连续倾斜档架线施工计算探讨
连续倾斜档架线施工计算探讨
[摘要]目前常用的连续倾斜档计算方法适于手工计算，计算过程较复杂，计算精度不高。针对这些不足，本文提出了一种适合计算机处理的计算方法，解决了连续倾斜档紧线时各档线的水平应力和观测弧垂、安装悬垂线夹时的移印距离的计算问题。本方法计算准确，适用性强，易于推广使用。
[关键词]连续倾斜档；架线施工；弧垂
Research of Construction Calculation of Continuous
Slant Span Lines
HUANG Jun-jie
(Three Gorges University, Y ichang 443002, China )
[Abstract] The common calculational method of continuous slant span lines is fit for manual calculation, which has complicated process and low accuracy. This article gives a new method which is suitable for computer calculation. The horizontal stress of respective spans, observational sag and clamp displace adjustment can be calculated by this method, which can give accurate result. In addition, it is easy to spread the use of it.
[Keywords] continuous slant span lines; stringing construction; sag
0、引言
连续倾斜档又称连续上下山，是在山区架线时经常遇到的一种情况。架线施工时，是将导线和地线悬挂在滑车中，施工完毕后，移设到悬垂线夹内。当导线在滑车中时，如不考虑滑车的摩擦力，滑车两侧出口的导线张力必定相等；而两侧导线悬垂角不一样使其水平张力不同，因此滑车将产生偏斜。架线观测弧垂应按导线在滑车中的弧垂值观测，这与设计弧垂值是不同的。在安装悬垂线夹时，要计算调整距离安装。这样才能在安装悬垂线夹后，各档水平应力相同，弧垂与设计值一致。
连续倾斜档架线施工的应力、弧垂和线夹调整距离计算较复杂，参考文献[1]给出的计算方法涉及的公式较多，把各档间弧垂最低点的高差作为计算应力的初始条件，而该值在计算之前是未知的，要从断面图上量取获得近似结果。因此，该方法适合手工计算。本文介绍一种适用于计算机编程求解的计算方法，采用悬链线公式，计算原理简单，准确度高。
1、应力和弧垂计算
1．1 导线在滑车中时的应力计算
架线施工完毕后，连续倾斜档中各档导线的水平应力相同，导线在线夹工况下的总线长为：
24
[(1
L
E
σ
=-
∑
（1）其中，L－线夹工况下的总线长，m；
σ－线夹工况下导线水平应力，N/mm2；
1
γ－导线自重比载，N/(m·mm2)；
E－导线弹性模量，N/mm2；
i
l－第i档线档距，m；
i
h－第i档线高差，m。
导线在滑车中线长的计算方法与公式（1）类似，只是由于各档线的水平应力不相同，总线长公式变为：
24[(1i l
L E
σγ'=
-
∑（2）
其中，L '－滑车工况下的总线长，m ； i σ－滑车工况下导线水平应力，N/mm 2
；
对于连续倾斜档耐张段，导线在滑车中的总线长与在线夹中的总线长应相等，即L L '=。
如图1所示，记第i 档导线左右两端导线的轴向应力为Ai σ和Bi σ，如果忽略滑车对导线的摩擦力，滑车两侧导线的应力相等，即：
(1)B i Ai σσ-=或(1)Bi A i σσ+= （3）
图1、滑车工况下档端导线应力图
第i 档的Ai σ和Bi σ可用该档的水平应力i σ来表示，即
111
(
)222i i
Ai i i
i i
i
l h ch arcsh
l sh
γσσσγσγσ=-
（4.1）
111
(
)
222i i
Bi i i
i i
i
l h ch arcsh
l sh
γσσσγσγσ=+ （4.2）
取第1档导线滑车工况下的水平应力初
值为线夹工况下的水平应力，即10σσ=，代入式（4.2）中计算出1B σ。由式（3）可知，21A B σσ=。此时，在式（4.1）中取i ＝2，可解出2σ。但由于式（4.1）为非线性方程，包括双曲、反双曲函数，手工求解过程繁琐，因此我们采用计算机编程求解，具体求解方法是牛顿迭代法。设
111
()(
)
222i i
i i i
i i
i
Ai
l h f ch arcsh
l sh
γσσσγσγσσ=-- （5） 则迭代公式为：
1()()
n n i i i i f f σσσσ+=-
' （6）
选择合适的迭代初值，代入式（6）进行迭代，直到10.0001n n i i σσ+-<时，迭代结束，获得i σ的值。由于i σ与0σ相差不会太大，因此将0σ作为i σ的迭代初值可避免因初值选择不合适迭代不收敛的情况，迭代
过程将迅速收敛。
用牛顿迭代法解出2σ后，代入式（4.2）
求得2B σ，也就是3A σ的值，再利用式（4.1）
迭代获得3σ。依此类推，可求出滑车工况
下的全部水平应力i σ，代入式（2）中求出总线长L '。如L '与式（1）求得的L 不相等，
说明第1档线的应力1σ选择不合适，应修正。由线长公式分析可知线长随水平应力增大而减小，因此如L L '>，应增大1σ的值；
反之则应减小1σ的值，然后再重复上述过程，求出全部i σ。当L L '=时，对应的i σ就是滑车工况下各档水平应力值。 1．2 弧垂计算
架空线在滑车中紧线时，各档线的弧垂测控值为：
2
18c o s i i i i
l f γσ?=
（8） 其中，i ?－第i 档线的高差角，°。
2、悬垂线夹的调整距离
各档线长的调整量为：
i i i L L L '?=- （9）
其中，i L '－第i 档线在滑车工况下的线长，m ；
i L －第i 档线在线夹工况下的线长，m ；
当i L ?为正值时，表示应减少线长；反之则应增加线长。
以第1档小号侧杆塔为1号杆塔，则第
i 号杆塔上安装悬垂线夹时的移印距离为：
12i i S L L L ?=?+?++? (10)
式中，当i S ?为正值时，表示移印方向为自画印点向杆塔小号侧偏移；当i S ?为负值时，表示移印方向为自画印点向杆塔大号侧偏移。应注意的是，画印点指的是直线杆塔横担中心下垂线与架空线的交点。
把以上过程编制成计算机程序，只要输入各档的高差和档距，及架空线相关数据，就可迅速获得施工所需的计算结果。
3、工程实例
由于宜昌地区地形多为山区，因此三峡
电站的出线架设施工过程中，出现连续倾斜档的情况较多。
某条三峡出线为500kV 交流输电线路，导线采用4×LGJ －400／50钢芯铝绞线，导线自重比载29.297×10-3N/(m ·mm 2)，弹性模量69000N/mm 2
，其中一个耐张段为连续上山档，根据施工时的气温，该耐张段架空线水平安装应力的设计要求值为59.9
N/mm 2
。耐张段各档档距、高差如表1所示。
采用计算机程序计算的各线档的紧线弧垂测控值以及安装悬垂线夹的移印距离如表2所示。
放线作业采用张力放线，这一过程与
一般耐张段的施工相同，不再赘述。在紧线作业中，弧垂调整分为初调、细调和精调。首先，紧线侧使用绞磨进行牵引，弧垂观测人员在观测档对弛度进行观测，直至弧垂基本达到表2所列的设计值时，通知紧线人员停止牵引。依次将同相的四根导线调好后，至此初调完成。其次，挂上葫芦进行弧垂的再调整，弧垂观测人员继续对弛度进行观测，直至弧垂准确地达到设计值时，通知紧线人员停止牵引，依次将同相的四根导线调好后，至此细调完成。第三，弧垂观测人员
由紧线段的档端向紧线端逐基对弧垂进行观测，弧垂观测人员先观测后档（面向紧线方向）将同相四根导线调平，然后将四根导线绑牢；再观测前档，通知前方塔位调整人员把前档导线调平，然后再检查后档导线是否变化，当两档导线都调平后，在本档内的直线塔上从挂线孔用垂球吊下后，找出四线中心，即为画印点。观测人员移至下一基塔进行同样操作，直至紧线塔，至此精调工作
完成。第四，根据表2的计算出的移印距离
在导线上画出移印点，即悬垂线夹安装位置。全部悬垂线夹安装位置确定以后，就可进行附件安装和把导线移至线夹中。
施工完成后，对弧垂进行复测，满足设计要求；对悬垂绝缘子串检查，没有发现倾斜现象，这说明本方法的计算结果是符合施工要求的。
表1、某线路耐张段各档档距、高差
i 1 2 3 4 5 l i (m) 272 179 338 115 899 h i (m) 75 43 88.2 16.1 124.3
表2、计算结果
i 1 2 3 4 5 i σ 53.18 55.41 56.85 59.89 60.53
f i (m) 5.29 2.18 7.61 0.82 49.36
i S ?(m) 0.079 0.1 0.157 0.157 0
4、结论与展望
随着电力事业的发展，对超高压架空送电线路的施工水平、施工方法和精度也提出了更高的要求。采用本文所述方法计算连续上下山时的弧垂和线夹安装位置，易于用计算机实现，计算准确、合理，适用性强。
本方法的计算结果是基于滑轮两侧出口处的导线应力相等得出的，一般满足实际施工的要求。但是如果要考虑滑轮的摩擦力，就应对以上公式进行修正。
参考文献
[1]张殿生,电力工程高压送电线路设计手册（第二版）,中国电力出版设,2003.1.
三峡大学青年基金项目，基金号：KJA0315
作者简介：
黄俊杰（1976-）男，湖北沙市人，讲师，硕士，主要从事输电线路方向的教学和科研工作。
通讯地址：
三峡大学机械与材料学院，443002
电话：139********