一种输电线路工程施工弧垂观测方法

摘要

一种输电线路工程施工弧垂观测方法，建立紧线状态下张力控制弧垂的力学模型，各杆塔处的架空线受力按下列各式进行计算；根据拟紧线区段，确定观测档，布置紧线场，计算出观测档设计弧垂对应的紧线端测张力装置显示的张力值，启动绞磨，观察测张力装置，控制弧垂。本发明一种输电线路工程施工弧垂观测方法，从张力、应力与弧垂之间的关系出发，将张力引入到架空线紧线施工中，使得控制线路应力更加简单、直接；同时解决了在高山等特殊地区架空线路塔上、塔下观测不到弧垂的难题。

说明书

技术领域

本发明一种输电线路工程施工弧垂观测方法，涉及输电线路监测领域。

背景技术

传统观测架空输电线路导、地线弧垂常用的方法，一般有异常法、等长法、角度法及 平视法四种。一般优先选用等长法或异常法。当受到客观条件限制不能采用等长法或异常 法时，可选用角度法。只有不能使用上述三种方法时，才采用平视法。在观测弧垂之前， 应参阅线路平断面图，了解地形及弧垂的等情况，结合实际情况选择适当的弧垂观测方法， 并根据线路杆塔位明细表，以及按降温法计入初伸长的导线弧垂曲线(该曲线按不同温度 给出对应代表档距的弧垂值)等技术资料，计算出相应的观测数据，最后观测弧垂(观测 弧垂时的实测温度应满足代表导线周围空气的温度)。

1)、等长法观测弧垂：

等长法又称平行四边形法，是最常用的观测弧垂方法。在条件许可时，应优先选用等 长法。具体操作方法：在观测档相邻两杆塔上，由架空线悬挂点各向下量取距离弧垂f绑 扎弧垂板或在测站端画印记后设置罗盘仪，然后在观测端的弧垂板直接用目视观测，或者 用罗盘仪观测；在上述量距离f时,可根据紧线当天的气温预估一个气温值，以此气温条 件选择f，如果气温变化时，应重新绑扎弧垂板；观测弧垂时，使两弧垂板上平面的连线 与架空线最低点相切，即达到设计要求。

2)、异长法观测弧垂：

当观测档的架空线悬挂点间高差较大时，为了保证视线切点靠近弧垂最低点，可采用 异常法观测弧垂。具体操作步骤：观测档两端弧垂板绑扎位置不等高进行弧垂观测，其他 同等长法。

3)、角度法观测弧垂：

角度法观测弧垂的优点是：对于大档距，用目视观测架空线切点比较模糊，用经纬仪 比较清晰，观测比较准确。用等长法、异常法观测弧垂往往需要作业人员登杆观测，角度 法可直接在地面观测，比较安全方便。角度法观测弧垂，由于经纬仪的摆放位置的不同， 分为三种情况：档端角度法、档外角度法以及档端角度法。具体操作步骤：确定经纬仪位 置，并复核与观测档架空线悬挂点间的高差；计算在不同温度下的弧垂观测角；调整紧线 弧垂，使架空线的轴线与经纬仪的视线相切；架空线挂线后应立即作一次检查，将观测结 果填入弧垂记录表。

4)、平视法观测弧垂：

平视法观测弧垂时角度法观测弧垂的一种特殊形式。两者的相同点都是用经纬仪观测 弧垂，但前者的观测角为0°，而后者的观测角为与弧垂相适应的某特定角度。在架空线 施工中，应优先选择等长法、异常法及角度法观测弧垂。若上述三种方法实施有困难或者 不允许时，可选用平视法观测弧垂。平视法一般适用于下述条件：特殊地形，架空线弧垂 较大，弧垂值为杆塔高度的两倍以上时；利用角度法往往由于视线切点距悬挂点过近，不 能确保弧垂质量时。

传统的弧垂观测方法的缺陷有三个：

(1)：在面对高山丛林等特殊地区架空线路塔上、塔下观测不到弧垂的，对于架空线 运行应力的安全性带来了挑战，传统方法不再适用。

(2)：传统的弧垂观测方法的本质是直接观测弧垂这是直接观测弧垂这一间接参数， 而弧垂观测的本质是实现线路运行应力的设计值，那么传统的方法观测的弧垂在转换到应 力时已经与设计应力值存在了误差，

(3)：传统的方法对于技术人员是较为辛苦的，在角度法不适合的情况下，技术人员 需要爬上杆塔观测弧垂，如果没有合适的位置会造成较大的误差，同时对于技术人员也会 有一定的安全隐患。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种输电线路工程施工弧垂观测方法，从张力、应力与 弧垂之间的关系出发，将张力引入到架空线紧线施工中，使得控制线路应力更加简单、直 接；同时解决了在高山等特殊地区架空线路塔上、塔下观测不到弧垂的难题。

本发明所采用的技术方案是：

一种输电线路工程施工弧垂观测方法，建立紧线状态下张力控制弧垂的力学模型， 各杆塔处的架空线受力按下列各式进行计算：

T₁＝T₀+wh₀

F₁＝εT₁＝ε(T₀+wh₀)

T₂＝εF₁+wh₁＝ε²(T₀+wh₀)+wh₁  (1)

.

.

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T_e＝T_n+wh_n＝εⁿ(T₀+wh₀)+ε^n-1wh₁+…wh_n

式中h_n——第n档架空线悬点高差(m),当紧线侧的悬挂点较高时，h_n取正，反之取负， 当两侧悬点等高时取0；

w——架空线的单位长度质量，N/m；

ε——架空线与滑车的综合阻力系数，(1.012-1.015)；

n——观测档到紧线端滑车数量；

T_e——紧线端牵引设备牵引力，N；

T_n——第n档放线滑车入口处的牵引力，N；

F_n——第n档放线滑车出口处的牵引力，N；

若各档的高差悬殊不大时，可取其平均高差，故可简化为：

$T_e={ϵ}^n{T}_0+w\frac{\underset{i=0}{\overset{n}{\Sigma }}{h}_i}{n}\frac{ϵ({ϵ}^n-1)}{ϵ-1}---\left(2\right);$

根据拟紧线区段，确定观测档，布置紧线场，通过公式(1)或者公式(2)计算出观 测档设计弧垂对应的紧线端测张力装置显示的张力值，启动绞磨，观察测张力装置，控制 弧垂。

所述测张力装置包括拉力传感器，拉力传感器接入到架空线紧线状态的线路中，通过其张 力值的变化，来控制紧线过程中的张力，进而控制线路弧垂。

所述拉力传感器接入到紧线施工的线夹与绞磨钢绳之间。

本发明一种输电线路工程施工弧垂观测方法，从张力、应力与弧垂之间的关系出发， 将张力引入到架空线紧线施工中，即将测张力装置接入到紧线施工的线夹与绞磨钢绳之 间，通过其张力值的变化来控制紧线过程中的张力，进而控制线路弧垂。使得控制线路应 力更加简单、直接，同时解决了在高山等特殊地区架空线路塔上、塔下观测不到弧垂的难 题。

附图说明

图1是本发明张力控制弧垂的效果图；

其中：1-绞磨，2-拉力传感器，3-余线，4-滑轮，5-观测档。“→”表示紧线方向。

图2是本发明紧线状态下张力控制弧垂的力学模型图。

具体实施方式

一种输电线路工程施工弧垂观测方法，

1)、在架空线路工程中，架空线路弧垂与应力、张力的关系一般由下面两个公式来体 现：

$f=\frac{{\mathrm{gl}}^2}{8\sigma };f=\frac{{\mathrm{\gamma l}}^2}{8T}---\left(1\right)$

其中f为弧垂，l为档距，g为导、地线比载，σ为应力，γ为单位长度导、地线的自重， 为水平张力，根据公式可将弧垂转换为张力。

2)、拉力传感器2的工作原理是：利用弹性元件的弹性变形、或应变反映与其所受外 力构成一定的比例关系而制成的测力元件。根据其特点，将拉力传感器2接入到架空线紧 线状态的线路中，通过其张力值的变化来控制紧线过程中的张力，进而控制线路弧垂。根 据线长与弧垂的关系可知，微小线长的变化即可引起较大弧垂的变化，因此可将拉力传感 器2接入到紧线施工的线夹与绞磨钢绳之间。这样设计可以保证在弧垂观测过程中拉力传 感器2始终在工作人员观测范围内。

3)、张力控制弧垂的具体思路如图1所示：根据拟紧线区段选择出观测档5，将拉力 传感器2接入到紧线施工的线夹与绞磨钢绳之间，建立由绞磨1、拉力传感器2、绞磨钢 绳以及线夹组成的牵引系统，将线夹连接余线3，启动绞磨1，缓慢收紧绞磨钢绳，观测 档导、地线通过滑轮4缓慢提升，观测拉力传感器2显示数据，控制弧垂到达设计值。

4)、测力装置控制观测档设计应力的理论公式：

基于实际输电线路工程拟紧线区段的紧线工况，考虑各档距和悬点高差悬殊比较大， 且考虑放线滑车摩擦系数的影响，建立紧线状态下张力控制弧垂的力学模型，各杆塔处的 架空线受力按下列各式进行计算：

T₁＝T₀+wh₀

F₁＝εT₁＝ε(T₀+wh₀)

T₂＝εF₁+wh₁＝ε²(T₀+wh₀)+wh₁  (2)

.

.

.

T_e＝T_n+wh_n＝εⁿ(T₀+wh₀)+ε^n-1wh₁+…wh_n

式中h_n——第n档架空线悬点高差(m)，当紧线侧的悬挂点较高时，h_n取正，反之取负， 当两侧悬点等高时取0；

w——架空线的单位长度质量，N/m；

ε——架空线与滑车的综合阻力系数，(1.012-1.015)；

n——观测档到紧线端滑车数量；

T₀——观测档水平张力，N；

T_e——紧线端牵引设备牵引力，N；

T_n——第n档放线滑车入口处的牵引力，N；

F_n——第n档放线滑车出口处的牵引力，N；

若各档的高差悬殊不大时，可取其平均高差，故可简化为：

$T_e={ϵ}^n{T}_0+w\frac{\underset{i=0}{\overset{n}{\Sigma }}{h}_i}{n}\frac{ϵ({ϵ}^n-1)}{ϵ-1}---\left(3\right)$

5)、操作方法：根据拟紧线区段确定观测档，布置紧线场，通过公式(2)或者公式(3) 计算出观测档设计弧垂对应的紧线端测力装置应显示的张力值，启动绞磨1，观察测力装 置，由公式(2)或公式(3)，拉力传感器2显示的张力值可以控制观测档水平张力，通 过公式(1)，观测档水平张力可以控制观测档弧垂。

应用实例：

有一拟紧线段，观测档距紧线段经过6基杆塔，每基杆塔悬挂一个放线滑车，观测档 设计张力为15000N，导线悬点高差h₀…h₆分别是55m、43m、46m、43m、42m、51m、高差 导线单位长度的重量w＝14.6N/m，导线与滑车的摩阻系数ε＝1.014，借助公 式(2)计算紧线端操控的张力值：

T_e＝1.014⁶×(15000+14.6×55)+1.014⁵×14.6×43+1.014⁴×14.6×46+1.014³×14.6×43 +1.014²×14.6×42+1.014¹×14.6×51＝20815.7N

借助公式(3)计算紧线端操控的张力值：

$T_e={1.014}^6\times 15000+14.6\times \frac{240}{6}\times \frac{1.014({1.014}^6-1)}{1.014-1}=20729.8N.$

通过实例计算可知，由于公式(2)计算起来较为复杂，若输电线路拟紧线区段各档 的高差悬殊不大时，可直接用公式(3)即可满足工程需求。