侯從軍

（陜西送變電工程公司，陜西西安710014）

動力傘展放導引繩在特高壓線路施工中的應用

侯從軍

（陜西送變電工程公司，陜西西安710014）

為適應我國電力需求的快速增長，特高壓電網將成為遠距離、大功率輸送電力的骨干網架，以特高壓電網為骨干網架、各級電網協(xié)調發(fā)展的堅強電網是統(tǒng)一堅強智能化電網的基礎[1-3]。我國1000kV晉東南—南陽—荊門特高壓交流輸變電試驗示范工程和±800kV特高壓直流輸變電工程帶電運行，標志著我國已進入特高壓電網大發(fā)展時期[4-6]。

特高壓交、直流輸電線路均采用多分裂導線，特高壓交流線路采用8分裂導線[7-8]，1000kV晉東南—南陽—荊門特高壓交流輸電線路采用8×LGJ-500/35型鋼芯鋁絞線，擬建的1000kV淮南—上海特高壓雙回線路采用8×LGJ-630/45型鋼芯鋁絞線；特高壓直流線路導線采用6分裂大截面導線，±800kV向家壩—上海直流特高壓線路的導線采用6×ACSR-720/50型鋼芯鋁絞線，±800kV錦屏—蘇南直流特高壓線路采用6×JL/G3A-900/40-72/7和6×JL/G2A-900/75-84/7型鋼芯鋁絞線。按特高壓輸電線路施工規(guī)程要求[9-12]，導線、地線和光纖的架線施工必須采用張力放線。

一般500kV線路用4分裂導線，傳統(tǒng)的張力放線先用人力展放3根導引繩。而1000kV特高壓交流線路是8分裂導線，大部分施工單位架線施工采用“2×（一牽4）”同步張力放線技術，每相導線需要展放2根導引繩，那么三相導線和2根地線，要展放8根導引繩，如果用人工展放不僅工效低，還會給沿線的農作物和植被造成一定損壞。為了實現(xiàn)環(huán)保、高效施工，經過幾年的探索和創(chuàng)新，引入現(xiàn)代的新技術、新材料，研究出用飛行器懸空展放引繩的新技術。

參加特高壓線路施工的所有單位都采用飛行器懸空展放初級導引繩（簡稱初導），由初導“一牽一”過渡為二級導引繩（簡稱二導），再過渡為三級導引繩（簡稱三導），最后過渡為牽引繩采用“2×（一牽4）”同步展放8根子導線。

飛行器懸空展放導引繩環(huán)保好,工效高，成本低，是一項環(huán)境友好型和資源節(jié)約型的施工技術。

1 飛行器展放導引繩施工機具選型

1.1 飛行器性能及選型

能用于展放導引繩的飛行器有：遙控直升飛機、遙控飛艇、動力傘、輕型直升飛機和直升飛機等。1.1.1遙控飛艇

遙控飛艇由氦氣氣囊、推進器和遙控裝置組成，推進器和遙控裝置懸掛在氦氣囊的下面，要攜帶充氣裝置和一定數(shù)量的氦氣罐在現(xiàn)場對氣囊充氣。它是不載人的飛行器，可以巡航，也可以空中懸停，對起飛場地要求不高，但是載重能力小，一般在6～18kg，飛行距離在2km以下，抗風能力差。飛艇價格相對較低，遙控飛艇見圖1。

圖1 遙控飛艇現(xiàn)場充氣和飛行

飛艇運到施工現(xiàn)場后，對氣囊進行充氣，充到氣囊能懸浮時，安裝掛架、推進器和遙控裝置，將要展放的初導繩盤放在地面上，其前端掛在飛艇的掛架上，飛艇帶著導引繩起飛，每基鐵塔前的操作人員遙控著飛艇沿線路從鐵塔的垂直上方通過，使其牽引的導引繩落在鐵塔橫擔的頂面上，鐵塔頂?shù)氖┕と藛T將導引繩放入朝天滑車中。架線區(qū)段一般長6～8km，遙控飛艇需要分段進行幾次展放，工效低、可靠性較差，氣囊容易破損，在使用飛行器的初期曾使用過，現(xiàn)在使用的比較少。遙控飛艇技術參數(shù)見表1。

1.1.2 動力傘

展放導引繩的動力傘由發(fā)動機、護筐、坐帶、螺旋槳、油箱及初級引繩盤支架和引繩導管組成。它由推進器提供向前推力、傘翼產生向上浮力進行飛翔，其傘翼由高強度綿綸布和高強度綿綸繩組成，傘翼分上翼面、下翼面，由數(shù)10個成形肋片（隔間）構成。傘翼前緣有進氣口（風口），而后緣則完全封閉，在推進器的推動下，動力傘在跑道上向前滑行，空氣從風口灌入傘翼，由于上下翼面彎度不同，使傘翼上下的氣流流速不同產生上舉力，把機體帶離地面起飛。動力傘的技術參數(shù)見表2。

表1 遙控飛艇參數(shù)表

表2 動力傘技術參數(shù)表

動力傘是載人的飛行器，一般乘坐2人，一名動力傘駕駛員和一名放繩操作員，動力傘自重148kg，可載重237kg，最大飛行高度3000m，最大飛行距離120km。只能巡航，不能在空中懸停。起降場地長100m、寬15m，可借助一般公路起降。動力傘可在距離施工現(xiàn)場數(shù)公里外的場地起飛與降落，然后飛入線路工作，見圖2。

動力傘使用方便，工效高，施工費用適中，性價比高。

1.1.3 輕型直升機

在特高壓線路架線施工中，上海送變電公司采用特制的“CH－7天使”輕型直升機展放導引繩。

“CH－7天使”輕型直升機，見圖3，機身全長6.3m，高1.8m，主旋翼直徑6.17m；發(fā)動機64.4馬力（1馬力＝735.49875W），最大起飛質量315kg，空載160kg，載重155kg；最大飛行高度4800m，最大航程260km或180min；巡航速度0～120km/h，展放初導飛行速度控制在10～15km/h。直升機垂直起降，不需要跑道，對起降場地要求不高，可巡航又可懸停，技術性能比較好。

圖2 動力傘結構和飛行狀態(tài)

圖3 “CH－7天使”型輕型直升機

飛行前應做好各項準備工作，架線區(qū)段內所有鐵塔應設航空飛行標識；飛行人員在作業(yè)前必須熟悉飛行路線、地形地貌、作業(yè)桿塔和交叉跨越情況，熟悉通訊聯(lián)絡方式和要求，根據(jù)現(xiàn)場情況制訂飛行路線，每基鐵塔頂面安排高空作業(yè)人員配合接繩。

輕型直升飛機展放初導采用鋪放法，繩盤固定在直升機下面，繩頭錨固在地面，直升機沿線路飛行，將導引繩落在鐵塔橫擔的頂面上，塔上配合人員接繩后放到塔頂?shù)某旎囍?。受直升機有效載荷所限，直升機展放初級導引繩的長度控制在4000m以內，如果放線段超過4000m，將分為兩段展放。

輕型直升飛技術性能好、使用安全、方便可靠、工效高，但是價格比較貴，是未來的發(fā)展方向。

1.1.4 飛行器選型

可用于展放初級引繩的飛行器有遙控直升飛機、遙控飛艇、動力傘、輕型直升飛機和直升飛機5種飛行器，經濟技術比較見表3。

表3 飛行器經濟技術比較表

從上表3可看出：直升機的技術性能最好，但費用昂貴，目前施工基本不用；遙控直升飛機飛行距離短，載重量太小，可靠性差，只適用于跨越施工；遙控飛艇載重量小，每次展放引繩前要在施工現(xiàn)場充氦氣，用完放氣，抗風性能差，工效低；輕型直升飛機技術性能比較好，但是價格比較貴。動力傘載重量大，飛行距離長達120km，工效高，施工費用適中，性價比高，通過經濟和技術的綜合比較，目前選用用動力傘展放初級引繩比較合理，因此在特高壓線路架線施工中得到廣泛的應用。

1.2 初級導引繩的選型

飛行器展放的初導要求強度高、質量輕、柔韌性和絕緣性能好的繩索，常用的有迪尼瑪繩、錦綸繩、韓國絲等，其主要參數(shù)見表4。

從表4可以看出迪尼瑪纖維繩性能最好，它的密度0.97g/cm3，比水輕；強度3.4GPa，比普通鋼材高；還有良好的電氣絕緣性能和柔韌性，很適合用作導引繩，常用的迪尼瑪繩參數(shù)見表5。

表4 各類材料導引繩參數(shù)表

表5 迪尼瑪編織繩技術參數(shù)

2 動力傘展放初級導引繩

2.1 懸掛放線滑車

特高壓線路導線是8分裂導線，如采用“2×（一牽4）”同步展放導線，三相均懸掛2個五輪放線滑車，地線和光纜各懸掛1個單輪放線滑車，另外在每基鐵塔的頂面，安裝1個或2個專用朝天滑車，用于展放初導?；嚥贾靡妶D4。每個滑車中應放1根導引繩，共需8根導引繩。

圖4 放線滑車懸掛示意圖

2.2 動力傘展放初級導引繩

起飛前架線區(qū)段內所有鐵塔應設航空標識，動力傘展放的導引繩應纏繞在線軸上，將線軸安裝在動力傘軸架上，導引繩端頭綁一沙包。

動力傘展放導引繩常用鋪放法，在施工現(xiàn)場附近找一段平地或公路作為跑道起飛，飛到指定的塔位附近將沙包拋下，把導引繩頭錨固在地面上。動力傘沿線路方向飛行，從鐵塔的垂直上方通過，見圖5，使其牽引的導引繩落在鐵塔的橫擔頂面上，塔頂配合人員接到初導，并把它放到朝天滑車中。導引繩放完后，動力傘到降落場降落。

圖5 動力傘展放初導照片

動力傘操作人員必須經過專業(yè)培訓，持證上崗。風速超過3級或雨、雪、濃霧等氣象條件下禁止飛行。

2.3 導引繩分繩操作工藝

各級導引繩的分繩操作與展放初導的根數(shù)有關。展放初導的根數(shù)少，導引繩的分繩操作就復雜，如果動力傘只展放1根初導，過渡到8個放線滑車中都有導引繩，要經過多次分繩操作。如果用動力傘展放8根初導，每一根初導只進行1次分繩操作即可過渡到放線滑車中，分繩操作就很簡單。下面介紹動力傘展放1根導引繩的分繩操作。

動力傘只展放1根初級導引繩，張力放線的施工程序：動力傘展放初導（Φ4mm迪尼瑪纖維繩）→初導“一牽1”展放二導（Φ10mm迪尼瑪纖維繩）→二導“一牽2”展放三導（Φ15mm防扭鋼絲繩）和二導 → 三導“一牽1”展放牽引繩（Φ25mm防扭鋼絲繩）→牽引繩“一牽4”展放4根導線。

2.3.1 初導“一牽1”展放二導

先將朝天滑車的初導移入地線放線滑車中，采用“一牽1”方式，用初導牽引二導，將二導放通整個架線區(qū)段，可用人工或用小牽引機牽引。其他各級導引繩均采用張力機械展放。

2.3.2 二導“一牽2”分繩操作

二導采用“一牽2”方法，牽引三導和二導各1根，“一牽2”牽引板每到一基鐵塔都要進行分繩操作，“一牽2”牽引板見圖6。

圖6 “一牽2”牽引板連接示意圖

1）“一牽2”垂直分繩操作。將二導從地線放線滑車中垂直過渡到右導線放線滑車中，三導留在右地線滑車中，分繩操作示意圖見圖7。

圖7 垂直分繩操作示意圖

當牽引板到達鐵塔地線放線滑車前，將備用的Φ10mm×30m錦綸過渡繩套從右導線放線滑車中穿過，繩頭分別由鐵塔橫擔的前后面拉到地線支架處。當“一牽2”牽引板剛通過放線滑車時停止牽引。由塔上作業(yè)人員把牽引板后攜帶的二導從牽引板上拆除，將預先穿好滑車的Φ10mm錦綸過渡繩串接于牽引板和二導中間，然后繼續(xù)牽引，這時要用小棕繩隨牽引過程將Φ10mm錦綸繩送出，并放入導線放線滑車的中輪上，分繩操作完畢，右地線放線滑車中放的是三導（□15mm鋼絲繩）用于展放地線，右導線放線滑車中是二導，用它“一牽2”展放三導。

2）“一牽2”水平分繩操作。將二導從右導線放線滑車中水平過渡到中導線放線滑車中，見圖8，與垂直水平分繩操作基本相同，分繩操作完畢，右導線放線滑車中放的是三導，中導線放線滑車中放的是二導。其余的分繩操作雷同。

圖8 水平方向分繩

3 施工索具受力計算

各級導引繩及牽引繩先后應進行兩次受力計算，施工圖沒有出來的工程前期或投標時，應先對牽引繩及3級導引繩進行選型計算，根據(jù)計算結果選擇索具型號。在架線施工前，根據(jù)施工圖和現(xiàn)場情況劃分架線施工區(qū)段，再按區(qū)段計算索具牽引力，取其最大值校驗相應索具的安全系數(shù)。

導線、地線、光纜的技術參數(shù)是繩索計算的依據(jù)，見表6。

表6 導線和地線、光纜參數(shù)表

3.1 牽引繩計算

3.1.1 牽引繩選型計算

按規(guī)程的選型公式，導線牽引繩額定抗拉力應滿足下式計算結果[13]

式中，Qp為綜合抗拉力，kN；m為同時展放子導線根數(shù)；Tp為導線的額定抗拉力，kN。

選用現(xiàn)有的□25mm牽引繩，其抗拉力為420kN，大于287kN，可作牽引繩。3.1.2牽引繩安全系數(shù)校驗

規(guī)程規(guī)定[13]導引繩、牽引繩的安全系數(shù)均不得小于3。有重要不停電跨越時增加0.5；對纖維材質的導引繩安全系數(shù)應適當增大，一般應大于4。

按架線區(qū)段計算索具牽引力，取其最大值,去除索具的抗拉力,計算出安全系數(shù)，其數(shù)值應符合規(guī)程規(guī)定，如果不符合應進行調整。

架線區(qū)段展放導線牽引繩的牽引力按式（2）計算[13]式中，PH為牽引機牽引力，kN；TH為張力機的出口張力，kN；ε為滑車綜合阻力系數(shù)，可取 1.012～1.015；n為施工區(qū)段內導線過放線滑車次數(shù)；m為同時展放的子導線根數(shù)；hi為第i檔懸點高差，m，牽引機端鐵塔懸點高于張力機端時取正值，反之取負值。

式（2）中張力機的出口張力TH的計算方法：在放線區(qū)段的各個檔距中，使用放線弧垂模板或計算軟件，確定控制檔內的控制點，控制點對導線放線弧垂應有一定的安全距離[2]，由它計算出張力機出口張力。

控制檔的水平張力以圖9為例進行計算[14]。圖9中的1～2號塔間是某放線區(qū)段的控制檔，檔內導線對控制點N的安全距離是h2。

圖9 控制檔放線張力計算示意圖

控制點N上方導線對應的弧垂fn按式（3）計算

式中，fn為導線對應跨越物N點的弧垂，m；H1、H2分別為1號塔、2號塔的導線懸掛點標高，m；L為相鄰1號、2號兩塔間檔距,m；L1、L2分別為跨越物對1號塔、2號塔的水平距離，m。

由fn計算控制檔的水平張力Hi式中，Hi為控制檔的水平張力，N；w1為牽引繩單位長度重力，N/m。在放線區(qū)段內導線懸掛點高差不大時，可將控制檔的水平張力Hi作為張力機的出口張力TH。

3.2 三級導引繩計算

1）三導選型計算。其額定抗拉力應滿足式（5）[13]

式中，P3為三導的額定抗拉力。

選用現(xiàn)有的□15mm導引繩，其額定抗拉力為165kN，大于105kN。

2）三導安全系數(shù)校驗，計算方法與3.1.2小節(jié)相同。

3.3 二級導引繩計算

1）二級導引引繩選型計算。其額定抗拉力應滿足式（6）

式中，P2為二導的額定抗拉力。

選用常用的Φ10mm迪尼瑪繩，其額定抗拉力為92kN，大于44.3kN。

2）二導安全系數(shù)校驗，計算方法與3.1.2小節(jié)相同。

3.4 初級導引繩計算

1）初級導引繩選型計算。其額定抗拉力應滿足式（7）

式中，P1為一級導引繩的額定抗拉力。選用公司現(xiàn)有的Φ4迪尼瑪繩，其額定抗拉力16.6kN，大于3kN。

2）初導安全系數(shù)校驗，計算方法與3.1.2小節(jié)相同。

3）選用的一、二、三級導引繩和牽引繩型號及參數(shù)見表7。

表7 導引繩主要性能參數(shù)

4 結論

在以往超高壓輸電線路張力架線施工中，導引繩一般采用人力展放，對施工沿線地表環(huán)境會造成一定的影響，在特高壓線路架線施工中采用飛行器懸空展放導引繩技術，不僅環(huán)保好、工效高，同時大大降低了施工損青的賠償費用，有顯著的社會效益和經濟效益，尤其在農田多、山區(qū)樹多、跨越物多的環(huán)境中效益更為明顯。

目前能用于展放導引繩的飛行器類型較多，有遙控直升飛機、遙控飛艇、動力傘、輕型直升飛機和直升飛機等，它們各有特點，可適應于生產力發(fā)展的不同階段。通過近幾年對飛行器施工技術、施工工藝的深入研究，又經過施工實踐的驗證，認為我國目前選用動力傘展放導引繩性價比高，在經濟技術上比較合理，可以廣泛推廣使用。

[1]郭鋒剛.特高壓線路施工雙線循環(huán)式索道運輸技術[J].電網與清潔能源,2010,26(10):14-18.

[2]龔有軍,林婉欣.超、特高壓輸電線路高頻參數(shù)計算方法[J].南方電網技術,2009,3(1):12-15.

[3]王磊.特高壓、超高壓輸電線路多分裂導線施工技術[J].電網與清潔能源,2010,26(8):18-23.

[4]饒宏,黃瑩,黎小林,等.±800kV特高壓直流輸電標準體系及主設備標準的探討 [J].南方電網技術,2010,4(1):167-170.

[5]印永華.特高壓大電網發(fā)展規(guī)劃研究[J].電網與清潔能源,2009,25(10):1-3.

[6]繆謙,江明.特高壓工程塔式起重機組塔施工技術及裝備的研究與應用[J].南方電網技術,2010,4(5):102-105.

[7]鄧允征.搖臂抱桿組塔技術在1000kV特高壓雙回路鋼管塔施工中的應用[J].電網與清潔能源,2009,25(9):16-22.

[8]鄧允征,田子恒.1000kV特高壓線路八分裂導線張力放線施工技術[J].電網與清潔能源,2009,25(3):26-31.

[9]李軍,彭謙,卞鵬,等.特高壓輸電線不平衡度分析及換位方式研究[J].電力科學與工程,2010,26(9):31-35.

[10]路遙,鄔雄,張小武.交流特高壓輸電線路線下電場強度改善措施研究[J].電網與清潔能源,2008,24(2):9-14.

[11]向秋風,吳志偉,吳海燕.并補CSR特高壓線路靜態(tài)穩(wěn)定受限的機理分析[J].電力科學與工程,2007,23(4):4-6.

[12]國家電網公司.Q／GDW154—20061000kV架空送電線路張力架線施工工藝導則[S].北京：中國電力出版社，2006.

[13]國家電網公司.Q／GDW153—20061000kV架空送電線路施工及驗收規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2006.

[14]李博之.高壓架空輸電線路施工技術手冊[M].北京：中國電力出版社，1997.

Application of Pilot Rope Laying by Powered-Umbrella in EHV Transmission Line Construction

HOU Cong-jun
（Shaanxi Power Transmission&Transformation Engineering Company,Xi′an 710014,Shaanxi Province,China）

The pilot rope is generally laid by manpower during transmission line stringing and this method may cause damagesto the farmland and ground environment.The environment-friendly flying machine used for the pilot rope laying for the HV transmission line stringing,however,has sufficient comprehensive benefits.There are many kinds of flying machines used for the pilot rope laying,each of which has its own characteristics.Focusing on the study of construction techniques and workmanship for the pilot rope laying by different flying machines,this paper summarizes and analyzes many construction practices,and concludes that using the powered umbrella for pilot rope laying is both technically and economically reasonable.

tensioning stringing;powered-umbrella;pilot rope laying;EHV;line construction

在輸電線路張力架線施工中，導引繩一般使用人力展放，對農田和地表環(huán)境造成一定的影響，特高壓線路架線施工采用環(huán)保型的飛行器展放導引繩技術，有很好的綜合效益。能用于展放導引繩的飛行器類型比較多，而且各有特點，通過對飛行器展放導引繩施工技術、施工工藝的深入研究，匯總分析多家的施工實踐，結果表明，目前選用動力傘展放導引繩在經濟技術上比較合理。

張力放線；動力傘；展放導引繩；特高壓；線路施工

1674-3814（2011）08-0027-07

2011-01-10。

侯從軍（1975—），男，本科，工程師，從事輸電線路施工技術工作。

（編輯 董小兵）