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输电线路高效更换碳纤维导线的施工方法

更新时间:2016-07-05

1 引言

碳纤维复合导线(Aluminum Conductor Composite Core,ACCC)是一种全新结构的节能型增容导线,与常规导线相比,具有质量轻、抗拉强度大、耐热性能好、热膨胀系数小、高温弧垂小、导电率高、线损低、载流量大、耐腐蚀性能好及不易覆冰等一系列优点,综合解决了架空输电领域存在的各项技术瓶颈,代表了未来架空导线的技术发展趋势,有助于构造安全、环保、高效节约型输电网络,可广泛用于旧线路和电站母线增容改造、新线路建设,并可用于大跨越、大落差、重冰区、高污染等特殊气候和地理场合的线路。ACCC应用在新建线路中,可提高线路的单位输送容量,确保电网的“坚强性”,长远经济性更好。

国内架空输电线路设计的钢心铝绞线等常规导线,其运行最高温度约为70℃,对应的载流量为607A;而碳纤维导线的长期运行最高允许温度可达150℃,此时载流量为1 185.8A,是前者的1.95倍。使用碳纤维导线的输电线路,在载流量一定的情况下,相当于投入一条线路即可获得两条线路的运行价值,且能减少新建线路一半的土地占用面积,节约相当可观的土地资源[1]

因此碳纤维导线的广泛应用,可以有效地缓解目前用电量不断增加和线路通道日趋紧张的矛盾,是未来架空输电线路增容改造的有效手段。

2 施工总体方案

2.1 项目背景

本文背景为江苏地区500kV江晋5291/江陵5292线增容改造Ⅰ标段工程项目,该线路起自500kV江都变电站至500kV晋陵变电站,江晋5291线长度为29.066km,江陵5292线长度为31.661km,全线均为单回路架设。江晋5291线原导线型号为4×LGJ-400/50,江陵5292线原导线型号为4×LLBJ-400/35,均更换为4×JLRX/F2A-460/40-26型碳纤维导线。

2.2 施工方案优选

常规的架空输电线路换线施工流程为:施工准备;人力拆除、回收旧导线;悬挂放线滑车;人工展放初级导引绳;张力展放牵引钢丝绳;张力展放导线;紧挂线、附件安装;竣工撤场。

高校教育课程资源的共享是高校教育资源整合、利用与发展的重要部分。只有避免本位主义、小集团利益思想,才能更好地树立合作、开放、共赢的高校教育共享理念,从而促进高校教育资源体系生态化的构建。生态资源表面上说是生态环境,往深层次讲是人类在时间、空间、能量、物质、信息等元素相互集合下复杂多变的体系。高校教育资源的整合、利用与发展,要以空间教育资源的整合、扩展为目标,向自然社会空间发展,主要是生态环境资源、高校网络教育资源、地理环境资源等几个方面的开发、整合、利用以及发展。从而通过对生态环境空间资源科学合理的整合,实现高校教育资源体系系统化、规范化的构建。

利用旧导线牵引新导线方案施工流程为:施工准备;悬挂放线滑车;拆除间隔棒、导线连接;旧导线牵引展放新导线;紧挂线、附件安装;竣工撤场。

对比以上两种方案,采用旧导线牵引新导线的施工方案施工流程简单,周期短,具有明显优势。而且人工拆除旧导线落线需要线路下方重要交叉跨越配合,涉及线路通道内有多条35kV以上带电线路、铁路、高速公路、省道、通航河流,额外增加了停电、封路、封航等工作。

3 主要施工参数校验

3.1 主牵张设备选择校验

本方案的施工工法与传统换线施工工法相比,其最大的不同在于在牵引场中使用了新式放线设备——牵张一体机。

常规的张力放线施工中,通常牵引场布置一台主牵引机。由于受到牵引机线轮尺寸的限制,导线无法进入牵引机线轮,这也决定了常规的施工工法无法使用旧导线直接牵引新导线,必须先拆除旧导线,然后人力或飞行器展放导引绳,再过渡到牵引绳,牵引导线展放[2]

风影一无所获,便悻悻然回到了茶庄。生活又开始变得风平浪静,其实,本来就风不起,水不生,波澜不兴。红琴依旧来到了山坡上,在红丝带上又打了一个结,风影并不知道。知道了又能怎么样?多一个结与少一个结他根本就不清楚,因为他压根儿就不知道这红丝带上到底打了多少个结。随它去吧,反正打一个结是结,打一千个结也是结。红尘本来就是一个结,一个就连上帝也解不开的结。说来也不值得大惊小怪,就像绿色的藤蔓上会结个瓜,树枝上会结出果子一样的简单,一样的真实。

牵张一体机其最大的优势在于作为牵引机使用时导线可以直接穿过牵张一体机的线轮,可以将线路原有的旧导线作为牵引绳使用。旧导线穿过牵张一体机的线轮后,在其后方回收,所有的旧导线均在牵引场装车运出,节省了人工沿线拆除导线大量的小运和道路修整的费用。图1为SA-ZY-2×70型牵张一体机外观图。

图1 SA-ZY-2×70牵张一体机 Fig.1 SA-ZY-2×70 stretch one machine

碳纤维导线之间采用上述相同的连接方式。旧导线与碳纤维导线之间或两根碳纤维导线之间采用旋转连接器连接,如图6所示。

式中,D为牵张机的导线轮槽底直径,mm;d为被展放的导线直径,mm。

式中,P为主牵引机的额定牵引力,kN;m为同时

根据以上校验结果,张力场选取一台811/ 180/21 FR266型四线主张力机,最大持续张力180kN,线轮槽底直径1 500mm;牵引场选取两台SA-ZY-2×70型二线牵张一体机,作为牵引机使用时最大并线持续牵引力140kN,线轮槽底直径1 700mm。以上参数均能满足张力放线施工要求。牵张场设备布置如图2、图3所示,碳纤维导线展放如图4所示。牵放子导线的根数;KP为选择主牵引机额定牵引力的系数,一般取值为0.2~0.3(平地取0.2);Tp为被牵放导线的保证计算拉断力,kN。

主牵引机额定牵引力校验

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主张力机额定制动张力校验

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牵张一体机、张力机轮径为

图2 牵引场平面布置图 Fig.2 Floor plan of traction field

图3 张力场平面布置图 Fig.3 Floor plan of tension field

图4 碳纤维导线展放施工 Fig.4 ACCC wires extension construction

3.2 导线连接工器具选择校验

采用旧导线牵引新导线的施工方式,导线连接共有三种方式:旧导线之间连接、旧导线与碳纤维导线之间连接和碳纤维导线之间连接。

使用旧导线作为牵引绳,首先需要在耐张塔将大小号侧的导线连接。根据本工程18.34kN的放线最大控制张力,安全系数取4.5,选择破断拉力为127kN的φ14圆股光面钢丝绳作为连接钢丝绳。

连接钢丝绳的长度取值是该导线连接的关键。连接钢丝绳的长度选择应满足导线对跨越物的安全距离,并尽可能减小耐张段内的导线张力,确保在连接钢丝绳与旧导线相连时不产生较大的弧垂变化和导线滑移[3]。其取值计算式为

耐张塔处的旧导线连接时,利用原导线耐张线夹,锯下耐张线夹引流板并锉除棱角,两根耐张管之间用经过长度校验的两根φ14钢丝绳套和一支50kN抗弯连接器连接,如图5所示。

式中,li为第i耐张杆塔需要接入的钢丝绳长度,m;ΔLi-1ΔLi+1为第i耐张杆塔两侧耐张段线长变化量,m;λi-1λi+1为第i耐张杆塔两侧绝缘子串的长度,m。

其中,在控制为k档的耐张段内,导线总长的变化量计算式为

式中,ΔL为耐张段内导线的线长变化量,m;fk为控制档内导线原有弧垂值,m;fk′为张力放线时控制档内导线弧垂值,m;φk为控制档的两悬挂点高差角;lk为控制档的档距,m;ω为导线的单位自重,N/m;E为导线的弹性系数,MPa;A为导线的截面积,mm2

2.拓宽绿色科技的融资渠道,增加绿色科技投入。现代科技需要大量的现代的设备和人力作为基础,这需要有大量的投入。而我国目前的经济发展水平不高,政府可供支配的财力是有限的,政府能用于科技经费的投入也是有限的。长期以来,绿色科技经费单单依靠政府的投入,必然会制约绿色科技的发展。所以应当采用多渠道,多种方式来吸引社会投资,吸纳海外资金投入也是一个重要的渠道。

图5 旧导线之间连接示意图 Fig.5 Diagram of connection between old wires

旧导线与碳纤维导线连接时,旧导线一端利用原导线耐张线夹,锯下耐张线夹引流板并锉除棱角。碳纤维导线一端,因碳纤维导线外层软铝绞层和内层碳心伸缩性差别很大,牵放过程中受到张力容易产生芯棒内缩,因此导线端头必须安装芯棒夹头(芯卡)[4]。在距离碳纤维导线端头100mm和400mm处分别压接两个与导线匹配的钢箍,在距离导线端头约60mm处,整齐的剥开导线外层铝股,安装芯卡作为端头保护。芯卡由底板、钢箍、锥体三部分组成,先将底板套在芯棒上抵住外层铝股,然后将钢箍套在芯棒上,其中内径较小侧朝向底板,最后将两块锥体小头部分插入钢箍同时敲入[3-5]。安装完毕后在导线端头侧上方按常规方式套入牵引网套,由于碳纤维导线外表面光滑程度高于普通导线,该牵引网套长度通常大于普通牵引网套,施工时严禁以小代大使用。网套末端根据《电力建设安全工作规程 第2部分 电力线路》相关要求绑扎不少于20圈的铁丝固定[6],也可以采用套管压接固定牵引网套的方式,当使用压接固定方式时,应制作1组3件试件测试抗拉性能,并制作工艺标准件,制定压接制作工艺标准。展放完成后,已受压部分应当切除,因此在布线时应提前扣除各个压接段长度。

室内覆盖系统的原理是采用室内天线分布系统,将基站信号均匀分布在室内每个角落,从而确保室内区域具备良好的信号覆盖。一般来说,实现室内覆盖的技术方案有以下三种:

根据该工程导线展放最大控制张力、最大牵引力、导线参数进行校验。

图6 碳纤维导线之间连接示意图 Fig.6 Diagram of connection between ACCC wires

4 施工关键要点

4.1 旧导线高空锚线

原线路旧导线在耐张塔连接时,需要首先在耐张塔大小号侧将导线锚住。如锚线耐张段内有重要跨越,则需做双锚措施,一处锚线自导线卡线点锚至铁塔挂线横担,另一处自导线另一卡线点经横担转向滑车锚至铁塔塔腿。导线上两处卡线点相聚约10m。导线锚线时,为了便于摘除耐张串,应做过牵引处理,过牵引量应不大于100mm。

虽然“一带一路”倡议的开展让各国企业之间有了更加密切的联系,但不同国家的税制也导致了走出去企业在合作过程会遇到更大的风险,加强税收风险管理是必要的措施。

导线锚线用锚绳应逐一编号,并做好使用记录。在放线施工前,所有锚线必须全部拆除,并逐一核对锚绳记录,避免发生遗留锚线造成安全事故。

1.3 统计学分析 用SPSS22.0统计软件处理,计数资料用χ2检验,P<0.05为差异有统计学意义。

图7 碳纤维导线之间连接 Fig.7 Diagram of connection between ACCC wires

4.2 导线连接头过滑车

旧导线之间的连接头在展放过程中,应对耐张管加装护套管,防止在过滑车时发生弯曲变形,出现导线滑移甚至脱线的事故。

新导线的连接头,由于使用了旋转连接器,不能直接通过滑车,防止断裂。在展放过程中,当连接头到达离滑车15m位置时,应让牵引机减速制动。在滑车口利用提线滑车组或链条葫芦,辅助旋转连接器穿过滑车,然后拆除提线点绑扎,牵引机起动继续牵引。

4.3 导线连接头过牵张一体机

旧导线连接头的耐张管经过牵张一体机的线轮时,受到弯矩的作用,有滑移脱线的风险,可采用机动绞磨辅助导线牵引,起到锚线保险的作用。在旧导线连接头接近牵张一体机时,应当停止牵引,使用一台300kN机动绞磨和一根100m长GJ-100型包胶钢绞线将导线锚线,同时起动牵张一体机和机动绞磨牵引导线,直至导线连接头平稳穿过牵张一体机线轮。此时,再次停止牵张一体机,拆除包胶钢绞线的锚线。

5 效益对比分析

本施工方案与一般施工方案施工工期对比见表1。此次换线施工投入两个架线施工队,每队含特种工25人、辅助工60人,合计170人。其中特种工台班费用和生活费用约600元/人天,辅助工费用350元/人天。根据表1中工期的对比,可以核算本方案人工成本为64.8万元,一般施工方案人工成本为97.2万元。

总之,现代化专业群建设是高职院校展现自我实力,提高学校就业率,与区域产业有效结合,产业结构升级发展的一个专业集合,它直接体现了高职院校的整体办学理念,人才培养定位,办学特色,也是加大构建一流高职院校的主要内容,高职院校要结合自身实际特点及区域内产业发展需求等多方面因素,科学开展专业群建设,有效提高高职院校人才培养质量和专业教学水平。

本施工方案与一般施工方案主要施工机具投入对比见表2。

表1 工期对比 Tab.1 Project duration contrast(单位:天)

工序 本方案人工 一般方案人工拆除旧金具 8 3拆旧线 - 30挂滑车 15 15导地线连接 5 -初级导引绳展放 - 20牵引绳展放 - 15导地线展放 30 20紧挂线 20 20附件安装 12 12合计 90 135

表2 工器具投入对比 Tab.2 Equipment input contrast

施工机械 本方案台班 一般方案台班大牵引机 - 2台×40天大张力机 2台×50天 2台×40天小牵引机 - 1台×30天小张力机 1台×50天 1台×50天牵张一体机 4台×50天 -吊车 2台×60天 2台×70天机动绞磨 14台×85天 8台×110天放线滑车 90只×80天 90只×105天牵引钢丝绳 - 30km×50天导引钢丝绳 10km×70天 90km×60天迪尼玛绳 10km×70天 40km×50天

根据各种工器具市场租赁台班价格核算,本方案工器具投入成本为124.287万元,一般施工方案工器具投入成本为185.759万元。

综上,本方案架线投入成本为189.087万元,一般施工方案架线投入主要成本为282.959万元。另外,本方案在拆旧工作中可以大量减少越线架搭设、小运道路修复等方面的投入。因此,本方案在经济效益上有明显优势。

从工期方面,本方案比一般施工方案节省工期45天,对500kV线路停电改造较为有利。同时,本方案线路通道内重要交叉跨越不需要在拆旧时配合封停;不需要人工展放导引绳,对通道内环境破坏较少,社会效益优势明显。

幼儿园应该充分满足幼儿在活动中所需的各种设备器材,这对激发幼儿活动参与积极性以及提高幼儿活动思维能力有着很好的辅助效果。幼儿园阶段的孩子较为活泼好动,教师应该在开展区域活动的过程中让幼儿充分体会到区域活动的乐趣。这就需要幼儿园重视区域活动的场地建设和器材配备,不断完善加强活动所需的硬件设施,以此来保证幼儿在活动中有充足的器材,进而提升区域活动开展有效性。

6 结束语

利用牵张一体机,采用旧导线替代牵引绳展放碳纤维导线的换线施工方法,可以大大缩短停电施工时间,不仅有较好的经济效益,而且环境效益和社会效益显著,该施工方法可推广到电网建设中更换碳纤维导线的增容改造工程上,同时对线路抢修也有一定的借鉴意义。

但同时,由于旧导线经过长时间运行,其自身的机械特性具有不确定的因素,有一定的安全隐患。如何有效地消除该安全隐患,仍需要进一步研究完善。

参考文献

[1]毛磊,刘园.碳纤维导线在输电线路导线增容和防冰中的应用[J].广东电力,2014,27(4):71-75.Mao Lei, Liu Yuan. Application of carbon fiber conductor in capacity augmentation and anti-icing of transmission lines[J]. Guangdong Electric Power,2014, 27(4): 71-75.

[2]吕宝生,张伟军.“二牵一”张力更换碳纤维导线关键施工技术研究[J].江苏电机工程,2015,34(1):52-55.Lv Baosheng, Zhang Weijun. Research on the key construction technology for “two pulls one” tension change carbon fiber line[J]. Jiangsu Electrical Engineering, 2015, 34(1): 52-55.

[3]陈崇敬,胡杰,华献宏.带张力更换导线的施工方法应用探讨[J].浙江电力,2010,12:59-62.Chen Chongjing, Hu Jie, Hua Xianhong. Discussion on application of construction method for conductor replacement under tension[J]. Zhejiang Electric Power, 2010, 12: 59-62.

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[5]方伟,吴宝平.碳纤维导线架线施工研究[J].湖北电力,2010,34(6):59-75.Fang Wei, Wu Baoping. Study on construction of carbon-fiber line[J]. Hubei Electric Power, 2010,34(6): 59-75.

[6]国家能源局.电力建设安全工作规程:DL 5009.2—2013 第2部分 电力线路[S].北京:中国电力出版,2014.

薛栋良,徐荣金
《电气工程学报》 2018年第12期
《电气工程学报》2018年第12期文献

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