预绞式金具在大跨越工程中的应用

1 预绞式金具在大跨越工程中的应用预绞式金具在大跨越工程中的应用 巩风国 摘要 摘要 本文主要通过长江三峡 蔡家冲 上海 白鹤 大跨越工程 1755m 介绍了大跨越 用预绞式悬垂 耐张金具的特点 同时说明了预绞式悬垂金具和预绞式耐张金具的设计合理 选用是完全可以满足大跨越工程设计要求的 关关键词键词 大跨越 预绞式金具 应用 0 引言引言 一般大跨越是指线路跨越大河流 湖泊 海峡等 其档距在 800m 以上或杆塔高度在 80m 以上的工程中 均属大跨越 由于导 地线架线挂点高度高 这就给大跨越中使用的 金具带来了较高的技术要求 传统电力金具为机械式 应力较集中 对导 地线 OPGW 容易造成表面损伤 尤其 不适用于 OPGW 光缆和大跨越工程 根据预绞式金具的特点 我们认为 在大跨越工程中应当首选预绞式金具作为锚固和 悬挂金具 因为在大跨越工程中要求悬垂线夹的回转半径较大 尤其对于 OPGW 光缆 下 面就预绞式金具在国家电网公司 三峡 蔡家冲 上海 白鹤 光通信工程中的应用做 一简要介绍 1 OPGW 线路工程简介线路工程简介 三峡 蔡家冲 上海 白鹤 光纤通信工程西起三峡右岸电站 东至上海白鹤 500kV 换流站 该工程在三峡 蔡家冲 上海 白鹤 500kV 高压直流输电线路上的 T1 T5 段架设一条 24 芯 OPGW 并在 T2点 接入宋埠站 在 T3点 接入霍山站 在 T4点 接入 春秋塘站 在 T5点 T 接入繁昌站 本工程新建 OPGW 线路概况 本工程新建 OPGW 线路为 500kV 直流线路 线路走向自 西向东 本标段 500kV OPGW 西端为从 T3 点 塔号 23 至 T5 点 塔号 526 线路长 度 185 003km 共 430 基塔 含长江大跨越 4 基 其中张力塔 83 基 直线塔 347 基 线路 最大档距 1755m 大跨越 其它 500kV 线路最大档距为 844 m 最大耐张段长度 8636m 500kV 直流输电线路导 地线型号如下 导线 4 ACSR 720 50 地线 一条 OPGW 另一条为 GJ 80 镀锌钢绞线 500kV 直流线路 OPGW 及地线大跨越见下图 2 大跨越示意大跨越示意图图 注 500kV 直流线路的 500 503 塔大跨越段为 2 条 即双回路 24 芯 OPGW 1 11 1 设计气象条件设计气象条件 本工程各区段 OPGW 应适应的气象条件见下表一 表一 OPGW 设计气象条件 序号代 表 情 况温度 风速 m s 冰厚 mm 1 最高气温 4000 最低气温 1500 2 平均气温 1500 3 最 大 风 5310 4 覆 冰 51010 5 安 装 10100 6 大气过电压 无风 1500 7 大气过电压 有风 15150 8 操作过电压 1517 0 9 带电作业 15100 11 冰的比重0 9g 3 cm 12 雷暴日数 个 年 40 注 由于各段线路所处的地理位置不同 部分气象条件设计取值也有所不同 大跨越段由华东电力设计院设计 3 1 21 2 OPGWOPGW 光缆结构和技术参数 光缆结构和技术参数 光缆结构 OPGW 技术参数表 项目 单位 类型 G 652 光纤 数量芯 24 中心线铝包钢 20SA根数 直径 mm 1 3 2 不锈钢管根数 直径 mm 1 3 0 第一层 铝包钢 20SA根数 直径 mm 5 3 0 第二层铝包钢 20SA根数 直径 mm 12 3 0 结构 第三层铝包钢 20SA根数 直径 mm 18 3 0 承载截面积 mm2 255 0 AS 面积 mm2 255 44 AA 面积 mm2 0 00 外层绞向 右向 外径 mm 21 20 单位重量 kg km 1703 标称抗拉强度 RTS kN 317 3 杨氏模量 E Modulus kN mm2 162 0 热膨胀系数 10 6 13 0 最大允许应力 MAT 42 RTS N mm2 521 6 年平均运行应力 EDS 18 25 RTS N mm2 223 6 310 5 应变限量应力 70 RTS N mm2 869 4 直流电阻 km 0 339 短路电流 0 5S 40 200 kA 25 4 短路电流容量 12t kA2s 322 6 最小弯曲半径 mm318 施工展放的拉力 kN 63 5 安装温度 10 50 11 3 21 3 2 不锈 钢管光单元 1 3 2 光 纤 铝包钢线 20AC 3 2mm 铝包钢线 20AC 3 0mm 4 运输和运行温度 40 80 OPGW 的配套金具的配套金具 OPGW 的配套金具必须满足国际标准 国家标准 电力行业标准 GB2314 DL T763 2001 DL T766 2003 和技术规范书的要求 所有的配套金具应参照 BS3288 标准 并以 最严标准执行 2 大跨越段大跨越段 OPGW 配套金具配套金具 投标方提供OPGW及其配套的金具 其中应包括悬垂线夹 耐张线夹及相关金具 防振锤 专用接地线配套金具及上下引线的固定夹具等 除了非磁性金属及OPGW光缆 所有金具均应 热镀锌 镀锌前须将所有焊渣清除干净 部件材料应在加工 制造完成后再镀锌 金具的内 外表面都应光滑整洁 并在明显处打上厂标和型号 2 1 预绞式双悬垂线夹串预绞式双悬垂线夹串 悬垂线夹串的整串强度不小于320kN 悬垂线夹对OPGW的握力 应满足表二要求 表二 悬垂线夹的握力 SA ST OPGW的铝 钢截面比 Tw RTS 握力为OPGW额定强度的百分比 SA ST 4 0 14 SA ST 4 018 SA ST 014 本工程悬垂线夹采用预绞式线夹 在生产预绞式金具上我公司具有十余年的生产加工 经验 但针对本工程大跨越项目不是简单照搬就行了因为三峡送出线路工程所选用的是大截 面导线 其大跨越OPGW光缆也较大 其额定抗拉强度 RTS 为317 3 kN 标称直径为 21 2mm 单位重量为1703kg km 再按10mm覆冰及30m s风速考虑 使OPGW光缆的综合比载相 当大 根据设计院技术规范书的要求 以1755m档距考虑悬垂线夹的垂直荷载及悬垂线夹的 曲率半径 我们设计了OSXC 21 2双悬垂线夹 其悬垂线夹的垂直载荷为320 kN 悬垂线夹 的曲率半径为600mm 同时对高强度铝合金 铝包钢的材质 制造加工工艺 和质量控制提 出新的要求 预绞式悬垂线夹是由内绞丝以及耐高温 抗老化 抗紫外线的三元乙丙制成橡胶夹块 具有高强度铝合金外绞丝 压力铸造铝合金套壳等组成的 预绞式悬垂线夹利用预绞丝按照 一定的孔径 节距 长度 根数预先制成一组螺旋状形状 在安装时缠绕在OPGW光缆悬挂处 它具有握力大 电晕小 重量轻 磁损小 应力分布均匀 无应力集中点 安装方便 更可 5 以增加光缆刚度 加强光缆抗振能力 减少在线夹出口处导线的附加弯曲应力 预绞丝成形 内径比导线外径小15 17 故借助于材料弹性压紧在导线上 不产生滑移 根据GB2314 1997国家标准规定 悬垂线夹应考虑裸线式包缠护线条 船体线夹的曲率 半径应不小于导线直径的8倍 并提供最大出口角 最小出口角及允许回转角 我们设计的 悬垂线夹曲率半径不小于600mm 线夹长度为4200mm 悬垂线夹悬垂角单侧不大于36 线 路转角可达60 当悬垂线夹单侧悬垂角为15 时 此悬垂线夹曲率半径可达1160mm 对这 些要求我们设计均能满足要求 关于悬垂线夹的握力 根据GB2314 1997国家标准及DL T766 2003规定 应不小于光缆 额定抗拉强度 RTS 的百分比 对于本工程其铝 钢截面比为0 故按此百分比握力应为 14 则握力为44 42kN 该线夹已通过国家电力建设研究所试验 试验结果已充分证实了 这种设计保证了线夹的强度要求 在线夹防电晕设计方面 我们已有成熟的经验 在悬垂线夹出口处即预绞丝的两端头做 成球状 去掉尖角 毛刺 以保证整体线夹电晕熄灭电压的要求 双双悬悬垂垂线夹线夹串串组组装装图图 2 2 预绞式双耐张线夹串预绞式双耐张线夹串 6 耐张线夹串整串强度不小于 500kN 连塔金具采用 EB 型挂板 参考型号 EB 50D 为满足本技术规范书的设计要求参照 GB2314 1997 国家标准及 DL T766 2003 规定 耐 张线夹握力不得小于 OPGW 额定强度的 95 放光纤的钢管 铝管或铝槽不得有任何变形 预绞式耐张线夹是由内绞丝 中间外绞丝和外绞丝 嵌环 三角连板 连接金具等组 成 预绞丝材料采用抗腐蚀性强 LB14 铝包钢丝 对光缆具有较大的握着力 能承受全张力 且应力分布均匀 无应力集中点 安装方便 能很好的保护光缆 更可以增加光缆刚度 加强光缆抗振能力 减少在线夹出口处导线的附加弯曲应力 双耐双耐张线夹张线夹串串组组装装图图 3 连接金具连接金具 在金具串中连塔金具是较重要的金具 它是整个串中第一只金具 承受的载荷最 大 受到的风载和摆动较大 所以 我们在设计整串金具的同时应充分注意此问题 尺寸规格应符合如下要求 7 耐耐张张金具串金具串连连塔挂件塔挂件 耐耐张张金具串金具串连连塔挂件塔挂件 4 防振措施防振措施 在大跨越工程中 由于导 地线架线高度高 跨越水平面 容易形成均匀的 层流风 引起的垂直面上的周期性摆动 且在整个档距内形成一系列振幅的驻波 8 导线的振动对线路的安全运行威胁很大 除引起导线断股以外 还可能使绝缘子 钢脚松动脱落 金具配件磨损 甚至造成杆塔的破坏 目前对导线的振动 保护主要有两种措施 加强导线抗振能力 安装消除导线振动的金具 消除导线 振动的有效方法是在导线上加装防振锤 大跨越导线系统的振动基频非常低 临阶振型的频率十分接近 它总是处于 共振状态 因此 做好大跨越工程导线的微风振动防振工作对于保护导线 保障 架空输电线路的安全运行具有十分重要的意义 大跨越光缆防振方案的主要技术要求是通过消耗光缆系统的机械能量 有效 降低其微风振动频域的振动水平 在此基础上 有效降低光缆上各节点的动弯曲 应变 使其处于许用范围以内 大跨越工程的防振设计是一项综合复杂的系统工程 对大跨越工程的防振设 计应对周边环境 地理位置 气象参数等因素综合考虑 特别是大跨越线路振动 比一般线路要严重 复杂 因此 很有必要对线路产生振动的机理等因素有充分 的了解 目前采用的主要有两种防振方案 其一是采用全防振锤防振方案 其二 是采用花边阻尼线加防振锤联合防振方案 针对本工程 由国家电网建设研究所光缆试验室设计 采用 阻尼线与 防振锤联合防振 并通过实验室试验 阻尼线的防振原理是转移线夹出口处波反射点的位置 其花边可将档距 中的振动波以及其能量传递到线夹附近 经过阻尼线的自阻尼消耗振动波的能量 使 振动大幅度减弱 达到削振的效果 阻尼线特别适用于小截面或大跨越档距的防 振 防振设计应能满足如下要求 4 1 防振金具本身对OPGW 不得产生造成损伤的集中应力 4 2 依据 OPGW 的设计 应将微风振动控制在可以接受的范围内 4 3 防振金具应能承受微风振动而自身不产生疲劳 4 4 防振金具应能承受舞动的作用 不会减弱防舞动功能或导致OPGW 受到损伤 5 结论结论 随着 OPGW 技术的不