一种实用的带电跨越架方案

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摘要：跨越带电障碍是送电线路的建设中的难题，介绍了一种实用的带电跨越架方案，可以接解决送电线路跨越运行中的带电设备的建设困难。该方法的特点是在带电运行设备上方建立了保障安全距离的工作空间，可以保障线路建设中的安全，并具有施工方便、成本低的特点，具有很强的实用性。

关键词：带电跨越；送电线路；施工；方案

0 引言

随着我国生产、建设的快速发展，电力建设也不断进行，以保障发展对于电力能源的需求，从而导致大量的高电压等级输电线路的不断建设。在建设过程中，为了避免因新建线路导致的被跨越物停运，要求施工单位在保障原有设备正常带电运行的基础上，新建线路在跨越时能保障足够的安全性，这无疑提高了施工建设的难度。长期以来，建设人员一直在改进既有方法、研究新方法，以便更好的保障施工建设安全，并力求方法的简便性及经济性，本文介绍的带电跨越架方案，便是这样一种实用化的方案[1-4]。

1 带电跨越架方案简介

带电跨越架方案，其关键是通过在被穿越设备（线路）上方设置绝缘索桥，形成安全工作空间，从而达到既保护原有带电设备（线路）的正常运行，又可以顺利的进行新建线路的正常施工的目的。带电跨越架方案如图1所示，其绝缘索桥的结构及各部分如图2所示。

带电跨越架方案的特点：

1）适用范围广。绝缘索桥带电跨越架可用于跨越运行中的高压电力线、电气化铁路、高速公路等不便于搭设常规跨越架的区段施工；

2）安全可靠。绝缘索桥带电跨越架系统采用高强度绝缘材料加工，电气绝缘性能高，承载能力大，可以保障在多种事故情况下的施工安全；

3）便于施工。利用新建线路的铁塔作为支撑点，跨越施工过程不受地形等不利因素影响。部分降低了施工难度；

4）环境适应性好：由于采用了高强度绝缘材料加工的绝缘索桥，基本可以适应各种自然环境和恶劣气候条件的施工要求。

2 带电跨越架方案的检验工况

一种方案能否实施，首先要通过理论分析，考虑在施工过程中各种可能发生的状况，通过分析和试验检验，收集试验数据为绝缘索桥的安全性、适应性提供科学的理论依据，从而解决全带电跨越施工问题。

2.1 多种设定的工况

工况的设定是检验合理性、完全性的基础，为此，设定了各种不同工况，以保障该方案能够适用于各种情况。该方案试验前设定的工况包括：

（1）初级迪尼玛绳、导引绳在非跨越档断开；

（2）初级迪尼玛绳、导引绳在跨越档断开；

（3）牵引绳、走板在非跨越档断开，牵引绳落在绝缘索桥上；

（4）牵引绳、走板在非跨越档断开，导线落在绝缘索桥上；

（5）牵引绳、连接器在跨越档断开，牵引绳冲击绝缘索桥；

（6）导线连接网套在跨越档断开，单根导线冲击绝缘索桥；

图2 绝缘索桥结构及组成

（7）走板在跨越档张力场侧断开，牵引绳冲击绝缘索桥；

（8）走板在跨越档牵引场侧断开，导线、走板冲击绝缘索桥；

（9）走板在跨越档绝缘索桥上断开，导线走板牵引绳共同冲击绝缘索桥；

（10）附件安装时，瓷瓶、金具、导线自由下落，冲击绝缘索桥；

（11）横向风荷载对绝缘索桥的作用和受力分析；

（12）各种工况条件下，跨越塔绝缘索桥锚固点的强度校核；

2.2 多种工况下的分析依据

根据实际运行情况及建设经验，采取检验条件在合理的基础上力求严格的原则，设定了检验所用的假设条件:

（1）跨越档档距取550米。理由：一般的设计理念：在平地和丘陵较为重要的交叉跨越档（高压电力线、电气化铁路、高速公路等的跨越）档距在300~400M的范围内；一般山区的重要交叉跨越控制在500M以内为保证故障情况下我们分析结果的可靠性和通用性，所以我们把跨越档档距规定为：550米。

（2）根据施工线路瓷瓶串长度和500kV～1000kV对地距离汇总表以及跨越架对带电体最小安全距离表，导引绳、牵引绳的弛度可以调整范围是：

1000kV跨越500kV： 10530mm+10000mm-3600mm=16930mm

750kV跨越500kV： 8500mm+7000mm-3600mm=11900mm

500kV跨越500kV： 5000mm+6000mm-3600mm=8400mm

（3）故障情况下，初级迪尼玛绳与导引绳相比较以及牵引绳与导线相比较单位重量小，所以我们在讨论时取破坏性较大的导引绳或导线为研究对象。

（4）放线段长度：8000m；

（5）最大牵引力：一牵四时为90KN；一牵六时为132KN；一牵八时为176KN；

3 带电跨越架方案的理论分析

在确定了各种工况和分析依据的基础上，首先依据力求严格的原则，筛选出可能产生最大破坏力的工况，然后根据这些情况进一步进行分析。

3.1 最大破坏力工况的选择

A、工况（1）、（3）、（4）中取工况（4）导线动能对绝缘索桥冲击进行强度校核；

B、综合考虑：（2）、（5）、（6）、（7）、（8）、（9）中，工况（8）走板在牵引场侧断开时，导线和走板共同对绝缘索桥冲击的破坏最为严重，所以取此工况对索桥各部进行强度校核；

C、在工况（10）中：附件安装时，瓷瓶、金具、导线自由下落，冲击绝缘索桥时的冲击力计算；

D、在工况（11）中：选择极限风速的风荷载对绝缘索桥的作用力计算；

因此，在12种工况中，选择工况（4）、（8）、（10）、（11）种工况下作为条件，会同设计院或者从设计院取得跨越塔横担的相关数据、参数后，分别对跨越塔绝缘索桥锚固点进行强度校核。

3.2 几种选定工况条件下的研究对象

工况（4）涉及的研究对象为包括：导线的单位长度重量；导线的分裂次数；跨越档驰度和导线的控制张力；导线与绝缘索桥滚柱的垂直距离；导线势能转换动能后对绝缘索桥所造成的冲击；

工况（8）涉及的研究对象为包括：牵引机最大牵引力；跨越档导线、走板的重力；导线、走板与绝缘索桥滚柱的垂直距离；导线、走板下落动能对绝缘索桥所造成的冲击；导线、走板经过绝缘索桥滚柱滑落，对绝缘索桥的影响；导线连走板卡在绝缘索桥滚柱上，对索桥的冲击破坏；导线连走板下落反卷时与被跨越物的安全距离或破坏；

工况（11）涉及的研究对象为包括：正常牵引状态，导引绳、牵引绳、导线（下用DQX代替）控制张力；正常牵引状态，垂直DQX，风速8~10.8m/s(五级)，风荷载计算；非牵引状态，垂直DQX ，风速31m/s(设计极限风速)，风荷载计算；正常牵引状态，与DQX成45°角，风速8~10.8m/s，风荷载计算；非牵引状态，与DQX成45°角，风速31m/s (设计极限风速) ，风荷载计算；上述四种情况下，在风力作用下DQX偏离无风时位置的距离计算；上述四种情况下，绝缘索桥偏离无风时位置的距离计算；上述四种风荷载作用情况下， DQX断开，偏离或漂移出绝缘索桥保护范围的可能性探讨；在大风荷载作用情况下， DQX 和绝缘索桥舞动对于自身破坏的可能性探讨；

工况（12）涉及的研究对象为包括：绝缘索桥的地面固定绳索对索桥承力索的垂直压力计算；绝缘索桥承力索的控制张力、对跨越塔锚固点的垂直压力计算；导引绳失重对跨越塔绝缘索桥锚固点的冲击计算；牵引绳失重对跨越塔绝缘索桥锚固点的冲击计算；导线失重对跨越塔绝缘索桥锚固点的冲击计算；一侧瓷瓶、金具、导线下落对跨越塔绝缘索桥锚固点的冲击计算；导线、绝缘索桥在最大风速31m/s情况下，对跨越塔锚固点的垂直压力计算；

实际算例如下：以绝缘索桥在实际放线过程中，发生了最为严重走板断裂事故为例，此工况下牵引机的牵引力为最大，可以达到200KN。作为绝缘索桥承受此力的是两根索桥固定绳索，按照常规4.5倍安全系数、1.2倍不平衡系数、1.3倍冲击系数、总的安全系数等于7.02。

则两根索桥固定绳索对于线路中心夹角为30度；对地面夹角为45度；每根固定绳索所承受的实际拉力为200KN/2/cos30°/cos45°=163.3KN

那么就要求两根索桥固定绳索个破断力为：163.3× 7.02=1146.36KN

经过理论分析，通过选择合适的线径，可以保障所用材料在各种工况下的安全性。

4 带电跨越架方案的试验检验

在理论分析的基础上，该方案还进行了严格的试验检验，检验项目包括：

（1）绝缘索桥桥体的破坏性试验；

（2）承力索、索桥固定绳索的破断力试验；

（3）绝缘索桥承力索的张力控制范围；

（4）导引绳断裂对桥体的冲击试验；

（5）牵引绳断裂对桥体的冲击试验；

（6）单根导线断裂对桥体的冲击试验；

（7）走板破坏对桥体的冲击试验；

（8）测定各规格迪尼玛绳索在各种工况的绝缘强度。

检验中的承力索安全系数取值依据相关文献,安全标准依据文献[5][6]及相关规范，跨越设施安全系数确定为：

1) 承力索安全系数取正常工况取2.5倍、事故工况取1.5倍；

2) 绝缘索桥地面固定绳索正常工况取2.5倍、事故工况取1.5倍；

3) 地面固定绳索地锚正常工况取2.0倍、事故工况取1.5倍；

4) 跨越塔承力索固定钢绳、滑轮正常工况取3.0倍、事故工况取2.0倍；

5) 索桥滚柱与承力索连接滑车(端部)正常工况取3倍、事故工况取2倍；

6) 索桥滚柱与承力索连接滑车(中部)正常工况取3倍、事故工况取2倍；

7) 索桥滚柱与承力索连接小绳，正常工况取2倍、事故工况取1.5倍；

8) 索桥滚柱与滚柱连接小绳，正常工况取2倍、事故工况取1.5倍；

经试验检验，该方案可以保障在各种工况下的安全正常施工。

4 结论

本文介绍的带电跨越架方案，是在在长期施工建设的经验积累及技术改进的基础上，通过大胆改进形成的，已获得了国家专利（专利号：ZL200620078723.4），经过理论分析和试验检验，通过选择合适的材料，可以保障在建设中的安全性，并具有便于施工、经济性好、适应范围广等优点，是一种非常具有实用型的方法。目前以应用于甘肃官厅兰州东750kV线路、湖南金民二回500kV输电线路、跨越广梅汕铁路、跨越惠河高速公路等诸多线路的跨越工程中，收到良好的效果。

参考文献：

[1] 金辉 余秋安 张松华 高文林.输电线路索道式带电跨越架研制及应用[J].湖北电力，2009，33(6)：21-22,25.

[2] 吕江林 孟遂民 单鲁平.输电线路常用带电跨越架线方法的比较与分析[J].广东输电与变电技术，2008(5)：43-46.

[3] 张玉成 李天成.多功能带电跨越架在输电线路施工中的应用高电压技术，2005，31(7)：86-87.

[4] DL5009.2-2004电力建设安全工作规程（第2部分：架空电力线路）[S].

[5] DL409-91电业安全工作规程（电力线路部分）[S]

作者简介：

黄武威（1977.5），男，广西梧州人，大学本科，工程师，从事高压输电线路工程施工技术及管理工作。

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