330kV 及以上高壓輸電線路帶電跨越施工技術分析

馬 煜

(寧夏送變電工程有限公司)

0 引言

在我國輸變電領域, 跨越建設是最容易發生事故和安全風險的項目。隨著我國經濟社會與科學技術的持續進步與發展, 人們對電力的需求增加, 電力資源的普及度也相繼提高, 這在一定程度上帶動了全國各地電網建設。然而, 電網的總體規模越來越大, 電壓水平總體上呈逐級上升的態勢, 很多線路形式在高海拔地區出現了交叉跨越的現象。因此, 對330kV 及以上高壓輸電線路帶電跨越施工進行深入的研究已是必然的趨勢, 也是越來越重要的課題。

1 架線跨越施工案例情況概述

某330kV 輸變電項目工程全線進行帶電跨越施工, 共需跨越330kV 輸電線路(1 條)、500kV 輸電線路(5 條), 跨越施工存在諸多風險, 跨越沿線也有大量障礙物。為了保證高壓輸電線路施工有序性,施工人員展開障礙物的調查, 主要有已建成且投入運行的輸電線路、電氣化鐵路、公路、民用住宅等?；谏鲜銮闆r, 施工團隊制定帶電跨越方案。

2 330kV 及以上高壓輸電線路帶電跨越施工要點

2.1 跨越網

結合本項目, 搭設承力索帶電同檔跨越網, 按照施工準備、展放承力索、安裝設置封頂絕緣網等流程進行。

施工準備階段, 施工人員按照跨越架平面圖, 規范拉設拉網地錨, 結合本項目跨越檔的距離, 計算得到兩端位置鋼絞線、承力索長度的數據, 從而確定承力索所在位置[1]。結合本項目施工現場環境, 將跨越檔新線路兩側的滑車展開預偏作業, 確保其朝向是塔身的內側, 距離控制為2m, 使用預偏繩固定。兩端位置新建塔橫擔的上方, 需要使用掛具固定承力索專業滑車、拉網滑車。連接承力索、絕緣網等, 使其可以在兩端桿塔位置固定。

展放承力索階段, 展放前施工人員需要測量絕緣電阻, 設定兩極的間距是2cm, 保證絕緣電阻在700Ω 以上。細引渡繩、粗引渡繩實際電阻同樣要符合700Ω 這一要求。在跨越檔兩端處設置操作塔, 遵循擇優選擇的原則, 選定地勢良好的一側作為操作基地。施工人員使用專用射繩器, 作為匯過細引渡繩,使其可以匯過被跨線路。隨后使用細引渡繩所帶張力, 將其作為推動力, 確保粗引渡繩能夠匯過被跨線路。施工人員應用到粗引渡繩, 并在兩端位置做好配合, 憑借帶張力實現承力索的引渡, 從而跨越被跨線路[2]。帶電跨越施工過程中, 匯承力索的作業過程中務必要提前預防, 以免帶電線路內部導線和承力索發生接觸, 導致其被灼傷。承力索跨越被跨線路之后施工人員還需處理好其兩端位置, 應用機動絞磨牽拉承力索維持在緊繃狀態, 隨后附著張力。

安裝封頂絕緣網階段, 施工人員需要使用專業小滑車, 將承力索和封頂網加以連接, 操作塔其中一端可以上塔作業, 端側面護網一般是最后上塔, 在此端實現對端護網上塔。施工人員在塔上放置所有承力索尾端, 緊密配合另一端施工人員展開施工, 此環節需要應用引渡繩, 將側面防護網、封頂網拉到指定位置。隨后操作塔另一端, 需要拉末端側面防護網到指定部位, 確保其能夠和封頂網連接。安裝兩側面護網過程中, 需要攜帶兩端的預緊繩, 一直到完成上側面防護網、封頂網的安裝作業后, 應用預緊繩, 調整機動絞磨對于承力索的弧垂, 以預緊繩來控制兩側面護網, 進行緊固處理, 直至滿足預定預緊力標準要求[3]。施工人員調整防護網后, 下部施工需要留出0.5m 的裕度, 使之能夠滿足330kV 及以上高壓輸電線路帶電跨越施工, 對于電壓等級地線同封頂網垂直距離的要求。即330kV 及以上高壓輸電線路, 有地線時的地線和封頂網垂直距離為4.1m, 無地線時的垂直距離應達到5.5m。

2.2 跨越施工

本項目在跨越施工過程中, 共需經過以下五個流程: (1) 施工人員展放導引繩, 需要提前將經過絕緣處理的尼龍繩匯過封頂網, 要求尼龍繩絕對干燥。隨后可以連接尼龍繩和導引繩, 兩側帶有張力, 應加強配合過渡導引繩, 使其可以跨越封頂網。需要注意的是, 任意繩索在經過封頂網時, 均要有對應數值張力。(2) 開始跨越施工, 且導引繩展放階段, 施工人員需要做好導引繩與牽張場接地處理。(3) 跨越施工中無論是導線、繩索, 還是地線, 一般都要在封頂網上長期停留。(4) 通信信號始終通暢, 由專人負責監測跨越封頂網系統, 若發現有異常, 必須及時聯系牽張場, 協同做好停車處理。(5) 跨越施工現場如果遭遇大風天氣, 且風力等級在四級以上, 必須馬上停止放線, 導地線進行臨時錨加固處理。

3 330kV 及以上高壓輸電線路帶電跨越施工方案

3.1 跨越施工方法

結合本項目實際, 被跨越330kV 線路架線比較高, 所以毛竹架跨越架、合金跨越架與施工規范不符。此330kV 線路屬于輸電線路, 所以不能配合停電施工。這就需要在帶電情況下開展高壓輸電線路跨越施工, 并以臨時橫擔帶電作為輔助施工方法。

3.2 施工流程

開始帶電跨越施工之后, 施工人員使用經緯儀進行被跨越電力線參數的計算, 包括高度、寬度、交叉角等, 得出復測結果后, 和設計圖紙的內容進行對比, 調整帶電跨越施工方案。按照被跨線路參數以及交叉跨越抱桿所在位置, 對其進行帶電封網保護施工, 隨后展開帶電作業。

3.3 方案論證

根據承重繩受力分析, 所受拉力是T=G·cotα≈15kN。承重繩地錨的重量是10T, 施工階段埋地深度為3m?，F場施工過程中尼龍繩參數見表1。

表1 尼龍繩技術參數

第一, 計算防護網長度。防護網尺寸的計算一般需要輔助橫擔、被跨越330kV 線路參數作為參考。330kV 線路的兩端導體之間距離是12m, 計算時考慮到可能會有風吹導致線路擺動的情況, 所以330kV 線路兩端導體以外, 還需額外預留0.4m 安全裕度。由此可得出330kV 線路兩端導體之間的距離是12m +2 ×0.4m =12.8m。選擇防護網時, 根據待建500kV線路和330kV 線路夾角(79° 20′), 所以在保證安全的情況下, 選擇防護網的長、寬依次是30m、6m。

第二, 計算防護網承重。處于常規施工條件, 施工人員選用“1 +4”方法進行放線, 此方法可以保證線路不會接觸防護網。防護網額外承重是0 的情況下, 便可保證施工的安全性。實際上待建線路極有可能發生滑落、放線與緊線設備故障引發的線路掉落現象, 對于此, 施工人員在架設導體掉落的情況下, 需要展開防護網安全性論證分析。防護網兩側的導線和地面發生接觸, 此時承重繩承受張力達到最大值, 承受重力負荷則有線路重量、線路砸落產生瞬時負荷。根據防護網安全性論證, 設定線路落地點為C、D 兩點, 即可得出集合關系如下, 且該關系成立。

根據上述公式,EF代表的是跨越寬度,h=25.3m 是330kV 線路高度,e=23m 是防護網、330kV線路間距。將CG 直線設置為x軸, 正方向從C 指向G, 以上公式的x是500kV 線路、330kV 線路交叉點坐標,x取值88.49m, tanβ 為0.0487。l=265m 是500kV 線路鐵塔之間的水平距離?；诖? 根據以上公式, 得出計算結果如下:CG= 44m,EG= 51m,ID=74m,FI=52m,LCE=28m,LFD=55m。

本項目待建500kV 線路的單位重量是1.3457kg /m。防護網處于最極端條件時, 其可承受重力計算,得出結果為g1=4 ×1.3457 ×(28 +20 +55) ×9.8 =5433.4N。Φ16 尼龍繩的單位重量是132kg/km, 且防護網的總重量是35kg, 由此可得到重力近似值如下:g2=35×10 +132 ×10 ×0.25 =680N。防護網承受總重力向承重繩傳遞, 因為每一側都有兩條承重繩, 所以極端意外時每一條承重繩各自承擔g1、g2 的50%。處于正常條件下的承重繩僅承受g2 的50%。用公式表示為:

根據以上公式,T1、T2依次代表的是極端意外與常規條件時每一條承重繩承受的重力, 對承重繩進行安全校驗, 可按照公式進行計算。該公式中的Tmax是指防護網上方最大重力,ξ是影響系數,T是承重繩破壞作用力,ks是施工安全系數。如果ξ取值為10, 常規條件下ks=14.2。即便全部導線掉落, 依然有ks=5.7。所以防護網與承重繩能夠為施工安全提供保障。

第三, 計算主要承重繩受力。高壓輸電線路帶電跨越施工過程中, 選擇承重繩時, 可采用直徑16mm尼龍繩, 此尼龍繩參數如下: ①最大負荷承載能力:215kN; ②單位重量: 132kg/km。此外, 500kV 線路位于兩端鐵塔的間距是255m, 由此計算承重繩承受拉力, 可按照公式進行計算。該公式中的H是承重繩承受的拉力,f是線路弧垂,L是鐵塔間距,w是承重繩單位重量。如果cosα取值是0.9988, 且f為2.5m, 那么計算可得H是81kN,弧垂是0.41m, 能夠保證帶電跨越施工安全。

第四, 計算橫擔軸向受力。位于鐵塔最下方的橫擔, 其最大受力是架設500kV 輸電線路導線所施加,最大施工承重是7065.016N, 由此按照公式F3=F1×cosδ1+F2× cosδ2計算橫擔軸向受力,F3為4000N,與安全系數相乘, 最終結果為20kN, 確定橫擔承受能力符合規定。

4 結束語

綜上所述, 330kV 及以上高壓輸電線路開展帶電跨越施工, 其間為了保證施工安全, 施工人員需要對施工方法以及流程等進行驗證, 保證施工有序性和有效性, 在實現帶電跨越施工基礎上, 也能夠為330kV及以上高壓輸電線路的正常運行創造條件。