呂寶生

(江蘇省送變電公司，南京　210028)

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耐張塔地面錨線繩長(zhǎng)度確定及錨固位置分析

呂寶生

(江蘇省送變電公司，南京210028)

摘要：針對(duì)在緊線場(chǎng)地面錨線情況下，錨線繩過短或位置錯(cuò)誤將改變導(dǎo)線線型，造成導(dǎo)線在錨線點(diǎn)層間磨損和塑性變形的問題，介紹地面錨線繩長(zhǎng)度最小值的計(jì)算方法，分析在錨線繩長(zhǎng)度一定時(shí)，導(dǎo)線上的錨固位置，通過工程實(shí)例，驗(yàn)證了該方法的合理性，建議在輸電線路工程中推廣使用。

關(guān)鍵詞：地面錨線繩；長(zhǎng)度；錨固位置；線型

目前，張力放線牽張段長(zhǎng)度基本按照耐張段進(jìn)行選擇。展放的導(dǎo)線在牽、張場(chǎng)進(jìn)行地面錨固，中間耐張塔采用平衡或半平衡掛線，牽張場(chǎng)的耐張塔一般選擇掛后盡頭。但是，當(dāng)中間耐張塔因地形原因無(wú)法緊線時(shí)，則需在牽張場(chǎng)的耐張塔上進(jìn)行緊線。在牽張場(chǎng)耐張塔上緊線時(shí)，地面的錨線繩會(huì)隨著導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)，錨線繩的長(zhǎng)度會(huì)影響導(dǎo)線的線型，同時(shí)附加給導(dǎo)線集中荷載。為了不改變導(dǎo)線線型，保證導(dǎo)線結(jié)構(gòu)不受損傷，需要合理選擇錨線繩的長(zhǎng)度及其在導(dǎo)線上錨固點(diǎn)的位置。通過軌跡方程分析，確定所需最短的錨線繩，同時(shí)分析在不同錨線繩長(zhǎng)度下，在導(dǎo)線上的錨固位置。

1耐張塔緊線換位施工方法簡(jiǎn)述

耐張段內(nèi)一側(cè)導(dǎo)線已掛好，另一側(cè)導(dǎo)線錨于地面，該側(cè)需要進(jìn)行緊線操作，見圖1，具體施工步驟：絕緣子吊裝。絕緣子串末端串接緊線滑車組，滑車組另一端連接緊線器，置于地面。導(dǎo)線劃印。將滑車組與導(dǎo)線連接，啟動(dòng)絞磨，當(dāng)導(dǎo)線弧垂達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，停止?fàn)恳呖杖藛T用劃印繩標(biāo)記位置。割線壓接。將導(dǎo)線重新松至地面，比量劃印繩，計(jì)算斷線位置，切割導(dǎo)線后壓接。掛線。重新將滑車組與導(dǎo)線連接，連接點(diǎn)與耐張管距離不宜過長(zhǎng)，一般控制在2～3 m。

圖1　緊線施工方法

啟動(dòng)機(jī)動(dòng)絞磨，高空掛線。緊線順序。對(duì)于四分裂導(dǎo)線，先緊①④號(hào)線，后緊②③號(hào)線。拆除工器具。掛線結(jié)束，緩慢松出滑車組牽引繩，然后拆除滑車組和錨線工具。

若在上述施工過程中，地面錨線繩偏短，就會(huì)

出現(xiàn)圖2的現(xiàn)象。由于錨線繩的約束，改變了導(dǎo)線原拋物線軌跡，相當(dāng)于在導(dǎo)線上作用一個(gè)集中荷載。如果再短些，引起線型改變的折角越明顯，對(duì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的損傷也更嚴(yán)重，同時(shí)增加了導(dǎo)線的使用張力，嚴(yán)重的情況會(huì)使得導(dǎo)線張力超過牽引時(shí)所產(chǎn)生的張力。為了消除這些不安全因素，確定錨線繩長(zhǎng)度和錨固位置尤為重要。

圖2　導(dǎo)線線型狀態(tài)

2錨線繩錨固模型及極值證明

2.1數(shù)學(xué)模型

為確定錨線繩長(zhǎng)度，需要根據(jù)工程實(shí)體建立數(shù)學(xué)模型。以導(dǎo)線最低點(diǎn)作為原點(diǎn)，建立二維坐標(biāo)系，如圖3，A點(diǎn)為導(dǎo)線懸掛點(diǎn)，C點(diǎn)為導(dǎo)線上的錨固點(diǎn)，B點(diǎn)為地面錨固點(diǎn)。

圖3　拋物線法二維坐標(biāo)系

根據(jù)實(shí)際情況，各點(diǎn)坐標(biāo)定義如下：

在該坐標(biāo)線下，導(dǎo)線線型按拋物線計(jì)算[1]，則有

(1)

(2)

2.2定理證明

錨線繩長(zhǎng)度方程求解極值較為復(fù)雜，需要進(jìn)行變換處理。所以，需要證明如下定理。

(2)若x=x0點(diǎn)處f(x) 不可導(dǎo)，f′(x0)不存在，但仍滿足f′(x)在x=x0處兩側(cè)符號(hào)相反。F(x)在x=x0的去心鄰域內(nèi)可導(dǎo)，但在x=x0處不可導(dǎo)。

3錨線繩相關(guān)參數(shù)計(jì)算及分析

3.1最短錨線繩計(jì)算

當(dāng)u′(x)=0，u″(x)>0時(shí)，u(x)有極小值。

該一元三次方程，可以通過Excle表中單變量求解功能計(jì)算x0，從而確定u(x)最小值，進(jìn)一步確定出f(x0)和C點(diǎn)位置(x0，y0)。這樣就計(jì)算出錨線繩的最小值和在導(dǎo)線上的錨固位置。

3.2單變量求解[2]

單變量求解是解決假定一個(gè)公式要取的某一結(jié)果值，其中變量的引用單元格應(yīng)取值為多少的問題。

在Office Excel中根據(jù)所提供的目標(biāo)值，將引用單元格的值不斷調(diào)整，直至達(dá)到所需要求的公式的目標(biāo)值時(shí)，變量的值才確定。

用單變量求解的具體操作步驟如下：

a. 選定包含想產(chǎn)生特定數(shù)值的公式的目標(biāo)單元格。

b. Excel 2000/2003選擇“工具”菜單中的“單變量求解”命令；Excel 2007/2010選擇“數(shù)據(jù)”-“假設(shè)分析”-“單變量求解”，會(huì)出現(xiàn)“單變量求解”對(duì)話框。此時(shí)，“目標(biāo)單元格”框中含有的剛才選定的單元格。

c. 在“目標(biāo)值”框中輸入想要的解。

d. 在“可變單元格”框中輸入變化的單位格地址。

e. 單擊“確定”按鈕，計(jì)算出結(jié)果。

3.3錨線位置分析

錨線繩長(zhǎng)度不得小于上述計(jì)算的最小值，否則在緊線過程中，就會(huì)增加導(dǎo)線荷載。錨線繩過長(zhǎng)，也不適用，一是會(huì)受地形(河流、魚塘、上坡等)影響，無(wú)法錨線，二是掛線后，拆除錨線工具，需要出線的距離遠(yuǎn)。一般選在錨線繩長(zhǎng)度比最小值長(zhǎng)3～5 m。

對(duì)于平原丘陵地區(qū)的短耐張段，檔距分別為l1，…，lk，…，ln，懸掛點(diǎn)高差角分別為φ1，…，φk…，φn，其中控制檔為k檔。

導(dǎo)線弧垂增大，與耐張段內(nèi)導(dǎo)線線長(zhǎng)變化量之間的關(guān)系式，

(3)

計(jì)算出除緊線檔外，導(dǎo)線需要調(diào)整長(zhǎng)度L2、緊線檔所需導(dǎo)線長(zhǎng)度L3以及錨固點(diǎn)和懸掛點(diǎn)之間的距離L1，這樣就可以確定導(dǎo)線錨固點(diǎn)的具體位置。

4工程實(shí)例

某500 kV輸電線路工程，導(dǎo)線采用4×JL/LB1A-630/45型式，地面錨線點(diǎn)位置距離鐵塔中心30 m，緊線時(shí)溫度為20 ℃，該溫度下N26-N27和N27-N28導(dǎo)線弧垂分別為9.759 m和9.708 m，水平張力38.759 kN。緊線前，觀測(cè)檔N26-N27導(dǎo)線弧垂為19.580 m，上相導(dǎo)線掛點(diǎn)距離地面55.5 m，橫擔(dān)寬度2.2 m(由鐵塔參數(shù)確定)。在該種情況下，確定錨線繩的長(zhǎng)度和錨固點(diǎn)位置，具體見表1、表2。

表1導(dǎo)線參數(shù)

導(dǎo)線型號(hào)直徑/mm截面面積/mm2單位質(zhì)量/(kg·m-1)計(jì)算拉斷力/kN最大使用張力/kN平均運(yùn)行張力/kNJL/LB1A-630/4533.60666.552.06141.2655650635316

表2N24-N28桿塔明細(xì)表

樁號(hào)塔型基面高程檔距/m水平轉(zhuǎn)角備注N24SJT16-336.1N25SZT26C-395.6N26SZT26C-456.1N27SZT26C-395.5N28SJT16-275.2381372387386左0°16'36″后盡頭N26-N27觀測(cè)檔右1°30'37″前盡頭

4.1各點(diǎn)坐標(biāo)值的確定

4.2錨線繩最小長(zhǎng)度計(jì)算

將各參數(shù)代入下式中，

4.3錨線繩長(zhǎng)度確定及錨固位置

通過2點(diǎn)間距離公式，可以計(jì)算出錨固點(diǎn)和懸掛點(diǎn)之間的距離L1分別為49.259 m和16.523 m。

根據(jù)線長(zhǎng)調(diào)整公式，該耐張段內(nèi)N24-N27之間導(dǎo)線調(diào)整長(zhǎng)度L2為6.169 m。同時(shí)，按照線長(zhǎng)公式，N27-N28所需導(dǎo)線長(zhǎng)度L3為386.846 m。

從N27懸垂線夾中心向錨固點(diǎn)量取導(dǎo)線長(zhǎng)度L3-L2-L1，即是錨線繩的錨固位置邊界，見圖4。通過實(shí)際運(yùn)算，導(dǎo)線錨固點(diǎn)的范圍在331.418～364.154 m。

圖4　調(diào)整示意(單位：m)

5結(jié)束語(yǔ)

通過計(jì)算錨線繩最小長(zhǎng)度，確定錨線繩的合理長(zhǎng)度，對(duì)錨固位置進(jìn)行分析，選擇理想錨固位置，使得導(dǎo)線在緊線過程中，不受錨線繩集中荷載的影響，具有現(xiàn)實(shí)意義，施工中應(yīng)認(rèn)真對(duì)待錨線繩長(zhǎng)度問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]李博之.高壓架空輸電線路架線施工(第二版)[M].2版.北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[2]趙增敏，秦笑舒.excle 2007實(shí)用教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

本文責(zé)任編輯：丁力

Analysis of Ground Anchor Rope and Determine Length of Anchor Position

Lv Baosheng

(Jiangsu Power Transmission and Transformation Corporation,Nanjing 210028,China)

Abstract:In a tight line ground anchor line and anchor rope too short or position errors will change wire line,causing the wire between the anchor line layer wear and plastic deformation.In order to eliminate the effect,this paper introduces a ground anchor rope length minimum value calculation method and the length of anchor rope, wire anchor position analysis.Through the engineering example,the rationality of the method is verified,and it is suggested that the application of the transmission line project.

Key words:ground anchor rope;length;anchoring position;linear

收稿日期：2015-12-26

作者簡(jiǎn)介：呂寶生(1981-)，男，工程師，主要從事輸電線路施工技術(shù)與管理工作。

中圖分類號(hào)：TM863

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1001-9898(2016)03-0057-03