宋金龍

（甘肅省安裝建設(shè)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730050）

電力工程施工質(zhì)量控制對電路使用安全性具有重要意義。以110 kV的輸電線路施工質(zhì)量控制為例，科學(xué)的施工方法可有效提高施工質(zhì)量，避免施工過程與后續(xù)的使用過程出現(xiàn)安全隱患問題。對此，重點(diǎn)了解電力工程中輸電線路的質(zhì)量控制要點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有電力工程施工現(xiàn)狀提出相應(yīng)的優(yōu)化策略。

1 電力工程中輸電線的質(zhì)量管理

通過對輸電線的質(zhì)量管理可有效保證輸電線的施工安全，因此必須強(qiáng)化工程建設(shè)的管理做好各項(xiàng)檢測工作。同時(shí)，該項(xiàng)工作可以加強(qiáng)各施工環(huán)節(jié)之間的銜接性，確保各施工流程及施工工序高效完成。不僅如此，該項(xiàng)工作還可以保證電力工程施工及管理順暢，提高施工流程及施工工藝的匹配度，以此確保工程保質(zhì)保量按時(shí)竣工。此外，加強(qiáng)輸電線質(zhì)量管理可以提高電力工程經(jīng)濟(jì)效益，管理人員可以遵照施工圖紙科學(xué)控制施工成本，提高資金利用率以及靈活性等。為此，電力企業(yè)需要加強(qiáng)對輸電線施工的監(jiān)督與管理，盡可能降低成本偏差，防止出現(xiàn)資金浪費(fèi)現(xiàn)象，以此提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)企業(yè)發(fā)展目標(biāo)。

2 電力工程建設(shè)過程中的質(zhì)量管理

在電力工程施工過程中，對傳輸線進(jìn)行控制的重點(diǎn)在于鐵塔基礎(chǔ)施工、桿塔組裝施工以及架線工作。在實(shí)際的施工過程中，要對其進(jìn)行詳細(xì)的控制和關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的說明，以此方式避免普遍存在的電力輸送線路的質(zhì)量問題。

2.1 鐵塔基礎(chǔ)處理

在110 kV輸電線路的建設(shè)中，不論是場地條件，還是土體的構(gòu)造均十分復(fù)雜，如果建筑位置太過偏僻又太過隱秘的話，就有可能出現(xiàn)監(jiān)測不力以及資料錯(cuò)誤等問題。利用專門的技術(shù)方法對鐵塔的接地阻力進(jìn)行科學(xué)的調(diào)節(jié)，并對其進(jìn)行適時(shí)的修改，以利于以后架設(shè)工作的順利進(jìn)行。有些建筑的土體其內(nèi)部的電阻率比較高，再加上外面的交通條件不好或者是建筑的內(nèi)容比較隱秘，所以在建筑的建設(shè)中必須要對其進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)管，才能將其普遍存在的質(zhì)量問題解決掉。

2.2 制作桿塔基礎(chǔ)模板與組裝

針對于110 kV輸電線路的施工，施工模板主要分為兩種，一種是鋼模板結(jié)構(gòu)，一種是木模板，其中鋼模板結(jié)構(gòu)屬于常用模板，其性能以及強(qiáng)度等都優(yōu)于木模板。為此，模板材質(zhì)的選擇需要施工人員引起重視，具體選擇何種模板需要依據(jù)施工條件以及施工要求而定。如果施工需要選用木模板，施工人員需要嚴(yán)格控制模板尺寸，以此確保塔桿質(zhì)量與安裝工作的安全性。在組裝過程中需要對組裝環(huán)境進(jìn)行考慮，即要保障施工過程中的安全性，同時(shí)也要保障組裝完成后鐵塔塔桿的穩(wěn)定性，以提高塔桿的使用性能。

2.3 輸電線路架設(shè)

在電力系統(tǒng)中，鐵塔分為直線式和抗拉式兩種。在架設(shè)導(dǎo)線之前要根據(jù)外界的施工條件進(jìn)行導(dǎo)線的精確配線，桿塔的建造無論是何種工序，施工人員都需要認(rèn)真完成，尤其是防雷、防污以及清洗等工序，施工人員需要保證桿塔質(zhì)量，提高桿塔強(qiáng)度以及硬度等。在電力傳輸中，由于塔架的種類繁多其作用也各不相同，因此必須根據(jù)具體的項(xiàng)目背景和具體的條件對其進(jìn)行優(yōu)化，才能達(dá)到期望的品質(zhì)管理目的，從而達(dá)到其各項(xiàng)指標(biāo)。

3 桿塔動力學(xué)分析

輸電桿塔在安裝完成之后會受到自然環(huán)境的影響而出現(xiàn)振動，當(dāng)震動足夠頻繁且持久后會造成輸電塔桿的沉降。對此，針對于試驗(yàn)塔桿的敲擊操作，可以選用自主人工激勵裝置，該裝置具有模擬功能，其可以將輸電塔在自然界中產(chǎn)生的微振動進(jìn)行模擬，此時(shí)加之振動信號的收集，可以輔助工作人員分析110 kV輸電塔的沉降變化情況。

3.1 振動微分方程

從空間角度對110 kV輸電塔桿進(jìn)行劃分，其可以被視為多自由度振動系統(tǒng)的一種，所以工作人員可以優(yōu)先從該系統(tǒng)的原理入手，開展一系列分析工作的同時(shí)構(gòu)建物理參數(shù)模型，模型具體如下：

上式中：m表示塔桿單自由度結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，c表示塔桿單自由度結(jié)構(gòu)的阻尼，k表示塔桿單自由度結(jié)構(gòu)剛度；m˙x˙(t) 表示振動時(shí)的加速度，cx˙(t) 表示振動時(shí)的速度，x(t) 表示振動時(shí)的位移，f(t) 表示激勵，即為荷載作用。

上式可以被改寫成正則形式，具體如下：

上式中：σ表示系統(tǒng)的衰減指數(shù)，0ω表示系統(tǒng)下的無阻尼頻率，

上式（3）在微分方程中屬于典型，求解可知：

則阻尼模態(tài)頻率計(jì)算公式如下：

下（5）為結(jié)構(gòu)形變量與剛度k的關(guān)系式：

上式中k：=F表δ示結(jié)構(gòu)上的作用k力=；Fδ表示力施加后所產(chǎn)生的形變。由上（5）可知，110 kV輸電桿結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形問題之后，輸電桿結(jié)構(gòu)剛度減小。

3.2 振型節(jié)點(diǎn)計(jì)算

振型節(jié)點(diǎn)表示輸電桿塔振動中模態(tài)振型與原始結(jié)構(gòu)的交匯點(diǎn)，因此振型節(jié)點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)中的振幅始終為零。為進(jìn)一步得到塔桿震動產(chǎn)生的沉降關(guān)系，針對于輸電桿塔振動數(shù)據(jù)的收集，可以使用振動傳感器，為保證該傳感器正常運(yùn)行，其安裝位置需要與振型節(jié)點(diǎn)保持距離，以此確保振動信息具有科學(xué)性。對此，實(shí)驗(yàn)以西安某大學(xué)110 kV貓頭型輸電塔模型為基礎(chǔ)，進(jìn)行模擬輸電塔安裝完成后受自然界影響而產(chǎn)生的沉降現(xiàn)象。該塔的主要使用材料為Q345和Q235等兩種類型的邊角鋼。結(jié)合安裝實(shí)際情況，模型的節(jié)點(diǎn)可以是輸電鐵塔桿中心軸線交點(diǎn)的連接位置，而節(jié)點(diǎn)間的角鋼可以被簡化。隨后，針對于模型的模態(tài)分析，工作人員可以使用ANSYS命令流，而對于輸電鐵塔結(jié)構(gòu)的模擬，工作人員可以使用Beaml88單元，安裝輸電塔實(shí)體與簡化模型如圖1所示。

圖1 輸電塔實(shí)體與簡化模型

安裝完成后的輸電塔塔腳與混凝地樁以地腳螺栓的方式相連接，為保證輸電塔的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定需要4個(gè)塔腿節(jié)點(diǎn)下的6個(gè)自由度全部進(jìn)行約束。對輸電鐵塔工作過程中承受風(fēng)載荷對風(fēng)荷載進(jìn)行計(jì)算，其表達(dá)式為：

上式中：W表示桿塔結(jié)構(gòu)上的作用風(fēng)荷載（N/m2）；μow表示基本風(fēng)壓（N/m2）；rμ表示調(diào)整系數(shù)（重現(xiàn)期），結(jié)構(gòu)一般為1；μμzμ表示風(fēng)壓高度變化系數(shù)（取值3.13）；βcsμμ表示風(fēng)荷載體型系數(shù)（取值1.29）；cμβ表示鐵塔風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿≈禐?.05。

結(jié)合安裝實(shí)際的風(fēng)險(xiǎn)擾動風(fēng)速，設(shè)定實(shí)驗(yàn)風(fēng)速為15 m/s，風(fēng)向縱向垂直于鐵塔結(jié)構(gòu)。依據(jù)上式（6）以及架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定，可知曉分段荷載F，數(shù)據(jù)匯總見下表1。

表1 輸電桿塔各段塔材風(fēng)載荷分布W（/N·m-2）

由上表中數(shù)據(jù)能夠看出，輸電塔結(jié)構(gòu)尚未失去穩(wěn)定結(jié)構(gòu)時(shí)，低階模態(tài)頻率的變化與風(fēng)速大小成正比，且其變化高于高階模態(tài)頻率變化。由此證明，輸電塔的震動擾動是輸電塔產(chǎn)生沉降的主要原因之一，為保證110 kV輸電塔安裝完成后能夠長時(shí)間保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不會出現(xiàn)沉降、結(jié)構(gòu)點(diǎn)失穩(wěn)以及傾斜等問題，需要結(jié)合實(shí)際安裝地區(qū)情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出輸電塔的應(yīng)力結(jié)構(gòu)變化參數(shù)，以期為110 kV輸電塔的安裝與加固施工奠定基礎(chǔ)。

4 電力系統(tǒng)110 kV線路的安全運(yùn)行對策

在配電線路的運(yùn)行過程中，受外界的干擾以及不能及時(shí)的運(yùn)行維護(hù)等原因，會對110 kV線路的安全運(yùn)行造成一定的威脅。要確保110 kV配電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須加大監(jiān)管力度，并采取相應(yīng)的對策與方法。

4.1 110 kV線路網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的理性設(shè)計(jì)

在對配電網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，必須綜合考慮各種影響因素，才能保證整體架構(gòu)的科學(xué)性和合理性。110 kV線路的選取應(yīng)當(dāng)減少線路的使用長度并降低線路的運(yùn)營效益，盡可能地采取一條線，并且要盡可能地減少線路的損耗。同時(shí)，還要盡可能地避開樹林，以免受到植物、動物的干擾，以期確保110 kV線路設(shè)計(jì)的科學(xué)性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)效益，降低對耕地的占用以及降低二次建設(shè)的發(fā)生。

4.2 健全安保和警報(bào)制度

中國幅員遼闊地區(qū)差別較大，特別是北方和南方的差別較大，所以在長途輸電110 kV路的操作與維護(hù)方面，不能僅有一種統(tǒng)一的規(guī)范，各個(gè)相關(guān)的電網(wǎng)企業(yè)要結(jié)合自己的實(shí)際情況，構(gòu)建一種能夠反映配電110 kV路實(shí)際工作情況且符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的預(yù)警體系，以便能夠?qū)撛诘陌踩芾韱栴}找出來，并采取相應(yīng)的措施予以解決。在此基礎(chǔ)上，提出一種基于電力網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測方法，并與氣象站保持聯(lián)絡(luò)，隨時(shí)掌握110 kV線路的氣象狀況，以便在發(fā)生意外事故時(shí)，能夠第一時(shí)間告知調(diào)度員，將隱患消除在萌芽狀態(tài)，確保電力系統(tǒng)的運(yùn)行。

4.3 強(qiáng)化110 kV線路日常巡視

為確保配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，應(yīng)加大110 kV線路日常巡查力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。此外，還要經(jīng)常對戶線之間的間距、110 kV路、建筑物與地面的交叉情況等進(jìn)行定期的檢測，看清110 kV路設(shè)備的老化、腐蝕情況，對電線的支承，比如電線桿件的穩(wěn)定性進(jìn)行徹底的檢測，一旦出現(xiàn)腐蝕或損壞，就需要進(jìn)行加固或替換，以確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4.4 對110 kV線路進(jìn)行檢驗(yàn)

（1）雷電防護(hù)。雷電災(zāi)害嚴(yán)重威脅著配電網(wǎng)的安全，故110 kV線路的雷電防護(hù)已成為電網(wǎng)企業(yè)必須重視的課題。當(dāng)前，110 kV線路的防雷措施有3種：①布設(shè)避雷線；其特點(diǎn)是能對鐵塔起到良好的保護(hù)作用，還能起到一定的防雷作用，適用于中高壓線路。②減小桿件的地阻，增強(qiáng)其防雷性能。③在配電網(wǎng)絡(luò)中，增加接地線路，使接地線路與接地線路相連接，使接地線路上的絕緣子串的電壓大幅度下降。

（2）抗風(fēng)力。在110 kV線路的常規(guī)運(yùn)行中，強(qiáng)風(fēng)對電網(wǎng)的安全性有很大的威脅，所以必須做好強(qiáng)風(fēng)防護(hù)工作。為確保鐵塔的穩(wěn)定，應(yīng)對塔基進(jìn)行加固，并對其進(jìn)行檢測，以確保鐵塔的穩(wěn)定。在110 kV新線路上增設(shè)抗張力鐵塔，避免由于110 kV線路的部分薄弱而引起斷線倒柱，在線路的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)線路在線路上的實(shí)際情況，綜合分析確定線路在線路上的最佳布線密度。

（3）火災(zāi)預(yù)防。要認(rèn)真地檢查110 kV輸電線路周圍環(huán)境，制定相應(yīng)的消防安全保障計(jì)劃，并采取相應(yīng)的對策，不斷強(qiáng)化對110 kV路邊的運(yùn)行狀況的全方位的監(jiān)視，從而達(dá)到對配電網(wǎng)110 kV路邊的實(shí)時(shí)監(jiān)視，改善和完善山火的防范和應(yīng)急處理計(jì)劃，提高110 kV線路的主體安全性。

5 結(jié)語

綜上所述，電力工程施工具有較高的危險(xiǎn)性，需要施工人員提高施工質(zhì)量，借助現(xiàn)代化技術(shù)手段優(yōu)化110 kV輸電線路的施工，最大限度保障施工完成后的輸電線路質(zhì)量，提高電路的使用效率。雖然110 kV的輸電線路施工可借助現(xiàn)代化技術(shù)規(guī)避可能發(fā)生的一系列問題，但是仍需要加強(qiáng)應(yīng)急預(yù)案的建設(shè)工作，保障110 kV輸電線路的安全。