿足高空壓接的使用要求。

3 現(xiàn)場操作流程

經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際操作,證明這種新型高空壓接導(dǎo)軌橋應(yīng)用效果良好。

(1) 搬運(yùn)運(yùn)輸。根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況,確定組裝好整體搬運(yùn)至施工現(xiàn)場,或拆開分片裝卸搬運(yùn)至現(xiàn)場組裝,搬運(yùn)運(yùn)輸方便。

(2) 本體組裝。根據(jù)安裝圖紙,組裝導(dǎo)軌橋本體,先把壓鉗滑盤放入導(dǎo)軌橋內(nèi),壓頂放入滑盤并用插銷固定,防止滑動,再把2條等長鋼絲繩分別安裝在導(dǎo)軌橋側(cè)面固定環(huán)上,其中一側(cè)麻繩控制起吊過程中的碰撞,完成起吊前面的準(zhǔn)備。

(3) 本體吊裝。把φ13的鋼絲繩(磨繩)帶至塔頂,設(shè)置轉(zhuǎn)向滑車,磨繩頭拉至地面,用卸扣鎖在兩條等長鋼絲繩的中部(用圓寶螺栓夾緊,不讓吊點(diǎn)擺動)。啟動機(jī)動絞磨,麻繩控制導(dǎo)軌橋本體,不碰塔身或其他附件,起吊到位,停止?fàn)恳?。控制繩擺定好導(dǎo)軌橋的位置,先安裝橫擔(dān)側(cè)的固定夾,再懸掛導(dǎo)線端,用一條適中長度的鋼絲繩搭在葫蘆鏈條上,兩頭用卸扣鎖在橋體兩側(cè)的固定環(huán)上。放松磨繩,讓橋體兩端各自受力,解開吊點(diǎn),把吊點(diǎn)拉至地面,起吊液壓主機(jī),放置橫擔(dān)上。先不解吊點(diǎn)繩,待壓接工作完成,再把液壓主機(jī)放置需要壓接的地方。

(4) 壓接操作。把高壓管拉至壓頂并聯(lián)接,完成壓接前的所有安裝。壓頂可以360°旋轉(zhuǎn),方便導(dǎo)線頭的壓接,一名操作人員站在或蹲在橋體上,一名操作人員在葫蘆鏈條上遞線頭至壓頂處,兩人配合壓頂及線頭,另一名操作人員在橫擔(dān)處控制液壓主機(jī),共同完成壓接工作。

(5) 導(dǎo)軌橋拆卸。壓接完成后,先把液壓主機(jī)放置待壓處,把磨繩鎖在吊點(diǎn)上,壓頂退回原位,并把插銷穿好。啟動絞磨機(jī)把導(dǎo)軌橋放置待壓處或松至地面(完成一相或所有壓接工作)。把磨繩及轉(zhuǎn)向滑車松至地面,最后根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,確定拆除還是整體上車。

4 維保注意事項(xiàng)

(1) 高空壓接導(dǎo)軌橋采用的是304不銹鋼材質(zhì),較硬較厚,一般用戶難以維修,定期需返廠維修。

(2) 高空壓接導(dǎo)軌橋閑置時需放在陰涼通風(fēng)處,避免風(fēng)吹雨淋,壓鉗滑盤底部的萬向輪需定期清理內(nèi)部塵土,并涂上潤滑油,保障其滑動靈活。

(3) 組裝用的螺栓等級不低于4.8級,扭緊力度要適中。

(4) 定期檢查起吊繩及固定環(huán)的磨損情況。

(5) 在空中使用導(dǎo)軌橋壓接時,不得兩人同時站、蹲在橋體上。

(6) 不得在橋面上行走,以防滑倒；不得在橋體上放置與壓接無關(guān)的工器具及材料,以免超負(fù)荷。

(7) 壓頂不工作時,必須把壓頂退回原位,并用插銷固定,嚴(yán)禁未固定直接起吊,或放松橋體,以免壓頂滑出槽溝造成墜落。

(8) 上下橋體時,一定要使用控制繩控制導(dǎo)軌橋,防止擺動,不碰傷附件或其他設(shè)備。

(9) 運(yùn)輸過程中嚴(yán)禁重物碰壓,以防變形。

(10) 嚴(yán)禁使用不配套的附件及滑盤。

5 結(jié)束語

壓接導(dǎo)軌橋作業(yè)是一種新型的高效高空壓接方法,區(qū)別于傳統(tǒng)的吊籠壓接方式,具有組裝方便、運(yùn)輸輕便、外型美觀、安全實(shí)用等特點(diǎn),在實(shí)際的施工現(xiàn)場中均能夠達(dá)到預(yù)期的安全、質(zhì)量及進(jìn)度等目標(biāo),施工人員現(xiàn)場反映導(dǎo)軌橋?qū)嶋H操作方便,安全可靠性高,壓接質(zhì)量有保障,減少了人力成本,經(jīng)濟(jì)效益顯著,具有較高應(yīng)用推廣價值。

此外,這種新型高效高空壓接導(dǎo)軌橋壓接設(shè)計(jì)理念還有望進(jìn)一步推廣到其他不同電壓等級、不同施工環(huán)境下的高空壓接作業(yè)中,如進(jìn)一步添加若干電氣智能化、自動化功能元素,將更具實(shí)用價值,更具靈活性。