架空输电导线展放张力及牵引力精确计算

架空输电导线展放张力及牵引力精确计算【摘 要】导线展放张力及牵引力是架空输电线路工程张力架线机械设备选型、工器具选型的重要依据，同时也是架线施工安全的重要影响因素。根据工程设计及现场实际条件，合理确定导线展放张力及牵引力，精确计算张力和牵引力，对于导线展放施工的安全顺利进行，具有十分重要的意义。【关键词】展放张力；牵引力；精确计算0 前言在超高压及特高压架空输电线路工程中，导线展放一般采用张力展放的方式，即通过张力机和牵引机使导线处于腾空状态，在专用钢丝绳的牵引下，以张力机为起点，逐一通过塔上的架线滑车，直到设定的放线段的终点。在导线展放施工前，需要科学合理地确定导线的展放张力值，以及与之相对应的牵引力值，作为机械设备、工机具选型的依据，同时用以评估架线系统的安全性。所以，导线展放施工前，必须精确计算设定工况下的张力及牵引力。1 导线展放张力及牵引力控制原则1.1 满足架空导线对障碍物的安全距离要求导线展放时，应使导线对垂直下方的障碍物、被跨越物净空距离满足安全规范的要求，障碍物主要是指被跨越的电力线、通信线公路、铁路、河流、桥梁、房屋等设施或建筑物，对地面也要满足相应的净空距离，以避免导线对下方设施或建筑物造成影响，或使导线受到磨损。这就需要对导线施加合适的张力，使导线腾空到需要的高度。1.2 满足架线系统安全要求导线张力越小，架线系统各部位受力就越小，架线系统（指机械设备、地锚、放线滑车、钢丝绳、连接器、跨越架等）安全性就越高；反之，则架线系统的安全性就越低。但张力过小就不能保证架空导线对障碍物的安全距离要求，甚至造成拖地情况。所以，在满足架线系统安全、架空导线对障碍物距离的前提下，展放张力应尽可能小。1.3 能够充分利用现有机械设备导线的张力，是通过架线区段两端的机械设备施加而获得的，张力及牵引力设定时，必须充分考虑机械设备的性能，通过正确计算所需要的张力和牵引力，采用适当的展放工艺，使现有设备能够满足工艺要求。1.4 尽可能减少导线损耗导线展放张力越小，导线越松弛，即需要的导线长度越大，为了减少施工损耗，一般在每相导线展放接近终点时，适当加大张力，收紧导线。1.5 避免滑车上扬部分塔位由于受地形限制，两侧塔位较高，当导线张力较大时，将会使放线滑车上扬，所以导线展放张力及牵引力的确定，应避免导致滑车上扬。2 计算原理及方法架空导线的展放张力及牵引力基于以下两项原理：（1）线档高悬挂点处架空线的轴向张力等于低悬挂点处架空线的轴向张力叠加两悬挂点垂直高差段架空线的垂向重力。线档低悬挂点处架空线的轴向张力等于高悬挂点处架空线的轴向张力减去两悬挂点垂直高差段架空线的垂向重力。（2）受放线滑车自身摩擦阻力影响，导线与滑车相切处牵引机侧的轴向张力等于张力机侧导线轴向张力与滑车摩阻系数的乘积。见示意图 2-1。图 2-1 导线张力展放示意图根据上述原理，即有：T1 = (T0 Wh1 ) eT2 = (T1 Wh2 ) e1T3 = (T2 Wh3 ) eTi = (Ti-1 Whi ) e其中：T0 为张力机出口张力,N；Ti 为导线与滑车切点牵引机侧轴向张力,N；W 为导线单位长度重量，N/m；e 为放线滑车的摩阻系数，规范推荐值为 1.015；hi 为线档两端挂点高差， h1 、 hi +1 分别指的是张力机、牵引机设备与临近塔挂点的高差，牵引侧挂点高时取正值，反之，则取负值，m。3 计算步骤3.1 初步选定控制档所谓控制档，是指对整个架线区段的展放张力、牵引力起到关键制约作用的线档。一般是存在障碍物的线档，或者导线对地距离较小的线档，可以根据平断面图初步选定。由于滑车的摩擦阻力作用，一般越靠近牵引场则张力越大，所以同等条件下，应选择距离张力场较近的线档作为控制档。初步选定的控制档，可能是一个，也可能是多个。3.2 计算控制档张力根据安全规范、跨越方案要求，确定导线对地、障碍物的安全距离，再利用相关公式，逐个计算出满足安全距离所需的最小张力，作为初步选定控制档的水平放线张力 Hi。H i=W x (l - x)2( y - y0 ) cosj + 2x sinj其中： l 为控制档档距，m；x 为障碍物到临近塔水平距离，统一选其中一侧进行计算即可，m；y 为临近塔导线挂点到障碍物顶部的垂直净空距离，m。y0 为导线对正下方障碍物垂直净空距离，即安全距离，m； j 为控制档两侧挂点高差角。3.3 计算出口张力根据上述初步选定控制档张力，计算出对应的张力机出口张力。对计算结果进行排序，其最大值所对应的控制档，就作为施工时的控制档，也作为张力计算、牵引力计算的控制依据。假设控制档为第 i档，则出口张力计算公式为：T = e1-i Hi-W (h e -1h e -2 h 0123 e1-i h -e1-ifii=l 2W2H h cosji)2fi(1i ii8Hi cosjiliW3.4 计算牵引力导线出口张力确定之后，就可以计算所需要的牵引力，并进行整定。随着导线的展放，牵引力值不是固定不变的，而是根据导线对地、障碍物高度情况适当调整，所说的牵引力，是指需要控制的最大值。如果发线区段内地形平坦、挂点起伏不大，牵引力一般在导线牵引到位时达到最大值；如果地形为连续上下山，则一般是牵引走板越过高程最高的滑车时达到最大值。为确保数据计算精确，应考虑高差的影响，则需要依次计算牵引走板越过每个滑车时对应的牵引力，假设牵引走板越过第 j 个滑车，则计算公式为：PHj = mT0e i + mW (h1e i h2e i-1 h j e i- j +1 ) +Wq (h j +1e i- j hi e hi+1 )其中： PHj 为牵引走板越过第 j 个滑车时对应的牵引力，取其最大值作为牵引力控制值，N；Wq 为牵引钢丝绳的单位长度重量，N/m。4 其他注意事项4.1 按照张力架线工艺导则的要求，摩阻系数一般取值为 1.015，但实际滑车由于日常维护保养不善等原因，一般摩阻2系数比推荐值偏大，应取 1.02。4.2 牵引走板一般比较重，且考虑到走板经过滑车时的摩擦阻力，应在计算的基础上，适当加上一定的保安值。一般取1-2kN。4.3 为了保证计算精确，需要依次计算走板经过每个滑车时的导线张力和牵引力，计算量较大，利用 Excel 表格列表计算，可以快速简便地完成。4.4 受导线包络角的限制，当挂点处需要悬挂双滑车时，该处摩阻系数的取值应按照两个滑车进行考虑。4.5 当计算结果不满足架线系统安全要求时，应通过改变导线展放施工方法来进行调整，比如采用两套张牵设备进行一相导线的展放，或者适当缩短放线段长度。5 结语本文阐述的架空导线展放张力及牵引力计算方法，经多个工程中应用实践，证明其计算结果与施工实际十分相符，导线对地、障碍物距离控制较为精确，同时满足架线系统安全要求，为架线施工安全顺利进行提供了重要保障。6 参考文献1 李庆林，架空送电线路施工手册。北京：中国电力出版社，20022SDJJS2-87 超高压架空输电线路张力架线施工工艺导则，原水利电力部基本建设司，1987 3李博之，高压架空输电线路架线施工计算原理。北京：中国电力出版社，20013