孫 燁，張松華，周立宏

（1.國網(wǎng)湖北送變電工程有限公司，湖北 武漢 430063；2.浙江省建設(shè)工程機(jī)械集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310014）

0 引言

近年來，我國特高壓輸電線路將進(jìn)入常態(tài)化建設(shè)，跨江、海、湖、大山谷的高壓輸電線路的架設(shè)等聯(lián)網(wǎng)工程的不斷增加，電力輸送范圍也越來越廣。國家電網(wǎng)有限公司對施工建設(shè)機(jī)械化水平重視程度也不斷提高，因此研發(fā)了雙平臂落地抱桿、單動臂落地抱桿、雙搖臂落地抱桿等輸變電工程專用施工裝備［1-13］。隨著各種施工機(jī)械進(jìn)入工程建設(shè)領(lǐng)域，施工機(jī)械化率逐步提升，人工勞動強(qiáng)度逐步下降，施工效率和建設(shè)質(zhì)量顯著提升。然而，由于輸變電工程工序復(fù)雜、現(xiàn)場施工環(huán)境惡劣、不同等級電壓工程對施工裝備的要求不同等因素，目前輸變電工程建設(shè)的勞動強(qiáng)度、安全風(fēng)險(xiǎn)仍有降低的空間，施工機(jī)械化水平需繼續(xù)提升。因此，開展雙搖臂落地抱桿輕型化、小型化的研發(fā)工作。

針對特高壓工程建設(shè)需求，雙搖臂落地抱桿得到了研制和廣泛應(yīng)用，為特高壓工程組塔施工提供了一種安全、高效的施工裝備選擇。對于500 kV及以下的電壓等級常規(guī)輸電線路工程，由于塔型較小，單基鐵塔重量較輕，采用現(xiàn)有規(guī)格的落地雙搖臂抱桿經(jīng)濟(jì)性較差，同時(shí)，由于受到塔型天窗口尺寸的限制，現(xiàn)有規(guī)格的雙搖臂落地抱桿在這些工程中也并不適用［14］。與其相比，輕小型雙搖臂落地抱桿則更適用于500 kV及以下工程鐵塔的組立。首先，輕型化、小型化雙搖臂落地抱桿各部件截面尺寸小，可以順利通過鐵塔天窗；其次，輕小型抱桿的立柱、桅桿、搖臂等主要構(gòu)件的重量將大大減小，方便現(xiàn)場的使用及運(yùn)輸。若采用懸浮式抱桿組塔，存在組塔效率低、安全風(fēng)險(xiǎn)高等問題，特別是山區(qū)復(fù)雜地形組立500 kV鐵塔時(shí)問題更加突出［15］；與其相比，落地抱桿具有安全性高、操作方便、工作效率高、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，該類抱桿在特高壓施工中得到廣泛應(yīng)用，輕型化、小型化雙搖臂落地抱桿可在輸變電工程逐漸推廣［15］。方500雙搖臂落地抱桿采用抱桿主柱截面500×500 的結(jié)構(gòu)形式，單件結(jié)構(gòu)尺寸小、重量輕，方便運(yùn)輸，相比大截面尺寸的抱桿，更適用于山區(qū)使用。綜上所述，方500雙搖臂落地抱桿的創(chuàng)新研發(fā)，是推動其應(yīng)用的必由之路，研發(fā)成果將帶來巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的應(yīng)用前景和市場推廣價(jià)值。

方500雙搖臂落地抱桿的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下四個(gè)方面：一是在結(jié)構(gòu)材料的選擇上，以在滿足抱桿起重性能前提下，減輕抱桿整體尺寸和重量，實(shí)現(xiàn)抱桿的輕型化；二是對抱桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少抱桿的截面尺寸，實(shí)現(xiàn)抱桿的小型化；三是采用不平衡力矩差報(bào)警系統(tǒng)，提升抱桿的安全性能；四是采用PLC控制雙液壓缸同步頂升系統(tǒng)，減小因頂升油缸不同步造成標(biāo)準(zhǔn)節(jié)在套架中的卡頓風(fēng)險(xiǎn)，以提升抱桿的安全性能。

1 結(jié)構(gòu)材料的選擇

為了保證抱桿有足夠的強(qiáng)度和剛度，常使用鋼鐵材料如Q235B 和Q355B 材料；抱桿材料主要采用的是Q355-B 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼和Q235-B 碳素結(jié)構(gòu)鋼，而非更高強(qiáng)度高強(qiáng)鋼。選擇幾個(gè)具有代表性的材料，即碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-B，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q355-B及低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q460-C，對比分析其物理性能、焊接性能兩個(gè)方面，研究適用于方500雙搖臂落地抱桿的材料。

1.1 物理性能

1.1.1 碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-B

碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-B，具有高的塑性、韌性和焊接性能、冷沖壓性能，以及一定的強(qiáng)度、好的冷彎性能，廣泛用于一般要求的零件和焊接結(jié)構(gòu)。如受力不大的拉桿、連桿、銷、軸、螺釘、螺母、套圈、支架、機(jī)座、建筑結(jié)構(gòu)、橋梁等，其化學(xué)成份（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）為：碳C：0.12～0.20、硅Si：≤0.30、錳Mn：0.30～0.70、硫S：≤0.045、磷P：≤0.045、鉻Cr：允許殘余含量≤0.030、鎳Ni：允許殘余含量≤0.030、銅Cu：允許殘余含量≤0.030，其力學(xué)性能如表1所示。

表1 Q235-B的主要力學(xué)性能Table 1 Main mechanical properties of Q235-B

Q235-B含碳量適中，具有良好的塑性、韌性、焊接性能，大量生產(chǎn)鋼板、型鋼、鋼筋，用以建造廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車輛等。

1.1.2 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q355-B

Q355-B是低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的一種，其含義為屈服強(qiáng)度355 MPa，質(zhì)量等級為B 級，脫氧方式為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，除鐵元素外，其他主要成分為含碳量小于0.24%、硅小于0.55%、錳介于0.9%～1.6%、磷0.035%、硫0.035%及其他元素。主要力學(xué)性能可參考《GB/T 1591-2008 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》，其力學(xué)性能如表2所示。

表2 Q355-B的主要力學(xué)性能Table 2 Main mechanical properties of Q355-B

一般結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度控制時(shí)，可使用Q355-B，剛度控制時(shí)可考慮Q235-B，或二者同時(shí)分別作為主材、輔材配合使用。

1.1.3 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q460-C

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q460-C，高強(qiáng)度，在正火，正火加回火或淬火加回火狀態(tài)有很高的綜合力學(xué)性能，全部用Al補(bǔ)充脫氧，具有良好的韌性；備用鋼種，用于各種大型工程結(jié)構(gòu)及要求高強(qiáng)度、重負(fù)荷的輕型結(jié)構(gòu)，其化學(xué)成份（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）為：碳C：≤0.20、硅Si：≤0.60、錳Mn：≤1.80、硫S：≤0.035、磷P：≤0.035、鉻Cr：≤0.30、鎳Ni：≤0.80、釩V：≤0.20、銅Cu：≤0.55、鉬Mo：≤0.20，其力學(xué)性能如表3所示。

表3 Q460-C的主要力學(xué)性能Table 3 Main mechanical properties of Q460-C

1.2 焊接性能

方500 雙搖臂落地抱桿是由大量部件所焊接組成，部件包含有大量角鋼、方鋼管、圓管等焊接而成。所以抱桿材料的選擇還應(yīng)該考慮材料的焊接性能工藝。

鐵材料的焊接性能一般是指焊縫及熱影響區(qū)是否容易形成裂紋，焊接接頭是否出現(xiàn)脆性等。因此，材料的焊接性能一直是一個(gè)非常重要的工藝指標(biāo)。通過大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)鋼的焊接性能與其成分關(guān)系很大，尤其是碳含量。當(dāng)碳含量高時(shí)，焊接區(qū)容易產(chǎn)生裂紋，合金元素含量增加也容易產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，因此可以用合金成分的“碳當(dāng)量［C］”概念來表示焊接性能的好壞。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)［C］小于0.4%時(shí)，鋼材焊接冷裂傾向不大，焊接性良好；當(dāng)［C］處于0.4%～0.6%之間時(shí)，鋼材焊接冷裂傾向較顯著，焊接性能一般，焊接時(shí)需要預(yù)熱鋼材或采取其它工藝措施來防止裂紋；當(dāng)［C］大于0.6%時(shí)，鋼材焊接冷裂嚴(yán)重，焊接性能很差，基本上不適合于焊接，或者只有在嚴(yán)格的工藝措施下和較高的預(yù)熱溫度下才能進(jìn)行焊接操作。

由鋼材產(chǎn)品質(zhì)量證明書中得到各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，得出Q235-B 的碳當(dāng)量：［C］≈0.25；Q355-B 的碳當(dāng)量：［C］≈0.35；Q460-C的碳當(dāng)量：［C］≈0.51。

以上結(jié)果表示低合金鋼Q355-B與碳素鋼Q235-B的碳當(dāng)量［C］低于0.4%，焊接性能良好，整個(gè)焊接過程不必采取特殊的工藝措施；而低合金鋼Q460-C 的碳當(dāng)量［C］介于0.4%～0.6%之間，焊接性能一般，焊接時(shí)有較明顯的淬硬傾向，熱影響區(qū)容易形成硬而脆的馬氏體組織，塑性和韌性下降，耐應(yīng)力腐蝕性能惡化，冷裂紋傾向增加。因此為防止產(chǎn)生裂紋，焊接過程中應(yīng)嚴(yán)格保持低氫條件。根據(jù)碳當(dāng)量法，當(dāng)母材［C］＞0.4時(shí)，焊接時(shí)應(yīng)適當(dāng)預(yù)熱，預(yù)熱溫度至150 ℃后進(jìn)行及時(shí)焊接并焊后緩冷。經(jīng)比較，低合金鋼Q460-C 的焊接對焊接工藝、焊接條件及操作人員要求較高，所以低合金鋼Q355-B 和碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-B 比較適合作為生產(chǎn)輕小型落地雙搖臂抱桿的材料。

1.3 小結(jié)

通過以上兩個(gè)方面的對比分析，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q355-B 的綜合性能都優(yōu)于其它材料，更加適用于方500 雙搖臂落地抱桿的生產(chǎn)，可以滿足抱桿對強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性的要求，同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中Q355-B作為主材的材料，Q235-B作為輔材的材料。

2 主要結(jié)構(gòu)部件

方500 雙搖臂落地抱桿主要包括：桅桿、吊臂、上支座、下支座、回轉(zhuǎn)支承、吊鉤、過渡節(jié)、塔身、頂升套架、腰環(huán)、底座等；整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 方500雙搖臂落地抱桿整體結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Overall structure diagram of square 500 double rocker arm landing derrick

2.1 桅桿

桅桿采用分段減重的形式，截面外廓尺寸為0.5 m×0.5 m，頂部設(shè)有變幅鋼絲繩、滑輪等。兩兩節(jié)間采用單、雙耳板的結(jié)構(gòu)，通過4 組銷軸組件進(jìn)行連接，桅桿如圖2所示。桅桿的主要組成部件如表4所示。

表4 桅桿主要組成Table 4 Main components of mast

圖2 桅桿結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure drawing of mast

2.2 吊臂

本次吊臂的截面采用正方形形式，外廓尺寸（高×寬）為0.44 m×0.44 m。主弦桿材質(zhì)選用Q355B，臂節(jié)之間選用插銷、耳板形式連接，如圖3所示。

圖3 吊臂Fig.3 Crane jib

圖 4 套架整體結(jié)構(gòu)Fig.4 Overall structure of the frame

吊臂的主要組成部件如表5所示。

表5 吊臂主要組成Table 5 Main components of crane jib

該吊臂形式具有以下特點(diǎn)：

1）吊臂采用分段形式，每一段通過銷軸、耳板結(jié)構(gòu)組件固定連接在一起，方便拆卸與運(yùn)輸。針對500 kV及以下輸變電工程組塔施工，若施工地點(diǎn)位于山區(qū)，該吊臂最大段重量不超過200 kg，便于搬運(yùn)；

2）搖臂的工作角度為3°～87°之間；

3）吊臂頭部上設(shè)計(jì)有防撞裝置，防止吊臂在收臂時(shí)與塔頂相撞。

2.3 套架

套架的整體結(jié)構(gòu)形式如圖4所示。

該套架形式具有以下特點(diǎn)：

1）套架為整體拆片式，通過螺栓、螺母、墊片固定連接在一起，便于拆卸、搬運(yùn)與運(yùn)輸。

2）采用落地式油缸及頂升承臺外置的組合設(shè)計(jì)，以套架結(jié)構(gòu)為軌道的型式，降低了套架的初始安裝高度；油缸下端通過銷軸等連接在底座上，上端通過銷軸等連接在套架的套架承臺上，套架上部結(jié)構(gòu)可以利用油缸本身頂起（需打設(shè)拉線）。

3）套架上端設(shè)置有滑輪裝置，不方便進(jìn)行頂升的部件可通過該裝置用繩索進(jìn)行提升。

4）頂升操作自動化，整機(jī)的大多數(shù)豎向構(gòu)件可以實(shí)現(xiàn)頂升方式安裝。

5）回轉(zhuǎn)采用可拆分的結(jié)構(gòu)，整體截面更小，重量輕，能夠通過套架進(jìn)行頂升。

2.4 桿身

桿身包括標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（51節(jié)），加強(qiáng)節(jié)（11節(jié)）。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)截面外廓尺寸為0.5 m×0.5 m，單節(jié)長度為2 m，加強(qiáng)節(jié)主弦桿采用口86×8 方管，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿采用口70×5方管，材質(zhì)選用Q355-B，兩兩節(jié)間采用4 組φ35 銷軸組件進(jìn)行連接，桿身如圖5所示。

圖5 桿身Fig.5 Tower

桿身的主要部件組成如表6所示。

表6 桿身主要組成Table 6 Main components of tower

2.5 輕型化、小型化

方500 雙搖臂落地抱桿縮小了標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的橫截面，減輕了標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的重量；抱桿起重臂采用方鋼管、圓鋼管作為主材，相較于角鋼更加結(jié)實(shí)、耐用，不易摔壞變形；同樣的起升高度，整機(jī)重量更輕。經(jīng)過測算，該抱桿安裝至120 m時(shí)，總重為14.5 t。

方500雙搖臂落地抱桿與T2D80雙搖臂抱桿的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與整機(jī)對比，如表7所示。

表7 抱桿重量Table 7 Weight of derrick

2.6 小結(jié)

通過對抱桿結(jié)構(gòu)部分的研究，對抱桿的各部件進(jìn)行優(yōu)化，合理確定抱桿的尺寸，滿足抱桿輕型化、小型化的要求，同時(shí)，滿足使用強(qiáng)度的要求。

1）采用分段減重的形式，對吊臂、桅桿進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，減輕抱桿單件的重量。

2）采用落地式油缸及頂升承臺外置的組合設(shè)計(jì)的型式，以套架結(jié)構(gòu)為軌道，降低了套架的初始安裝高度；塔頂、回轉(zhuǎn)體、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)均可以通過頂升套架進(jìn)行安裝，實(shí)現(xiàn)抱桿的組立。

3）塔身采用單、雙耳板結(jié)構(gòu)，用銷軸進(jìn)行連接，便于安裝，相較于螺栓連接的方式更為經(jīng)濟(jì)。

3 不平衡力矩差報(bào)警系統(tǒng)

3.1 不平衡力矩差報(bào)警系統(tǒng)測量裝置

不平衡力矩差報(bào)警系統(tǒng)測量裝置如圖6所示。

圖6 不平衡力矩差報(bào)警系統(tǒng)測量裝置Fig.6 Measuring device for unbalance moment difference alarm system

該測量裝置具有以下特點(diǎn)：

1）測量裝置為拆分結(jié)構(gòu)，防止運(yùn)輸過程中磕碰損壞；

2）該測量裝置以上支座上平面為基準(zhǔn)，通過測量塔頂在受力過程中的形變，經(jīng)加長桿放大后，進(jìn)行調(diào)整；

3）調(diào)整開關(guān)為開放式結(jié)構(gòu)，在狹小的站立空間，方便人員調(diào)整。

3.2 不平衡力矩差報(bào)警裝置

為了適應(yīng)野外，特別是山區(qū)，不方便提供外接電源的場所，不平衡力矩差報(bào)警裝置采用蓄電池供電，采用無線傳輸方式，完成上部測量，地面報(bào)警，系統(tǒng)框圖如圖7所示。

圖 7 不平衡力矩差報(bào)警系統(tǒng)框架圖Fig.7 Frame diagram of unbalance moment difference alarm system

4 PLC控制雙液壓缸同步頂升系統(tǒng)

傳統(tǒng)的落地抱桿液壓頂升系統(tǒng)不同步，存在因抱桿頂升油缸不同步造成的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)在套架中的卡頓風(fēng)險(xiǎn)，采用PLC 控制雙液壓缸同步頂升系統(tǒng)降低了頂升作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，提升了雙搖臂落地抱桿安全性能。

PLC控制雙液壓缸同步頂升系統(tǒng)由液壓控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩部分組成。液壓系統(tǒng)主要由液壓泵站、溢流閥、壓力表、單向閥、電磁換向閥、液壓軟管和液壓缸等組成，用于頂升或下降同步控制的執(zhí)行。電氣控制系統(tǒng)主要由控制器、模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、操作屏、位移傳感器信號、油泵電機(jī)、電磁閥等組成，用于頂升或下降同步控制的檢測、設(shè)定、運(yùn)算、顯示等各功能。

液壓同步頂升系統(tǒng)是一個(gè)成熟的系統(tǒng)，主要應(yīng)用于物體在精確位置控制下的精確頂升和下放；它是基于閉環(huán)控制系統(tǒng)理論，采用負(fù)載的位移作為受控參數(shù)；控制器通過模擬量輸入模塊，接收安裝每個(gè)連接在負(fù)載上并能檢測液壓缸位移的位移傳感器采集的位移信號；控制器負(fù)責(zé)接收、處理這些信號［16-20］。

提高系統(tǒng)同步精度及可靠性的技術(shù)措施，包含選擇高精度的傳感器及調(diào)理系統(tǒng)、設(shè)計(jì)先進(jìn)可靠的控制系統(tǒng)硬件平臺和軟件平臺，以及選擇合理的控制方法和策略［21-28］。

4.1 液壓泵站

PLC控制雙液壓缸同步頂升系統(tǒng)的液壓泵站如圖8所示。

圖8 液壓泵站示意圖Fig.8 Schematic diagram of hydraulic pump station

PLC控制雙液壓缸同步頂升系統(tǒng)的液壓泵站的技術(shù)參數(shù)如表8所示。

表8 液壓泵站性能參數(shù)Table 8 Performance parameters of hydraulic pump station

4.2 液壓原理

液壓原理圖如圖9 所示，液壓油經(jīng)二分流容積同步泵P1分兩路輸出，兩路壓力油經(jīng)電磁換向閥DV1和DV2 分別輸出到液壓油缸CY1 和CY2。泵站啟動時(shí)，電磁換向閥DV1和DV2不得電，壓力油經(jīng)換向閥H型中位卸荷；換向閥電磁鐵1DT得電時(shí)，壓力油經(jīng)單向節(jié)流閥CR1/CR2的單向閥，進(jìn)入液壓油缸CY1/CY2的下腔（無桿腔），油缸伸出，同時(shí)油缸上腔（油桿腔）的液壓油經(jīng)電磁換向回到油箱；換向閥電磁鐵2DT得電時(shí)，壓力油進(jìn)入液壓油缸CY1/CY2的上腔（有桿腔），油缸回縮，無桿腔的液壓油通過單向節(jié)流閥CR1/CR2的單節(jié)流閥時(shí)產(chǎn)生回程阻力，在油缸下降過程中起到防止油缸因負(fù)載而下降過快的“托舉”作用；二分流容積同步泵P1的兩路出口完全獨(dú)立，分別由溢流閥PV1和PV2限制最高壓力，并各自配置一個(gè)壓力表用于觀察。

圖9 液壓原理圖Fig.9 Diagram of hydraulic principle

4.3 容積同步泵

容積同步為開環(huán)控制技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)主要依靠高精度制造工藝、單泵多獨(dú)立油路設(shè)計(jì)等技術(shù)和工藝來保證。容積同步系統(tǒng)必須使用同規(guī)格的油缸。以油缸名義內(nèi)徑140 mm為例，其內(nèi)徑尺寸偏差在0.2 mm之內(nèi)，可以計(jì)算得到其面積偏差小于0.3%?？紤]油管長度、再綜合檢測吸壓油閥組效率及換向閥的泄漏量等，容積同步精度誤差≤5%。

4.4 PLC控制雙液壓缸同步頂升系統(tǒng)

為提高容積同步泵的同步精度和可靠性，PLC 控制雙液壓缸同步頂升系統(tǒng)疊合PLC控制程序和位移傳感器參與的閉環(huán)高精度同步控制，電氣控制原理如圖10所示。

圖10 電氣控制原理圖Fig.10 Electrical control schematic diagram

控制系統(tǒng)包含用于控制參數(shù)輸入和參數(shù)顯示的觸摸屏，PLC部分中包括主CPU模塊及用于電機(jī)驅(qū)動、電磁閥驅(qū)動以及保護(hù)功能的輸入輸出（I/O）模塊和用于傳感器信號采集的信號轉(zhuǎn)換（A/D）模塊以及電源模塊等輔助模塊。

同步控制升降時(shí)，PLC 的A/D 模塊采集、傳輸2 個(gè)位移傳感器信號；主CPU計(jì)算兩個(gè)位移的差值，當(dāng)差值大于程序設(shè)定的最大差值時(shí)，CPU控制I/O模塊切斷速度較快的油缸所對應(yīng)的電磁換向閥的供電，并在一個(gè)周期內(nèi)再次采集并計(jì)算兩個(gè)位移值之間的差值，當(dāng)差值小于設(shè)定值時(shí)控制I/O對其恢復(fù)供電，以此實(shí)現(xiàn)比容積同步更高精度的閉環(huán)控制。根據(jù)不同的位移傳感器及油缸升降速度，可將控制精度提高至3 mm～5 mm范圍內(nèi)。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

5.1 工程概況

湖北武漢1 000 kV 特高壓變電站配套500 kV 送出工程分為4 個(gè)部分：武漢特高壓-道觀河Ⅰ、Ⅱ回500 kV 線路、武漢特高壓-柏泉Ⅰ、Ⅱ回500 kV 線路、宜都-華新±500 kV 升高改造線路和木蘭-孝感Ⅰ回500 kV改造線路。

1）武漢特高壓-道觀河Ⅰ、Ⅱ回500 kV線路

線路起點(diǎn)為1 000 kV 武漢特高壓500 kV 構(gòu)架，終點(diǎn)為500 kV道觀河變500 kV構(gòu)架，全線在武漢市新洲區(qū)，新建同塔雙回線路全長2×10.735 km。導(dǎo)線采用4×JL3/G1A-630/45 鋼芯高導(dǎo)電率鋁絞線，地線雙根采用72芯OPGW光纜。全線新建桿塔31基，其中雙回路直線塔21基，雙回路耐張塔10基。

2）武漢特高壓-柏泉Ⅰ、Ⅱ回500 kV線路

線路起點(diǎn)為1 000 kV武漢特高壓500 kV構(gòu)架，終點(diǎn)為泉孝117 號（木泉52 號）雙回路分支塔（改接點(diǎn)），途徑武漢市黃陂區(qū)、新洲區(qū)和黃岡市紅安縣，新建同塔雙回線路長度2×53.778 km。利舊原柏泉側(cè)雙回線路2×46.332 km，形成武漢特高壓-柏泉變500 kV 線路2×100.11 km。導(dǎo)線采用4×JL3/G1A-630/45鋼芯高導(dǎo)電率鋁絞線，地線雙根采用72芯OPGW光纜。全線新建桿塔138基，其中雙回路直線塔94基，雙回路耐張塔44基。

3）宜都-華新±500 kV線路升高改造

全線新建桿塔4 基，其中新建直線塔2 基，耐張塔2基。

4）木蘭-孝感Ⅰ回500 kV改造線路

將柏泉π接原木孝Ⅰ回線路柏泉側(cè)雙回出線改接至武漢特高壓后，需要還原木蘭-孝感Ⅰ回500 kV 線路。對木蘭-孝感Ⅰ回500 kV 線路改造，改造線路長0.174 km，單回路架設(shè)。改造拆除桿塔1基。全線新建單回路耐張桿塔2基。該工程塔型新建線路所有鐵塔塔身斷面全部采用“正方形”斷面，均為自立式鐵塔，雙回路桿塔均采用鼓型塔頭。

5.2 方500雙搖臂落地抱桿應(yīng)用

方500雙搖臂落地抱桿組立鐵塔施工流程如圖11。

圖11 組塔施工流程圖Fig.11 Construction flow chart of assemble tower

以N29號塔位為例，該塔位的塔型為500-MC21SZCK，呼高51 m，塔重53.995 8 kg，全高77.78 m。方500 雙搖臂落地抱桿標(biāo)準(zhǔn)節(jié)截面尺寸為500 mm，最大起重量3 t，吊裝幅度12 m，自由高度14 m，最大吊裝高度120 m，滿足該塔位的施工需求。

使用抱桿立塔，橫擔(dān)數(shù)據(jù)如表9所示。

表9 橫擔(dān)數(shù)據(jù)Table 9 Data of cross-arm

根據(jù)表9，橫擔(dān)重量不超過3 t，采用整吊的方式；吊裝方式主要分為：下橫擔(dān)→中橫擔(dān)→上橫擔(dān)及地線支架。

根據(jù)抱桿的主要技術(shù)參數(shù)，吊裝幅度為12 m，根據(jù)表9，橫擔(dān)距中心距離為11.28 m，小于吊裝幅度；抱桿最大起重量3 t，根據(jù)表9，鐵塔橫擔(dān)斷重均小于3 t，該抱桿可以使用。此外，在吊裝中橫擔(dān)和上橫擔(dān)前，需要回轉(zhuǎn)45°，避免上中橫擔(dān)起吊過程中對已安裝橫擔(dān)產(chǎn)生碰撞，在起吊高度接近就位高度時(shí)停止起吊，再將搖臂回轉(zhuǎn)至就位方向。

5.3 小結(jié)

方500雙搖臂落地抱桿在湖北武漢1 000 kV變電站配套500 kV送出線路工程N(yùn)17號、N29號、N60號等塔位成功完成了現(xiàn)場試用，如圖12 所示，取得了良好效果，進(jìn)一步提高了輸電線路機(jī)械化施工水平。

圖12 方500雙搖臂落地抱桿現(xiàn)場使用Fig.12 Square 500 double rocker arm landing derrick in construction site

6 結(jié)語

目前，500 kV 以上工程中所使用的雙搖臂落地抱桿的單件結(jié)構(gòu)尺寸較大，單件重量較重，這類抱桿往往適用于平原地區(qū)或者運(yùn)輸方便的地區(qū)，且抱桿雙臂收攏后尺寸較大，超過2 m。對于500 kV 及以下工程來說，該類鐵塔的天窗尺寸常在2 m左右，所以現(xiàn)階段常用的雙搖臂落地抱桿不滿足此類工程需求。方500雙搖臂落地抱桿的研制則滿足了500 kV 及以下輸電線路工程的使用需求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

方500 雙搖臂落地抱桿相較于同類型產(chǎn)品，單件結(jié)構(gòu)尺寸小，重量輕，在山區(qū)運(yùn)輸方便，同時(shí)選用Q355-B作為主材的材料，Q235-B作為輔材的材料，使得方500雙搖臂落地抱桿更適用于山地條件施工。通過對抱桿結(jié)構(gòu)部分的研究，對抱桿的各部件進(jìn)行優(yōu)化，合理確定抱桿的尺寸，滿足抱桿輕型化、小型化的要求，同時(shí)，滿足使用強(qiáng)度的要求。對吊臂、桅桿采用分段減重的型式進(jìn)行設(shè)計(jì)，減輕單件重量；采用落地式油缸及頂升承臺外置的組合設(shè)計(jì)的型式，降低了套架的初始安裝高度；塔頂、回轉(zhuǎn)體、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)均可以通過頂升套架進(jìn)行安裝，實(shí)現(xiàn)抱桿的組立。針對500 kV及以下輸電線路工程，抱桿整機(jī)重量更輕，在高度120 m 時(shí)，整機(jī)重量不超過20 t。

方500雙搖臂落地抱桿采用無線傳輸技術(shù)的力矩差控制器，解決了力矩差信號較難獲取、傳輸不便等問題，降低了力矩差超載隱患，提升了雙搖臂落地抱桿的使用安全性。

方500雙搖臂落地抱桿采用PLC控制雙液壓缸同步頂升系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)采用容積同步泵、PLC控制程序、位移傳感器參與的閉環(huán)高精度同步控制，減小了因抱桿頂升油缸不同步造成的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)在套架中的卡頓風(fēng)險(xiǎn)，降低了頂升作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，提升了雙搖臂落地抱桿安全性能。