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        輸電線路懸浮抱桿地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接方式優(yōu)化及應(yīng)用

        2022-01-06 09:44:02張建云俊斌陳立新白俊鋒
        湖南電力 2021年5期
        關(guān)鍵詞:牽引繩滑車圓盤

        張建,云俊斌,陳立新,白俊鋒

        (1.中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計院有限公司,湖南 長沙 410007;2.河南送變電建設(shè)有限公司,河南 鄭州 450051)

        0 引言

        陜北—湖北±800 kV 特高壓直流輸電線路工程(豫2 標(biāo)段) 線路全長112.6 km,新建角鋼鐵塔216 基,平均塔重72 t/基,由于受塔基地形影響,大型吊車無法進(jìn)場,95%塔位需采用懸浮抱桿分解組立鐵塔[1-4]。

        在懸浮抱桿分解組立鐵塔施工過程中,懸浮抱桿地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是受力關(guān)鍵點(diǎn)之一[5-7]。目前,地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由兩種方式構(gòu)成:方式一由卸扣、鋼絲繩套、單輪滑車、手扳葫蘆組成,地網(wǎng)繩通過鋼絲繩直接捆綁在塔腿角鋼處錨固;方式二由卸扣、鋼絲繩套、單輪滑車、手扳葫蘆、地錨組成,地網(wǎng)繩通過塔腿處開挖地錨進(jìn)行錨固。兩種方式地網(wǎng)中心均通過卸扣平衡分散受力。

        文章對以上兩種連接方式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了分析,提出存在的問題,并提出解決方案。

        1 優(yōu)化方案概述

        對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)地網(wǎng)繩錨固和中心平衡受力連接方式進(jìn)行優(yōu)化[8-11],研制轉(zhuǎn)向耳鐵用于塔腿處地網(wǎng)繩錨固,轉(zhuǎn)向圓盤用于地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中心平衡分散受力。優(yōu)化后的地網(wǎng)系統(tǒng)由卸扣、鋼絲繩套、單輪滑車、手扳葫蘆、轉(zhuǎn)向耳鐵、圓盤組成。

        該方案適用于輸電線路工程懸浮抱桿分解組立鐵塔施工,下面就優(yōu)化后的方案和可行性進(jìn)行具體論述。

        2 連接方式優(yōu)化研究

        2.1 地網(wǎng)系統(tǒng)與鐵塔連接方式研究

        在塔腿內(nèi)側(cè)設(shè)置轉(zhuǎn)向耳鐵,用于地網(wǎng)系統(tǒng)與鐵塔連接,該轉(zhuǎn)向耳鐵包括圓弧形底板、半圓弧形連接鋼板、4 塊肋板三部分,主要材料均為Q345 低合金高強(qiáng)度鋼[13]。

        圓弧形底板厚18 mm,長200 mm,寬80 mm,設(shè)置2 個?25.5 螺栓孔用于塔腿角鋼連接,螺栓孔中心間距120 mm,螺栓孔中心距底板邊緣最小間距為40 mm。

        4 塊肋板為不等邊六邊形,厚度6 mm,邊長分別為20 mm、30 mm、28.3 mm、30 mm、20 mm、42.5 mm,四塊肋板相互間隔焊接于底板和連接鋼板之間,雙面焊,每處焊接覆蓋長度為30 mm。

        半圓弧型連接鋼板厚20 mm,高86 mm,寬80 mm,垂直焊接于圓弧形底板中間,雙面焊,焊接覆蓋長度80 mm,半圓弧上部設(shè)置1 個?30 施工孔用于地網(wǎng)繩連接,施工孔中心距連接鋼板邊緣最小間距為36 mm。

        轉(zhuǎn)向耳鐵結(jié)構(gòu)及使用狀態(tài)如圖1、圖2 所示(單位mm)。

        圖1 轉(zhuǎn)向耳鐵結(jié)構(gòu)

        圖2 轉(zhuǎn)向耳鐵使用狀態(tài)圖

        2.2 地網(wǎng)系統(tǒng)中心轉(zhuǎn)向圓盤研究

        根據(jù)地網(wǎng)中心轉(zhuǎn)向滑車和鋼絲繩連接特點(diǎn),研究一種轉(zhuǎn)向圓盤,采用Q345 低合金高強(qiáng)度鋼,圓盤厚度25 mm,直徑300 mm,圓盤中心直徑150 mm 范圍挖空,減輕圓盤重量,設(shè)置8 個?30 螺栓孔用于地網(wǎng)繩和轉(zhuǎn)向滑車連接,螺栓孔均布在圓盤上,螺栓孔中心距圓盤邊緣最小間距為25 mm,如圖3、圖4 所示(單位mm)。

        圖3 圓盤結(jié)構(gòu)

        圖4 圓盤使用狀態(tài)圖

        3 地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受力計算

        以內(nèi)懸浮外拉線分解組塔為例對地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各受力點(diǎn)進(jìn)行了計算,按照?±800 kV 架空送電線路鐵塔組立施工工藝導(dǎo)則?[14],受力分析如圖5所示。

        圖5 抱桿組塔受力分析圖

        3.1 最大設(shè)計吊重

        吊裝方式:滑車組采用“1-2” 動滑車組,工作繩數(shù)為4,設(shè)計允許重力G重=49 kN。

        吊點(diǎn)繩等附件重力G重′=0.588 kN。

        因此,實(shí)際起吊總重力G=G重+G重′ =49.588 kN。

        3.2 參數(shù)選擇

        本工程在組立施工時,最大工況要求:起吊繩與抱桿的夾角應(yīng)β≤15°;塔片控制繩對地夾角應(yīng)ω≤45°。

        3.3 受力分析計算

        3.3.1 起吊繩受力

        起吊繩合力受力為:

        計算可得T=70.13 kN。

        牽引繩靜張力為:

        式中,T為起吊繩(起吊滑車組、吊點(diǎn)繩) 的合力,kN;T0為牽引繩的靜張力,kN;n為起吊滑車組鋼絲繩的工作繩數(shù)(采用1-2 滑車,n=4);η為滑車效率,η=0.96。計算可得T0=20.65 kN。

        3.3.2 地網(wǎng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向滑車受力

        設(shè)牽引繩的靜張力T0,則地網(wǎng)繩轉(zhuǎn)向滑車的受力為:

        式中,γ為轉(zhuǎn)向角度,90°;T0為牽引繩的靜張力,kN;計算可得F=29.2 kN。

        轉(zhuǎn)向圓盤受力主要來源于地網(wǎng)轉(zhuǎn)向滑車,因此兩者受力基本一致。

        3.3.3 轉(zhuǎn)向耳鐵受力

        地網(wǎng)繩主要由三根鋼絲繩連接,每根鋼絲繩連接一套轉(zhuǎn)向耳鐵,當(dāng)牽引繩受力,此時地網(wǎng)繩主要由兩根鋼絲繩受力,考慮1.2 倍不均衡系數(shù),則單套轉(zhuǎn)向耳鐵(單根地網(wǎng)繩) 受力f為:

        3.3.4 轉(zhuǎn)向耳鐵及圓盤試驗(yàn)

        通過以上計算,轉(zhuǎn)向耳鐵和圓盤最大受力為29.2 kN,為確保使用安全,按照設(shè)計負(fù)荷50 kN,3 倍安全系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn),試驗(yàn)過程緩慢加荷至150 kN,按標(biāo)準(zhǔn)保持額載,未見變形,符合設(shè)定要求[15]。試驗(yàn)照片如圖6 所示。

        圖6 轉(zhuǎn)向耳鐵和圓盤試驗(yàn)照片

        綜上所述,轉(zhuǎn)向耳鐵和圓盤實(shí)際使用安全系數(shù)大于5 倍,滿足現(xiàn)場使用要求。

        4 連接方式優(yōu)化后應(yīng)用

        優(yōu)化后的地網(wǎng)系統(tǒng)新增轉(zhuǎn)向耳鐵和圓盤連接組件,具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝拆卸便捷、安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)點(diǎn),解決方式一和方式二中存在的問題,最大程度保證工程的施工安全和質(zhì)量。地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接優(yōu)化后實(shí)物如圖7 所示。方案優(yōu)化前后優(yōu)缺點(diǎn)對比見表1。

        圖7 地網(wǎng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接優(yōu)化后實(shí)物圖

        表1 方案優(yōu)化前后對比表

        5 結(jié)語

        采用優(yōu)化的地網(wǎng)系統(tǒng),順利完成了該工程懸浮抱桿分解組塔,證明優(yōu)化后的地網(wǎng)轉(zhuǎn)向連接系統(tǒng)方法可行。同時大大提高了地網(wǎng)連接方式的規(guī)范性、安全性和穩(wěn)定性,為今后輸電線路工程使用懸浮抱桿組塔起到試驗(yàn)示范作用[16-17]。

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