邵楚雯

（上海電力設(shè)計院有限公司，上海 200001）

隨著城市建設(shè)工作的持續(xù)推進，各地電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度越來越快，城市建設(shè)規(guī)模呈現(xiàn)逐年增加的趨勢。為滿足城市發(fā)展需求，應(yīng)明確電網(wǎng)建設(shè)是城市發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如何優(yōu)化城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、規(guī)范架空線路施工標準，成為城市電力企業(yè)的關(guān)注重點。在深入此方面內(nèi)容的研究中發(fā)現(xiàn)，電力產(chǎn)業(yè)對國民經(jīng)濟、社會的發(fā)展具有十分重要的意義。從整體層面分析，高壓輸電線路的重要性不言而喻[1]。因此，如何保證高壓架空輸電線路的規(guī)范化施工，使其在高壓線上長期運行顯得尤為重要。高壓架空輸電線路是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要組成部分，其施工精度和安全性對于整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。傳統(tǒng)的輸電線路施工方法存在測量精度低、施工效率不高、安全性難以保障等問題，難以滿足現(xiàn)代輸電線路工程建設(shè)的需要。隨著電網(wǎng)建設(shè)的飛速發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)超、特高壓架空輸電線路的施工技術(shù)也變得越來越成熟。220 kV、330 kV、500 kV、750 kV 等超高壓輸電線路已經(jīng)逐漸成為我國各省市電網(wǎng)的主流網(wǎng)架，而1 000 kV、800 kV 等特高壓輸電線路也開始在市場投運[2]。為確保建設(shè)的輸電工程在電力市場內(nèi)發(fā)揮預(yù)期的作用，在此次研究中引進三維數(shù)字化技術(shù)，提出了一種基于三維數(shù)字化技術(shù)的高壓架空輸電線路施工方法，推動區(qū)域電力產(chǎn)業(yè)與地方經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展，解決傳統(tǒng)施工方法存在的問題，提高施工的精度、效率和安全性。

1 基于三維數(shù)字化技術(shù)的架空輸電線路基礎(chǔ)模型構(gòu)建

在具體開展高壓架空輸電線路施工前，結(jié)合三維數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建架空輸電線路基礎(chǔ)模型。在架空線路中，通常采用鍍鋁鋼絲、帶鋼芯的鋁絞線，而地線通常采用鍍鋁鋼絲。從外觀上看，它的橫斷面為多個圓形，表面并不平滑[3]。在三維場景中，以實體為基礎(chǔ)建立導線，會導致模型的數(shù)據(jù)量增大，加重計算機的運算負擔。基于三維數(shù)字化技術(shù)建立線纜模型時僅通過線纜的外徑來反映線纜的端點和弧垂，而不必考慮線纜的剖面構(gòu)造。圖1 為導地線橫截面模型結(jié)構(gòu)，A 表示導電線芯，B 表示絕緣層，C 表示接地線，D 表示填充材料，E 表示包帶。

圖1 導地線橫截面模型結(jié)構(gòu)

利用懸鏈線公式，對圖1 中的導線橫截面模型進行計算，公式為

式中：y為模型中某一結(jié)構(gòu)節(jié)點在三維空間中的縱坐標；x為模型中某一結(jié)構(gòu)節(jié)點在三維空間中的橫坐標；a為構(gòu)造曲線的頂點到橫軸的距離；cosh 為雙曲余弦函數(shù)。

在提取導線模型的過程中，通過與公式相結(jié)合的方式排除了外部因素，從而獲得導線的幾何特征[4]。按照上述邏輯，完成對絕緣子串、桿塔等其他基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計。在建立桿塔模型時，應(yīng)當分析桿塔外形結(jié)構(gòu)特點。桿塔由若干根長短不一的桿件組成。它的三維模型是由幾條具有不同特性的直線構(gòu)成。在具體工程項目中，通過插接、節(jié)點或法蘭等方式進行連接。

2 高壓架空輸電線路弧垂調(diào)整與施工區(qū)段張力場選擇

在完成對架空輸電線路基礎(chǔ)模型的構(gòu)建后，對其開展具體施工。在進行對緊線段的調(diào)整時，應(yīng)先控制其應(yīng)力，在此基礎(chǔ)上提出一種調(diào)整應(yīng)力狀態(tài)的方法，并合理布局弧垂觀測點的位置。觀測點的選擇應(yīng)具有一定的代表性，應(yīng)可以俯瞰全圖[5]。在已有線位校正的鄰近區(qū)域，可選擇一座較大的塔樓作為觀測點。在進行緊線施工時，需測量緊線延長段，將電纜垂弧降至合理區(qū)間，并有效補償電纜伸出段，以保證弧垂?jié)M足設(shè)計要求。

在選取施工斷面的拉力長度和張力場時，應(yīng)充分考慮各種影響因素。影響架線區(qū)段高差的主要因素為布線品質(zhì)、架線條件及架線總體難度等。施工區(qū)段的劃分要按照有關(guān)的技術(shù)要求全面考慮所有的影響因素，經(jīng)過綜合的技術(shù)和經(jīng)濟分析確定具體的施工方式[6]。為了施工的順利開展，在鋪設(shè)電線之前先做好分隔工作。另外，要嚴格遵守有關(guān)的施工規(guī)定，確保牽引場的地形、面積符合有關(guān)要求。在地形對施工產(chǎn)生影響的情況下，可以使用轉(zhuǎn)向滑車進行其他安排。

3 輸電線路緊線施工

張力放線完成后應(yīng)立即進行緊線。緊線節(jié)段的選取應(yīng)與張力放線節(jié)段相聯(lián)系，并以之為參照。緊線操縱塔可圍繞牽張區(qū)被選擇性地布置在抗張力塔架上。對于多個耐張截面的拉索作業(yè)，應(yīng)結(jié)合具體的施工情況采取分段拉索的方法。在引線上升過程中，首先將具有耐張裝配的電線連接起來，且每邊都需要拆下錨線夾具；其次，采用動力絞車進行緊線作業(yè)，緊線時需施工人員人工調(diào)整線路；最后，在實施以上操作的過程中要采取相應(yīng)的保護對策，避免絕緣子和其他金屬結(jié)構(gòu)在運行過程中出現(xiàn)外部損壞。

緊線施工必須在確保相同的耐張段弧垂調(diào)整完畢、緊線線路的應(yīng)力狀態(tài)穩(wěn)定下來后進行。在高壓架空輸電線中，耐張塔樓上的畫印處理應(yīng)著重注意耐張轉(zhuǎn)角塔所選擇的劃線方式，要求與施工中使用的劃線方式一致。耐張轉(zhuǎn)角塔圖是一種常用的應(yīng)用于輸電線路緊線施工的畫印法，需用到的裝備主要是吹球機和特制的三角形平板，即將直角三角板的最短邊放入導線線路，保證橫擔掛孔中心部分與三角板的另一條直角邊完全吻合，最后沿著長直角邊方向進行子導線線路畫印工序。

4 實例應(yīng)用分析

4.1 工程概況

目前，電力建設(shè)與供給已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的重要組成部分。但是，由于我國一次能源與產(chǎn)業(yè)布局的不平衡性，使得電力系統(tǒng)建設(shè)必須進行長距離傳輸。現(xiàn)階段，我國西北地區(qū)已形成一批規(guī)模較大的火電基地和完善的水力發(fā)電基地，其中“西電東送”已成為我國電力運輸?shù)闹饕ǖ?。高壓架空輸電線路是各地電力經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵。為規(guī)范輸電線路的施工，在完成相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計后，以某大型高壓架空輸電線路工程項目為實例設(shè)計實例應(yīng)用實驗，測試設(shè)計的施工方法。

為規(guī)范工程項目的施工，排除施工中相關(guān)因素的影響，施工前分析項目的基本情況，相關(guān)內(nèi)容如表1 所示。

明確工程項目的基本情況后，使用設(shè)計的方法進行線路施工。施工中引進三維數(shù)字化技術(shù)進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在施工中的建模，采用航拍技術(shù)航拍架空輸電線，采集輸電線的圖像數(shù)據(jù)構(gòu)建3D 模型。根據(jù)模型中的展示內(nèi)容，進行線路施工路徑的設(shè)計。按照布置的方案進行線路弧垂調(diào)整，并通過張力放線、緊線處理完成設(shè)計施工技術(shù)在工程項目中的應(yīng)用。

考慮張力放線、緊線處理是輸電線路施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為確保施工的規(guī)范性，按照表2 的內(nèi)容進行施工所需設(shè)備的選型。

架空輸電線的施工屬于復雜的系統(tǒng)工程。施工前，要確保各類施工設(shè)備處于最佳工作狀態(tài)。在準備機具時，要合理配置放線，按照有關(guān)的施工技術(shù)要求，確保放線機具能夠相互配合。

4.2 施工效果分析

完成項目施工前的準備工作后，進行項目施工。對輸電線路緊線施工成果進行質(zhì)量驗收，結(jié)果如表3所示。

表3 高壓架空輸電線路緊線施工質(zhì)量驗收

從表3 的實驗結(jié)果可以看出，研究共選擇3 個指標進行線路施工的質(zhì)量驗收，驗收后3 個指標的實測結(jié)果均在標準范圍內(nèi)，說明設(shè)計的施工技術(shù)可以實現(xiàn)對高壓架空輸電線路的規(guī)范化施工，可確保工程項目施工后各項指標通過質(zhì)量驗收。

5 結(jié)語

架空輸電線路施工作為電網(wǎng)工程建設(shè)中的一個重要組成部分，在保障電力系統(tǒng)安全運行等方面發(fā)揮了不可代替的作用。為規(guī)范此類工程項目的施工，以三維數(shù)字化技術(shù)為支撐，通過構(gòu)建架空輸電線路基礎(chǔ)模型、線路弧垂調(diào)整與施工區(qū)段張力場選擇、張力放線與緊線施工，完成架空線路施工方案的設(shè)計與規(guī)劃。完成設(shè)計后，將此方案應(yīng)用到真實的輸電線路施工中，證明了所提方案在實際應(yīng)用中的可行性，可為類似工程或相關(guān)項目的施工積累經(jīng)驗和提供參考。