刍议220kV输电线路工程

所属栏目:电力论文 发布日期:2010-08-24 16:49 热度:

  摘要:随城市建设的加快发展,在城市内和郊区的架空高压输电线路也越来越多,文中主要阐述了220KV输电线路工程中的问题。
  关键词:输电线路;工程;基础;杆塔;架线
  引言
  随城市建设的加快发展,在城市内和郊区的架空高压输电线路也越来越多,近年来,由于我国的高压电缆制造技术逐渐成熟,采用高压电缆入地的方式已经被越来越多的城市采用,城市规模不断扩大,城市用电负荷的不断增长,高压电缆将作为城市主干输电线路。高压输电线路作为电网的重要组成部分,如何保证施工质量及进度,是其施工工作的重点。
  一、高压输电线路的基础
  基础即杆塔埋入地下的部分,其作用是保证在运行中不发生下沉或受到外力的作用时,发生倾倒或变形。施工质量的好坏,关系到高压输电线路的安全运行。因此,保证基础施工质量非常重要,在现场施工的工作中,以必要的技术手段加以控制,用保证施工图设计所要求达到的质量来要求。混凝土和普通钢筋混凝土浇制基础,是高压输电线路上常用的基础,宜于用线路附近具有砂、石、水源充足的地段。其中转角塔,由于上拔力较大,故宜选用混凝土基础,这种基础体积大、重量大、抗上拔力大,比较稳固,有时为了节省混凝土用量可采用钢筋混凝基础。
  1.1岩石施工
  对于塔位周围岩石进行调查,是否与设计查勘的情况是有差异,如有很大差异应通知设计单位作出设计变更。其次是在岩石打孔插筋、灌注砂浆、浇制承台。岩石的类型I类,即未经风化或轻微风化的岩石,轻风化的岩石仅有轻微风化裂缝,色泽较未风化者呈暗淡,没有发生明显的物理和化学变化,成整体埋藏于覆盖层中,用锤难以劈开,用钢钎打孔时,有回弹现象,且其声音响亮而无杂音,掏出孔中碎末呈粉状。此类岩石有花岗岩,坚实的斑岩、安山岩、玄武岩、胶结密实的砂岩,坚密的石灰岩、大理岩。Ⅱ类,轻风化岩石。Ⅲ类,中等风化岩石。Ⅳ类,轻重风化岩石。南方多数地区岩石以石灰岩为主,亦有花岗岩、大理岩等。
  1.2岩石开挖
  不论采用何种方法,均应保证岩石结构的整体性不受破坏。钻孔内的石粉、浮土及孔壁松散的活舌,应清理干净。锚筋安装尺寸位置应反复核对,正确无误且加I临时固定后浇灌,砂浆要压标号分层浇撑密实,并按现场浇制混凝土的要求养护。
  由于南方水资源比较丰富,地下水位较北方地区要高些,开挖底面低于地下水位的基础时,地下水会不断渗入坑内,该地下水如不及时排走或降低地下水位,不但使基础开挖困难,还可能造成坑壁坍塌,使施工无法进行。基坑的排水,可分为明排水法和暗排水法。明排水法是在基坑开挖过程中,在坑底设置集水井,由人力、手压水泵或机动水泵将水排至坑外。涌水量接近或大于10m3/h,应用机动水泵,其排水量一般应为基坑涌水量的1.5~2倍。明排水量基坑的开挖,过去常用挡土板法,现在采用铁沉箱法,混凝土护筒法及混凝土沉井法。暗排水法常用井点排水法,即在基坑的周围埋设深于坑底的井点滤水管或管井,以总管连接抽水,使地下水位降低。选择轻型井点水喷射泵,适于一般的线路基础施工用。
  不管采用何种方法都是使基坑水位下降或基坑无水。而现实的220kV输电线路和基础施工,此类型的情况只能是基坑基本无水,基坑面由于仍有少量渗透水,从而使基础底面与基坑连接部分,混凝土与泥水共存,导致这部分混凝土的抗压强度降低,影响整个基础的抗压强度。解决这一问题简单而有效的方法是,基坑底面均匀布置一层大小基本相同的片石,使片面与泥土面接触,而新浇混凝土又与片石咬合,保证新浇混凝土无泥水混合物介入,从而保证混凝土的抗压强度与基础上部的统一,达到设计强度要求。某工程220kV变电站220kV出线工程,A线17号、21号基础上拔腿均采用此法处理。A线为单回路,架空地线为GJ-50,架空导线为LGJ-300/25,A线从1999年8月带电运行至今,17号、21号基础均无发生下崩或变形,从实践来看采用此法处理有渗水基坑的混凝土抗压强度是有效的。
  输电线路的杆塔及拉线基础,应能使杆塔在各种受力情况下不倾覆、下陷和上拔。钢筋混凝土电杆直接将杆腿埋入地下,铁塔则借助于混凝土的基础和底脚来固定。杆塔基础坑回填土夯实程度,按杆塔基础型式的不同而不同。预制铁塔基础,拉线预制基础,铁塔金属基础和不带拉线的电杆基础,因本身轻而体积又小,是土壤承担大部分上拔力,因此这些基础的回填必须夯实,其夯实程度应达到原状土密度的80%以上。现场浇制的铁塔基础和拉线基础,体积大重量大,很大部分上拔力由基础自重承担,而土壤仅承担较少的抵抗力,所以,土壤的夯实要求达到原状土密实度的70%以上。对于重力或基础及带拉线的电杆基础,基础回填土可不夯实,但应分层填实,其原因是基础的抵抗力基本由基础本身承担。
  二、高压输电线路杆塔施工
  高压输电线路杆塔按受力特点可分为直线和耐张型。杆塔选择是否适当,对于送电线路建设速度和经济性,供电可靠性以及维修的方便性等影响都很大,合理选择杆塔型式、结构,是杆塔(设计)工程重要的一环。平地、丘陵及便于运输和施工的地区,应优先采用钢筋混凝土杆和预应力混凝土杆。目前预应力混凝土杆已逐步代替普通钢筋混凝土杆。考虑运输和施工的实际困难,出线走廊受限制的地区、大跨越或重直档距大时,可采用铁塔。220kV及以上的高压输电线路,穿越农田耕作区时,应尽量少用带拉线的直线型铁塔,以减少对农田耕作的影响。杆塔的高度,杆塔下横担的下弦边到地面的垂直距离,称为杆塔的呼称高。杆塔的总高度等于呼称高度加上等线间的垂直距离和避雷线在架高度。杆塔组立是高压输电线路施工中一个重要的环节,目前我国在220kV输电线路杆塔组立方式,主要有整体组立,分解组立。钢筋混凝土杆的特点是单件重量大,杆身之间多用焊接,且又是平面结构,沿线路方向稳定性差,因此钢筋混凝土杆的组立大部分在地面组装好,然后利用抱杆整体拉起即整体组立。整体组立的拉杆有人字抱杆,带拉线单抱杆,门型固定抱杆原多用木杆,随着起立杆塔重量和高度的增加,又逐渐被组合式铝合金抱杆和钢抱杆所替代。整体组立混凝土杆要使用牵引机械,使用牵引绳、磨绳、制动绳、吊绳临时拉线等许多绳索,还使用许多地锚和滑车、滑车组。因此了解和分析杆塔在整体组立过程中各部分的受力情况,并根据各部分的最大受力选用既轻便又有足够安全系数的工具。
  由于钢筋混凝土杆不得有过大挠度,混凝土杆在组立中,杆端伸出部分以及杆身两支点间的跨距也都有一个极限,超过这个极限值,杆身将产生裂缝以至损坏,因此要进行施工吊点设计,以保证钢筋混凝土杆在整体组立过程中任何部分不超过裂缝弯矩值。
  影响杆塔强度的因素主要有制选杆塔所用的材料、杆塔的受力形式及杆塔的结构形式。输电线路在长期的运行中,杆塔作为导线和避雷线的支持物,必须能承受一定的荷载,且其变形必须在一定允许的范围之内,即杆塔必须满足一定的强度和刚度要求。环形截面的构件较其它构件,具有各方向承载能力相等,节省材料,便于采用离心机制造以提高质量等优点,离心法浇制的混凝土强度比振捣法浇制的可提高30%。因此,在输电线路中广泛采用环形截面的钢筋混凝土构件。这类构件分普通和预应力两种。预应力构件浇注前,将钢筋施行张拉,待混凝土凝固后撤出张力,这时钢筋回缩而混凝土必须阻止其回缩,因而混凝土受一个预应压力。当构件承戴而受拉时,这种预压力可部分或全部抵消受拉时应力而不致产生裂缝。裂缝的危害在于使钢筋表面与潮湿空气中的氧接触,发生锈蚀,影响电杆寿命。
  三、高压输电线路架线施工
  高压输电线路工程其架线施工包括架线前的准备工作、放线导地线连接、弛度观测、紧线及附件安装。架线施工,从展放方法来讲,分为拖地展放、张力展放。拖地展放线盘处不需制动,线拖在地面行进的方法,此法不用专用设备,比较简单,但导线的磨损较为严重,劳动效率低,放线需大量的人工,在山区放线质量难保证。张力放线,即使用牵张机械使导地线始终保持一定的张力,保持对交叉物始终有一定安全距离的展放方法。它能保证导地线展放质量,效率较高,但机械笨重和费用昂贵。张力放线导线等均不落地,因而有效地防止了线材磨损,提高了施工质量。
  对放线滑车轮径的选择,滑车的轮径偏大些好,这样磨损系数小,导线在该处所受的弯曲应力也较小,但过大又增加重量,一般以不小于10倍导线的直径为佳。轮槽的槽径与导线直径应匹配,小导线影响不大,对于大导线或大压档处,应特别强调要做到这一点,否则导线会被挤伤或压偏,对LGJ-240以上大导线或压接管过滑车处,用小轮径滑轮不能满足要求时,可用双轮以上放线滑车,将滑车包络角减小。
  放线过程中,要仔细检查导线,不得有金钩、磨损、断股情况。如单股损伤不超过直径的一半,钢心铝线和其它导线不超过导电部分的5%,可将棱角、毛刺修光处理。在一个补修金具的有效长度内,当钢心铝线出现钢心断股或铝部分损伤面积超过25%,单金属绞线损伤面积超过25%,连续损伤虽在允许修补范围之内,而损伤长度已超过一个补修金具所能补修的长度,或金钩、破股已使钢心或内层线股形成无法修复的永久变形者,都须切断重接。导线在连接前应检查两端线头的扭绞方向、规格是否相同,不同方向扭绞、不同规格的线,禁止在档中连接,连接按操作工艺进行。
  输电线路紧线工作需在基础混凝土强度达到设计值的100%,杆塔结构组装完整,螺栓已紧固的情况下进行,在耐张塔受张力方向的反向侧,必须打好临时拉线,以防止杆塔受力过大或塔身变形、横担产生位移,影响弛度观测。临时拉线与地面夹角一般不宜大于45°,其所能承受的张力值,应符合设计规定。在安装曲线的计算过程中,其应力是通过状态求取的,而状态中只考虑了弹性变形,实际上金属绞线并非完全弹性体,在张力作用下产生弹性伸长外,还将产生塑性伸长和蠕变伸长,这两部分伸长是永久性变形,统称为塑蠕伸长,工程称之为初伸长。补偿初伸长最常用的方法就是在安装紧线时适当减小弧垂,则待初伸长伸展出来后,弧垂增大而恰达到设计弧垂。输电线路一般采用恒定降温法进行初伸长补偿。采用减小弧垂法或恒定降温法进行初伸长补偿,其实质都是安装紧线的弧垂。在施工紧线过程中,导线在悬垂线夹处用滑车悬挂进行弧垂观测时,各档观测弧垂都是按滑车处无摩擦力计算的。实际输电线路架线时,由于滑车上作用荷载不同,以及滑车本身转动的摩擦系数不同,致使各杆塔上的滑车具有不同的摩擦力。特别当线路翻越高山或紧线段内档数较多时,由于摩擦力的影响,往往使紧线端张力与挂线端张力相差悬殊。虽然在观测弧垂过程中,采用反复紧、松的办法,力求各观测档的弧垂相互一致,但仍难使全部紧线档的弧垂、应力达到平衡。因此,架线安装完毕后经常出现档间或线间弧垂不一致,以及悬垂绝缘子串偏离中垂位置的现象。
  当这种偏差超过施工验收过程中允许值时,就需对导线弧垂进行调整,“导线、避雷线的弧垂误差应不大于+5%、-2.5%,但正误差最大不大于500mm”。输电线路施工紧线时,由于挂线滑轮距挂线孔有一定距离,再加以导线下垂、耐张绝缘子串重量较大等原因,不能拉直,这就需要将耐张绝缘串提的超过挂线孔后,才能将耐张绝缘子串末端的连接金具安装在挂线孔上。因此,就引起了导线应力的增加,此时导线所承受的拉应力即过牵引应力,过牵引应力与档距的大小、耐张段的长度有关。弧立档的过牵引应力比较严重,弧立档的档距愈小,过牵引应力就愈大,严重时会造成拉断导线或危及杆塔、横担强度,所以必须对过牵引应力进行计算,以防止施工事故的发生。在一般输电线路上,紧线施工是将钢丝绳与线夹卡在耐张线夹处,这种施工方法优点是简单、方便,缺点是耐张绝缘子串没有受到拉力,挂线时靠操作人员拼起绝缘子串将末端连接金具安装在挂线孔上,绝缘子串不可能很直,因此,过牵引时所需过牵引长度较长,一般约需过牵引长度为150~200mm。
  四、输电线路检修施工
  高压输电线路根据巡视、检测、试验所发现的问题,进行旨在消除缺陷、提高设备完好水平,预防事故,保证线路安全运行而开展的工作,即检修施工。
  由于自然灾害,如地震、冰雹、暴风等外力破坏。如采石放炮崩断导线、偷盗线路器材造成送电线路倒塔、断线金具或绝缘子脱落等停电事故,需要尽快进行检修施工。事故抢修施工,由于时间紧迫,来不及设计的,也应在抢修施工完成后,补有关变动的工程图纸,交运行部门管理存档。对于在停电的输电线路上工作,除了遵照一般线路施工应遵守的安全措施外,由于线路已直接与变电站的开关相连,线路随时有来电的可能。输电线路停电检修施工,必须使用第一种工作票,严格执行有关送电线路停电工作的规定。线路停电操作由地区调度值班员通知有关变电站执行。检修施工人员在施工开始之前先与调度联系,取得作业许可。
  然后在待检查施工线路上进行验电,经验明线路上确无电压,即可在线路施工点两端各挂一组短路接地线。输电线路短接地线必须符合:接地必须使用软铜线,截面不小于25mm,以保证在短路电,流短路时不至烧断,接地线的接地端用金属棒做临时接地,直径应不小于10mm,打入地中深率不小于0.6mm。利用铁塔或混凝土杆塔横担接地时,允许各相分别接地,但必须保证杆塔与接地线连接部分接触良好。
  5、结语
  输电线路检修施工工作结束后,必须查明所有参加线路检修施工的工作人员及材料工具等确认已全部从杆塔、导线及绝缘子上撤下,然后才能拆除接地线,拆除接地线后,即认为线路已有电,检修施工人员不得再登上杆塔在导线安全距离范围内做任何工作。在清点接地线组数无误并按有关规定交接后,即可向调度汇报,联系恢复送电,完成输电线路检修施工任务。

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