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 必须精确计算设定工况下的张 0 前言 力及牵引力。 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， 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 架空输电导线展放张力及牵引力精确计算 1 导线展放张力及牵引力控制原 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。 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。 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。 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 T0Wh1 T2 T1Wh2 1 T3 T2Wh3 Ti Ti 1 Whi 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； 为放线滑车的摩阻系 数，规范推荐值为 ； 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。 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。 W x l x H i2 y y0 cos 2xsin 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 距离，即安全距离，m； 直净空 为控制档两侧挂点 高差角。 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 1 i H 0i 1 1 i TW h 2 h 21 i h if i 2H h cosl2W i ii f1 8Hii cos i liW 1h 3 i 2 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 力控制值，N；Wq为牵引钢丝 绳的单位长 度重量，N/m。 值不是固定不变的，而是根据 4 其他注意事项 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 mT0i mW h1i h2i1 h j ij1 Wq h j1 ij hi 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 4.1 按照张力架线工艺导则 的要求，摩阻系数一般取值 为 ，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。 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，2002 [2]S