特高壓直流線路大截面鋼芯鋁絞線的應用

目前，中國廣泛的運營經驗的供電線路中最大導線截面為720mm2。自特高壓直流工程投入大規(guī)模建設以來,為了能夠有效降低線損、導線表面場強、無線電干擾和可聽噪聲,同時降低電網工程投資和運行成本,提高能源輸送效率,設計首次采用了900/45mm2大截面導線,而±800kV溪浙線則采用了鋼芯截面更大的六分裂90075mm2大截面導線。表1為上述導線的參數對比,圖1為900/75導線的剖面圖。900/75mm2導線對施工的主要影響是:(1)鋁股截面大。鋁股分為4層,且壓接后鋁管伸長量大,對壓接工藝的要求比普通導線要高。(2)鋁股受力比重大。鋁股受力占到額定拉斷力的63%。這對架線施工中對導線的保護要求更高。1兩種方案的主要放線參數的比較目前,六分裂導線可采取的架線方案有“一牽六”、“一牽四+一牽二”、“2×一牽三”、“二牽六”,經過各方多年的理論論證及實踐檢驗,送變電企業(yè)普遍采用的是“一牽六”及“一牽四+一牽二”方案,下面就上述兩種方案的主要放線參數進行比較。1.1主牽引機的選擇—“一牽六”方案(1)牽引繩的綜合破斷力式中QP———牽引繩的綜合破斷力,N;m———同時牽放子導線的根數;TP———被牽放導線的保證計算拉斷力,N。一牽六時,取m=6;根據導線參數,取Tp=235.80kN,則:主牽引機的額定牽引力式中P———主牽引機的額定牽引力,N;KP———選擇主牽引機額定牽引力的系數,KP=0.2~0.3,根據具體的地形地貌條件選用相應的系數。(3)垂直荷載按垂直檔距=900m考慮,單個滑車垂直荷載GP=n1sW=6×900×3.105×9.8/1000=164.32(kN)1.2主牽引機的選擇式中QP———牽引繩的綜合破斷力,N;m———同時牽放子導線的根數;TP———被牽放導線的保證計算拉斷力,N。“一牽四+一牽二”時,考慮最大工況取m=4;根據導線參數,取Tp=235.80kN,則:(2)主牽引機的額定牽引力式中P———主牽引機的額定牽引力,N;KP———選擇主牽引機額定牽引力的系數,KP=0.2~0.3,根據具體的地形地貌條件選用相應的系數。“一牽四+一牽二”時,考慮最大工況取m=4;考慮丘陵架線,取KP=0.25;根據導線參數,取TP=235.80kN,則:(3)垂直荷載:按垂直檔距=900m考慮,單個滑車垂直荷載GP=n1sW=4×900×3.105×9.8/1000=109.54(kN)1.3放線方案不同由表2可見,“一牽六”方案采用1套牽張系統(tǒng),設備使用量少,滑車懸掛、牽引繩展放等工作量少。但需要380kN牽引機,牽引繩、走板、滑車等主要配套設備規(guī)格較大、投入成本較高、后續(xù)利用率低,且僅適用于平地段。而“一牽四+一牽二”的方案雖然采用2套牽引系統(tǒng),需懸掛2組滑車,展放2根牽引繩,但施工工藝成熟度和安全性能上都要好于“一牽六”方案,且主要工器具及設備都能使用常規(guī)的型號,同時能適用各種地形。并且,通過1000kV特高壓交流試驗示范工程、±800kV特高壓直流輸電示范工程等多個特高壓工程的實踐證明,“2×一牽四”和“一牽四+一牽二”等1+1式同步張力展放的架線方案對于多分裂導線的放線施工是完全可行并且高效的,且施工安全也能夠得到充分保障。所以經過上述計算分析,確定6×900/75mm2大截面導線的展放優(yōu)先沿用“一牽四+一牽二”的施工方案。2重要工作和設備的選擇2.1加強型牽引繩根據以上計算所得牽引繩的綜合破斷力,選用□28防捻鋼絲繩(加強型)作為一牽四主牽引繩,其破斷力為592kN,自重3.012kg/m,滿足計算條件。選用□22防捻鋼絲繩作為一牽二牽引繩,其破斷力為290kN,滿足計算條件。2.2導線輪槽底直徑主張力機的額定制動張力式中T———主張力機單導線額定制動張力,N;考慮丘陵架線,取KT=0.15;根據導線參數,取TP=235.8kN,則:另外主張力機的導線輪槽底直徑應滿足:式中D———張力機的導線輪槽底直徑,mm;d———被展放的導線直徑,mm。根據導線參數,取d=40.6mm,則:考慮到導線換盤時網套要通過張力輪,故槽底直徑不小于1600mm為宜。根據以上條件,8t二線張力機的制動張力及槽底輪徑均能夠滿足要求,其參數見表3?？梢?所定制張力機所有參數均滿足以上計算所得出的條件。2.3導線放線滑車依照《放線滑輪基本要求、檢驗規(guī)定及測試方法》的要求:槽底直徑≥20×d導線外徑=20×40.6=812mm根據架線方案,選用槽底直徑φ900mm、外徑φ1040mm尼龍掛膠,額定荷載為150kN的五輪(三輪)導線放線滑車,樣式如圖2所示。2.4材質導線卡線器主要用在緊線和臨時錨線,所以,卡線器的額定載荷必須考慮緊線張力。為了減輕重量,卡線器采用鋁合金材質。根據設計,900/75mm2截面導線緊線張力約6t,考慮一定過牽引系數,選用KLQ80大截面導線卡線器,其夾持面半徑20.3mm,鉗口長度365mm,鉗口圓弧槽包角105°,鉗口兩端喇叭口40mm,鉗口寬度42.5mm,均滿足900/75mm2大截面導線參數要求,樣式如圖3所示。2.5網套結構及特點根據900/75mm2導線的直徑(40.6mm),要求網套夾持導線的長度不得少于導線直徑的30倍,即網套長度不小于1218mm。另外網套的內徑也應與導線直徑相適應,選用SLW-7型網套,該網套額定負荷為70kN,適用導線直徑為φ38~φ42mm,自重4.4kg。主要的結構及特點:三股繩編織結構、二段式壓接環(huán)以及圓股鋼絲繩的牽引環(huán),樣式如圖4所示。另外,在導線與網套連接時,將導線端部鋸成階梯狀,每層導線長度差50mm左右,如圖5所示。從而改善網套連接器的端部受力狀態(tài),避免端部因局部應力集中而造成網套斷裂。2.6牽接式走板的設計根據“一牽二+一牽四”施工方案,選用與φ1040放線滑車相配合的一牽四及一牽二走板,該走板采用“兩段鉸接式”設計,同以往“一段式”走板相比較,該走板在過滑車時貼服性更好,能夠有效減小滑車的擺動幅度。樣式如圖6所示。3耐張線夾“倒壓”及接頭管“順壓”的工藝導線截面大、壓接鋁管直徑大、長度大及壓接后鋁管伸長量大等諸多不利因素導致大截面導線壓接管在壓接后會形成較為嚴重的松股現象,如圖7所示。為了避免松股現象,按照《大截面導線壓接工藝導則》(Q/GDW571-2010)要求進行壓接施工,其與《架空送電線路導線及避雷線液壓施工工藝規(guī)程》(SDJ226)的不同之處在于,規(guī)定了耐張線夾鋁管的壓接順序采用“倒壓”,接續(xù)管鋁管的壓接順序采用“順壓”?！绊槈骸笔窍鄬τ谠簤阂?guī)程中直線接續(xù)管鋁管的壓接方向而言,指直線接續(xù)管鋁管的壓接順序是從牽引場側管口開始,逐模施壓至同側不壓區(qū)標記點,隔過“不壓區(qū)”后,再從另一側不壓區(qū)標記點順序壓接至張力場側管口(見圖8)?！暗箟骸笔窍鄬τ谠簤阂?guī)程耐張線夾鋁管的壓接方向而言,指耐張線夾鋁管的壓接順序是從導線側管口開始,逐模施壓至同側不壓區(qū)標記點,隔過“不壓區(qū)”后,再從鋼錨側不壓區(qū)標記點順序壓接至鋼錨側管口,如圖9所示。按照耐張線夾“倒壓”及接續(xù)管“順壓”工藝對耐張線夾及接續(xù)管進行壓接時其中有個關鍵問題是根據耐張線夾及接續(xù)管的壓接后鋁管的伸長量在壓接開始時對耐張線夾及接續(xù)管進行預偏。耐張線夾的預偏量應為壓后整個鋁管的伸長量,接續(xù)管的伸長量應為一側壓接區(qū)壓接后的伸長量(即總伸長量一半)。其伸長量同壓接機噸位、搭模長度及壓接管表面潤滑度有關。通過綜合比較及實踐操作,最后確定預偏值,耐張管一般取50mm,接續(xù)管一般取45mm。4現場實施4.1大輪徑二代張力機以往展放630mm2或720mm2導線所常用的張力機輪徑為1500mm,但隨著導線截面和直徑的增大,1500mm的張力輪徑已無法滿足900mm2導線的曲率半徑要求,極易產生散股并對導線產生損傷(如圖10所示),現場采用了輪徑為1700mm的大輪徑二線張力機,該張力機能有效保證900mm2截面導線的曲率半徑,使得導線在通過張力機時不受損傷。4.2牽引同步性配合“一牽二+一牽四”由于采用2套牽引系統(tǒng),如圖11所示,其中□28牽引繩負責“一牽四”,常規(guī)的□22牽引繩負責“一牽二”,2套牽引系統(tǒng)的牽引同步性的配合尤為重要,需要注意一下幾點:(1)為了后續(xù)緊線及弛度觀測時各子導線的初伸長相同,兩套牽引系統(tǒng)必須要同步施工;(2)為了避免兩套走板同時過滑車時對鐵塔沖擊過大,可控制兩走板之間相差30~50m左右;(3)在過轉角塔時,因走板通過后放線滑車會下沉,為了避免2套系統(tǒng)的放線滑車相碰,應讓轉角外側的走板先通過。4.3輪與三輪滑車懸掛點間距如圖12所示,2套系統(tǒng)的放線滑車是獨立懸掛的,為了避免放線過程中因擺動而相碰撞,五輪與三輪滑車的懸掛點間距應大于2m。需要特別注意的是,由于滑車之間是獨立懸掛,懸掛的高度不可避免會產生誤差,為了確保子導線間的弧垂精確一致,在緊線之前要利用手扳葫蘆將同相兩滑車的高差調平。4.4耐張管展放張力如圖13所示,該直線接續(xù)管采用了大截面導線“順壓”壓接工藝,管口處導線鋁股緊密整齊,有效解決了900mm2截面導線壓接松股的問題,而耐張管在采用“倒壓”工藝后,管口處也沒有出現散股。并且經具有相關資質的檢測單位試驗,導線在采用新工藝壓接后握著力同樣能夠滿足設計及規(guī)范要求。需要說明的是,由于展放過程中導線本身受力旋轉,使得接續(xù)管后部(即張力場側)的鋁股被收緊了,這也是導線經張力展放后對比接續(xù)管兩側,張力場側的松股現象往往要比牽引場側有明顯好轉的原因。所以“順壓”的壓接方向應統(tǒng)一為由牽引場側向張力場側逐模施壓,以進一步消除順壓出口處的散股現象。4.5提起“五輪滑車”,設設3、5、6號線表1如圖14所示,附件安裝最重要的工序是提線,采用三付二線提線器配合6t手扳葫蘆同時提線,其中2付負責提起五輪滑車中的1、2、3、4號線,而另1付則負責提起三輪滑車中的5、6號線。施工前應特別注意檢查提線器線爪內的橡皮墊塊有無缺損,該橡皮墊在提線過程中對導線起到非常重要的保護作用,如缺損,鐵制線爪極易對鋁股產生無法修復的損傷。5大截面導線的放線施工“一牽四+一牽二”同步張力展放的架線方案對于多分裂導線的放線施工是完全可行并且高效的,且施工安全也能夠得到充分保障。目前廣大送變電企業(yè)普遍使用的大輪徑張力機、放線滑車、牽引繩、卡線器等關鍵工器具能夠適配6×JL/G2A-900/75大截面導線“一牽四+一牽二”的放線施工方案,且通用性較高,可以適用于1000mm2截面的導線施工,提高了資源的共享和利用率,提供了更多更廣的應用空間。通過6×JL/G2A-900/75大截面導線的架線施工,