【发明内容】
有鉴于此,有必要提供一种精确控制的架线施工工艺。
一种架线施工工艺,包括以下步骤:测量数据并计算线长;定长制造及加工导线;展放导线;以及紧挂导线。
优选地,所述测量数据并计算线长包括以下步骤:采集现场数据;采集耐张线夹压接长度影响量数据;测量耐张串长度;以及计算线长。
优选地,所述采集现场数据包括以下步骤:用二种设备和二种方法分别计算出各杆塔间每根子导线挂点间的高差和水平距离;采用高精度仪器测量各杆塔导线挂孔的高差和水平距离;以及综合分析至少三组数据,并据此计算出最终的子导线挂点间的高差和水平距离。
优选地,述采集耐张线夹压接长度影响量数据包括以下步骤:将耐张管穿管完毕后,在导线上做标记,并测量标记处到耐张钢锚内侧的距离l1;压接完毕后,测量标记处到耐张钢锚内侧的距离l2;按照l耐=l2-l1来计算耐张管压接影响值;以及取至少三组数据的平均影响值作为最终的压接影响值。
优选地,所述测量耐张串长度包括以下步骤:组装耐张串并将所有可调节金具调到中间位置;以及将整个耐张串吊装到位,并测量右侧耐张串挂点到短杆耐张钢锚的距离L串和耐张钢锚内侧到导线钢芯端点的距离L芯。
优选地,所述计算线长按照
来计算,其中:L为导线长度,H为导线张力,ω为导线单位长度重量,l为导线挂点间水平距离,h为导线挂点间高差。
优选地,每根导线的理论线长为每根子导线按其在每个线档挂点的实际高差和水平距离逐档计算线长后的加和。
优选地,所述定长制造及加工导线包括以下步骤:根据线长计算公式计算每根子导线的长度;以每相导线的最长子导线作为控制进行配盘,确定每盘导线的加工长度。
优选地,所述展放导线包括以下步骤:在端头标记外裁线并压接耐张线夹;
压接完毕后,测量耐张线夹钢锚到端头侧导线标记的距离L首;将导线与走板、牵引绳连接后,张力展放导线;以及每个耐张段的导线展放完毕后,计算裁线量并压接尾端侧耐张线夹;其中,裁线量按L裁=∑L厂+∑L直+∑L串+L首+L芯+L耐+弹性形变+塑性形变-L孔-孔来计算,其中:L裁为裁线值;∑L厂为耐张段每根子导线标记长度之和;∑L直为耐张段所有直路接续管延长值之和;∑L串为耐张段两端耐张串长度之和;L耐为耐张接续管压接伸长值;L孔-孔为耐张段每根子导线在计算温度时的理论线长;弹性形变为耐张段导线弹性形变量;塑性形变为耐张段导线塑性形变量。
优选地,所述弹性形变包括因载荷不同引起的弹性形变和因温度不同引起的弹性形变,所述因载荷不同引起的弹性形变按ΔL=σav/E来计算,其中:Δl为线长变化量;σav为导线平均应力;E为导线的综合弹性系数。
优选地,所述导线平均应力按来计算,其中:σav为导线平均应力;σ0为导线各点的水平应力;L为线长;l为档距;H为高差;γ为导线比载。
优选地,所述因温度变化的弹性形变按Δl=α×(t1-t0)来计算,其中:Δl为线长变化量(m);α为导线的温度膨胀系数;t0为生产时的温度;t1为施工时的温度。
优选地,所述塑性形变的塑性伸长率按
计算,其中:Ф=钢芯铝导线的钢、铝截面比;σ
b=钢芯铝导线的破断应力;σ
i、t
i、T
i分别为第i种运行工况下导线的应力、线温和持续小时数。
优选地,所述紧挂导线包括以下步骤:导线高空锚线时挂线;导线地面锚线时挂线;以及挂线完毕后,沿线利用线长调节金具对子导线和相差进行调整。
优选地,所述导线高空锚线时挂线包括以下步骤:(a)将耐张串吊装到位;
(b)将滑轮组按图8示要求布置好;(c)收紧滑轮组,将耐张线夹与耐张串连接起来;(d)松出滑轮组,拆除锚绳及卡线器。
优选地,所述导线地面锚线时挂线包括以下步骤:(a)将耐张串吊装到位;
(b)将滑轮组按图9示要求布置好;(c)收紧第二滑轮组,解除锚绳;(d)松出第二滑轮组,同时慢慢收紧第一滑轮组,直到将耐张线夹与耐张串连接起来;以及(e)解除滑轮组、卡线器等工器具。
本发明的工艺可在地面上直接量取每档所需要的导线长度,标定悬垂线夹安装位置,依此悬挂导线无需观测导线弧垂即可达到预定的竣工弧垂。既避免了连续档内复杂而费工的弧垂观测和分段紧线等,又免除了连续倾斜档中的弧垂与线长调整。提升了架线施工工艺和质量水平,确保了施工质量和安全目标。其中导线的定长生产精度控制是根据本发明的工艺来架线施工的前提;测量数据及建立计算模型,准确计算出各档的导线线长则是根据本发明的工艺来架线施工的基础。
【具体实施方式】
按照本发明的架线施工工艺的顺序,本发明较佳实施例的架线施工工艺可概括如下:
一、测量数据并计算线长;
二、定长制造及加工导线;
三、展放导线;以及
四、紧挂导线。
以下根据上述四个大的工艺顺序,将分别对各个工序分别进行详细的说明。
一、测量数据并计算线长:
1.1采集现场数据;
1)在施工段基础施工完毕后,采用两种或两种以上的设备(例如GPS或全站仪等)独立地对耐张段各塔的参数(例如基面高程及各档档距)进行精确测量,用二种测量设备、二种方法对测量结果进行比较和校核,然后在该测量结果的基础上,结合铁塔结构数据,分别计算出各杆塔间每根子导线/地线挂点间的高差和水平距离。
2)在铁塔组立完毕后,再采用高精度仪器测量各杆塔导线挂孔的高差和水平距离。
3)对三组数据进行综合分析,计算出最终的子导线挂点间的高差和水平距离。
1.2采集耐张线夹压接长度影响量数据;
耐张线夹压接长度影响量数据可以在压接试验时,按如下方式采集:
1)如图1所示,将耐张管按常规穿管方式穿管完毕,在导线上做标记A。应当注意的是应保证A在压接完毕后不会被铝管压住。用钢尺测量A到耐张钢锚内侧的距离l1。
2)正常压接耐张管,压接完毕后再次测量A到耐张钢锚内侧的距离l2。
3)耐张管压接影响值l耐=l2-l1。取三组数据,取其平均影响值作为最终的压接影响值。
1.3测量耐张串长度;
导线耐张串长度可按如下方法测量:
1)先组装耐张串,将所有可调节金具调到中间位置;
2)将整个耐张串吊装到位,用钢尺测量右侧耐张串挂点到短杆耐张钢锚的距离L串和耐张钢锚内侧到导线钢芯端点的距离L芯(如图2所示)。
1.4计算线长。
1)计算导线线长
导线线长计算按如下悬链线公式进行计算:
①
其中:L=导线长度,单位为m;
H=导线张力,单位为N;
ω=导线单位长度重量,单位为N/m;
l=导线挂点间水平距离,单位为m;
h=导线挂点间高差,单位为m。
每根子导线按其在每个线档挂点的实际高差和水平距离逐档计算线长,然后进行累加及为每根子导线的理论线长。
2)计算导线弹性形变
导线的弹性伸长包括两个部分:一是由于荷载不同引起导线的弹性伸长,二是温度变化引起导线的线性膨胀或收缩变化。计算方式分别如下:
因荷载不同引起导线弹性变化的计算:
因荷载不同引起导线的弹性变化与导线的应力和弹性系数有关,其公式为:
ΔL=σav/E ②
其中:Δl=线长变化量(m);
σav=导线平均应力;
E=导线的综合弹性系数。
对于钢芯铝导线的综合弹性系数E不仅与铝钢的截面比和单股铝线、单股钢线的弹性系数Ea,ES有关,而且与导线的扭绞角度以及在使用中所出现的最大应力等因素有关。工程计算中一般容许不考虑扭绞对应力大小的影响,仅根据钢和铝的伸长相同这一假定,按下式计算:
E=(Es+m×Ea)/(1+m)③
其中:E=综合弹性系数;
ES=钢股线的弹性系数;
Ea=铝股线的弹性系数;
M=铝对钢的截面比,m=Aa/As。
由于单股材料的弹性系数与材料的热处理或冷拔等加工过程及运行中的张力大小等因素有关,很难精确判定。国内以往工程中对铝单股一般取Ea=61800(N/mm2),钢ES=196000(N/mm2)。国外取值变化幅度比较大,Ea=55000~69000(N/mm2),钢ES=186000~206000(N/mm2)。
悬挂在空中的导线各点的轴向应力σx是不相同的,因此沿档内导线各微段长度上的弹性应变量也是不相同的,为了计算全档导线各点不同应力下产生的全部弹性伸长,通常用一个产生全部弹性伸长的“平均”应力σav来计算。该应力的大小为各点应力沿线长积分被线长除后所得的平均值,其算式为:
④
再将相关的σx、dL和L的算式代入上式得到:
其中:σav=导线平均应力;
σ0=导线各点的水平应力;
L=线长;
l=档距;
H=高差;
γ=导线比载。
因温度变化引起导线线性膨胀或收缩变化的计算:
因温度变化引起导线线性膨胀或收缩变化的计算主要是要知道导线的温度膨胀系数,其算式为:
Δl=α×(t1-t0)⑥
其中:Δl=线长变化量(m);
α=导线的温度膨胀系数;
t0=生产时的温度;
t1=施工时的温度。
钢芯铝导线的温度膨胀系数为导线温度每升高1℃所引起的相对变形。工程计算中所采用的公式同样可按计算弹性系数的假定,按下式计算:
α=(αa×Ea+m×αs×Es)/(Ea+m×Es)⑦
其中:α=温度线膨胀系数;
αa=铝股线的温度线膨胀系数;
αS=钢股线的温度线膨胀系数;
ES=钢股线的弹性系数;
Ea=铝股线的弹性系数;
m=铝对钢的截面比,m=Aa/AS。
单股线的线膨胀系数由其材料的化学成分决定,取值变化幅度很小,国内通常取α’a=23×10-6(1/℃),α’s=11.5×10-6(1/℃)。
3)计算导线的塑性伸长
导线的塑性伸长ε0是指导线初加应力到最终使用应力间塑性和蠕变伸长的总和。这里所谈的塑性伸长率ε0,理论上是指导线作用张力经长期运行后产生的稳定塑性伸长率。通常以导线年平均运行下,持续运行10年所产生的塑性伸长率为最终的塑性伸长率ε0。
塑性伸长率按照如下公式进行计算:
⑧
其中:Ф=钢芯铝导线的钢、铝截面比;
σb=钢芯铝导线的破断应力;
σi、ti、Ti分别为第i种运行工况下导线的应力(N/mm2)、
线温(℃)和持续小时数(h)。
要计算钢芯铝导线在10年间多种不同运行工况下产生的总塑性伸长率ε0,可将各工况在10年间经历的时间Ti均折算到年平均运行温度工况下气温15℃、应力σ15的等效时间Tieq。
Tieq=(σi/σ15)7.647×e0.0882×(ti-15)×Ti(h)⑨
二、定长制造及加工导线;
2.1根据线长计算模型计算每根子导线的长度;
2.2以每相导线的最长子导线作为控制进行配盘,确定每盘导线的加工长度。
一根子导线可以由一根或数根导线组成。每盘导线上应在端头和尾部做明显的标记,两标记间的距离为该盘导线加工盘长,两个标记外各预留5m导线用以施工操作。
三、展放导线
3.1布置牵张场;
3.2展放引导绳、牵引绳;
3.3展放导线;
1)首先在端头标记外裁线并压接耐张线夹,裁线时应保证耐张线夹不会覆盖端头侧导线标记(如图3中所示)。压接完毕后用钢卷尺测量耐张线夹钢锚到端头侧导线标记的距离L首。当同相导线为分裂导线时,在裁线时应控制各子导线的L首基本相同。
2)将导线与走板/牵引绳连接,连接方式如图4中所示,然后按常规方式张力展放导线。
当耐张段一根子导线由多根导线组成,需要压接直路接续管时,也应在导线标记外开断,并确保直路接续管压接后不会覆盖导线标记(如图5中所示),压接完毕后测量两导线标记间的距离L直。
3)每个耐张段的导线展放完毕后,就应计算裁线量并压接尾端侧耐张线夹。裁线量可按下式计算:
L裁=∑L厂+∑L直+∑L串+L首+L芯+L耐+弹性形变+塑性形变-L孔-孔⑩
其中:L裁=裁线值;
∑L厂=耐张段每根子导线标记长度之和;
∑L直=耐张段所有直路接续管延长值之和;
∑L串=耐张段两端耐张串长度之和;
L耐=耐张接续管压接伸长值;
L孔-孔=耐张段每根子导线在计算温度时的理论线长;
弹性形变=耐张段导线弹性形变量(参考上文公式②、③、④、⑤、⑥、⑦计算);
塑性形变=耐张段导线塑性形变量(参考式⑧、⑨计算)。
对于多分裂导线,应在裁线前,在低张力条件下用张力车或手扳葫芦将同相各子导线首端侧导线标记调整齐,并将各子导线基本调平,然后取导线尾端侧导线标记的平均位置作为裁线起量点,以尽量消除各子导线加工中产生的相对误差。
当放线段有多个耐张段组成时,两耐张段之间的导线连接方式如图6中所示,其中两旋转器之间的连接防扭钢丝绳长度应接近中间接续塔两耐张串长度之和。
放线段由单耐张段组成时,在导线全部展放完毕后锚线。放线段由多个耐张段组成时,在两耐张段之间的连接钢丝绳中点到中间接续塔放线滑车时,先在接续塔两端锚线,再在牵张场锚线。
由于对导线加工误差现场没有有效方法实际复核,故建议在第一相架线时先进行试验,即根据以上方法确定理论裁线位置,只做标记,暂不开断;再用传统紧线方法观测弧垂,并做出实际裁线标记,得出两标记之间误差值。裁线误差值是多种误差的一个综合表现,可作为修正值指导后续各相导线的施工。
四、紧挂导线。
4.1导线高空锚线时挂线;
挂线施工布置如图8中所示(图8中仅绘制一根子导线的布置图),按照如下步骤施工:
(a)将耐张串吊装到位;
(b)将滑轮组按图示要求布置好;
(c)收紧滑轮组,将耐张线夹与耐张串连接起来;
(d)松出滑轮组,拆除锚绳及卡线器。
4.2导线地面锚线时挂线;
挂线施工布置如图9中所示(图9中仅绘制一根子导线的布置图),按照如下步骤施工:
(a)将耐张串吊装到位;
(b)将滑轮组按图示要求布置好;
(c)收紧第二滑轮组,解除锚绳;
(d)松出第二滑轮组,同时慢慢收紧第一滑轮组,直到将耐张线夹与耐张串连接起来;
(e)解除滑轮组、卡线器等工器具。
4.3挂线完毕后,沿线利用线长调节金具对子导线和相差进行调整。
综上所述,本发明的工艺在地面上直接量取档内所需要的导线长度,标定悬垂线夹安装位置,依此悬挂导线无需观测导线弧垂即可达到预定的竣工弧垂。既避免了连续档内复杂而费工的弧垂观测和分段紧线等,又免除了连续倾斜档中的弧垂与线长调整。提升了架线施工工艺和质量水平,确保施工质量和安全目标。其中导线的定长生产精度控制是装配式架线施工的前提;测量数据及建立计算模型,准确计算出各档的导线线长则是装配式架线施工的基础。
与传统架线施工工艺相比,采用上述工艺施工有如下优点:
表一:装配式架线施工工艺与传统的架线施工工艺比较表
首先是提高架线施工效率、降低工程成本:与传统的架线施工工序相比减少了“紧线、驰度观测”等工序,极大缩短了架线时间;由于减少了“驰度观测”工序,使架线作业受风、雾天气影响大幅减小;取消了紧线施工布置,减小了工具运输费和紧线人员配置;对在交叉跨越复杂区段(特别是停电跨越),“装配式架线施工工艺”更具优越性。
其次是提高架线施工质量:因工序的减少、工效的提高,减少了导线因摩擦、鞭击、锚固等产生的导线损伤;无导线余线使用,减少了导线余线的倒运工序,有利于保护导线。
再次是降低工程造价:按现行定额,传统的架线施工工艺导线损耗率为1.5%~2.5%,采用“装配式架线法”导线采用定长制造,导线的损耗率基本为零,可节约工程投资近一个百分点。
最后是可有效提高施工安全性:采用“装配式架线法”高空作业量大大减少,同时,由于工序的简化,安全作业风险源减少,使得施工安全性大大提高;采用耐张线夹直接与牵引引绳连接,可解决目前牵引网套安全张力不足的问题(特别是大截面导线及大跨越高张力放线牵引连接问题),对提高架线安全具有积极作用;最大限度减少接续管的使用,提高了线路安全运行水平。
本发明的架线施工工艺适用于输电线路装配式架线计算模型建立、导线定长加工以及架空导线的张力放线、紧线安装施工。这种架线施工工艺规范操作程序,提升附件安装施工工艺和质量水平,符合规程规范的要求,确保施工质量和安全目标。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以对本发明的实施做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。