红敦界电厂1000kv输变电线路工程中施工技术的应用研究

0引言

1 000 kv特高压输变电线路具备效率高、容量大、电能损耗低、输送距离长的优势,可解决500 kv电网输电效率低、运营成本高的缺点,节省1/2损耗的同时,不改变输送电能量,节约土地资源,对水土保持、环境保护意义重大。但是,1 000 kv输变电线路工程对施工技术要求较高,面对复杂地形、繁杂工艺,需对其深入研究,方能提高施工质量。

1 红敦界电厂1 000 kv输变电线路工程

红敦界电厂1 000 kv输变电线路工程是目前陕西省境内电压等级最高的输变电项目,为榆横站电厂1 000 kv送出配套工程的一部分。该线路起自陕西省榆林市靖边县在建的陕西枣矿红墩界电厂,止于陕西省榆林市横山县榆横1000kv开关站,为单回1 000 kv 交流架空输电线路,线路全长28.54 km,新建铁塔共计64基。线路沿线地形为沙漠和一般山地,其中沙漠18.54 km, 占线路全长约65%;一般山地10.0km, 占线路全长约35%。红墩界电厂1 000kv送出工程建设符合国家能源“西电东送”的发展战略,能够促进陕北煤炭资源的开发和利用,对实现区域资源优化配置起到积极的作用。工程建成后,可提高陕北榆横、山西晋中煤电基地外送能力,通过特高压线路,满足京津及冀北电网和山东电网用电负荷的增长需要。该工程具有以下特点:一是施工技术难度大。该工程采取基础浇筑、铁塔吊装等施工技术,利用新型间隔棒安装工具、整体式滑动型管母线固定线夹等进行施工,要求施工人员掌握技术方法,优化工程质量^[1]。二是地形条件复杂。该工程跨越山区、沙漠等地区,昼夜温差大、紫外线强,时有沙尘暴,受干湿循环、低温影响,加大了高空作业、混凝土施工难度。三是任务重、工期紧。该工程作为基础电力工程,对于工期要求较高,需在保证工程质量基础上,尽量缩短施工进度,完成建设任务。

2施工技术选择及应用

2.1 选择依据

1 000 kv输电线路工程可实现大范围资源配置,建设长度达到28.5 km,基建规模大,不可避免地与高速公路等交叉,需采取恰当的施工技术。具体依据如下:

1)工程特点。该工程考虑结构特点、荷载要求等,采取单回交流输电架空线路,考虑猫头杆塔与酒杯塔造价,房屋拆迁量在850m2/km以下采取酒杯塔,850m²/km以上采取猫头杆塔。工程输电线路架设于沙漠、山地,房屋拆迁量小,采取酒杯塔杆塔,经济效益高。

2)环境因素。自然环境对选择施工技术具有影响,潮湿、干燥、低温或高温特殊气候条件,需采取恰当工艺方法,保证施工顺利完成^[2]。该工程架设输变电线路途经沙漠,以耐张塔为例,考虑分体式耐张塔环境要求高,酒杯型多用于覆冰地区,可选择干字型,受力清晰、结构简单。

2.2 基础施工

该工程相比其他地区,途经山区、沙漠等地区,土层承载力弱、持力层深,面对可靠度要求高、荷载大的特高压铁塔,采取板式基础与桩基础结合方式,相比普通线路,混凝土用量与基础尺寸更大。而工程施工中,根据不同地形确定基础埋置深度,平均开挖深度超过4 m,设置边坡支护,以免出现边坡失稳或围护墙漏水情况。模板考虑铁塔立柱较高,混凝土浇筑侧压力大,为限制模板变形,采取刚度大、强度强的模板,提高支撑力^[3]。混凝土浇筑中,特高压线路多选用现场散拌混凝土与集中搅拌混凝土,由于工程所在地受运输条件制约,多数塔基混凝土以现场搅拌为主。立柱高度在5~8 m,且无法泵送施工,则人工推车浇筑,搭设浇筑平台与运输通道,提高施工质量。同时,根据现场情况,在搅拌混凝土中设置GIS设备,布置大量测温孔,根据热工计算确定内外温度差,调整基础表面保温,避免产生贯穿裂缝^[4]。此外,基础预埋件施工中,埋件轴线误差要求在5 mm以内,顶面误差在2 mm以内,工程采取高精度测微仪(0.01 mm精度),合理控制埋件误差;还设置基础镀锌角钢护边,不仅有助于成品保护,也能体现其美观性。

2.3铁塔组立施工

铁塔组立施工中,考虑运输、吊装等环节控制不足,可能出现质量问题,需严格控制施工技术。

1)塔材出厂时,根据《输电线路铁塔制造技术条件》验收,检查规格、数量、刷锌质量等,避免表面有毛刺、不光滑、多余结块等,麻面面积<10%钢材总面积,保证材料符合施工要求。

2)脚钉位置直接安装于D腿,终端塔与转角塔按照规定安装于转角线路内侧,脚钉弯钩朝上,挂线铁处于内角侧。

3)铁塔螺栓与脚钉10 m以下安装防盗帽,超过10 m处螺栓做防松处理。对于螺栓穿向,水平方向从内到外,垂直方向从下到上穿越,沿线路方向侧穿。构件吊装前,禁止将抱箍与构件连接螺栓拧紧,螺丝处于松弛状态,否则起吊时容易损坏工件[5]。组装拉线则预留螺丝1/2调节长度,以镀锌铁丝扎牢。

4)铁塔整体组立中,保证吊点合理准确,禁止过低导致铁塔倾倒,控制初期吊装倾角约为65O,铁塔与地面相距0.8 m,适当停止牵引,检查各部件受力情况,及时调整两侧拉线,保证铁塔缓缓落下,完成组立施工。部分铁塔较重,由于无法整体立杆,且塔基部分承载力不足,难以使用大型吊车,采取分段组立方法,按照图纸将初次起吊部分组装后,将其与塔身准确衔接,利用控制绳找准螺栓眼孔、杆根部分等。人员连接螺栓时,必须使用防坠器,穿戴安全带,提高铁塔吊装安全性。

2.4 接地施工

1 000 kv输变电线路接地施工中,严格按照连接接地体、埋设接地体、安装引下线、测量接地电阻的工序施工。接地体埋深、规格需符合设计要求,受地形制约可局部修改,如倾斜地形可沿等高线埋设,接地体平行距离在5 m以上,平直敷设,难以满足上述要求,故与设计人员协商解决。具体施工如下:1)开挖接地槽。测定根据每基塔土壤电阻率确定接地情况,使用镀锌接地体,对于山区则还需添加降阻模块,选配恰当接地装置,放样开挖,注意避开电缆沟、地下管道、道路等,遇到障碍物可绕道避开。2)敷设接地装置,保证接地槽地面平整,清理内部杂物,确定引下线方向即可接地,保证接线牢固,焊缝无咬边、气孔等。3)连接接地装置,采取φ10圆钢进行搭接焊,设计搭接长度约100 mm,实际搭接长度120 mm,留有富余,双面施焊。完成接地后即可回填,分层夯实。

2.5 张力拉线

2.5.1张力拉线方法

1 000 kv输变电线路张力拉线中,考虑工程体量大,人工施放牵引绳需要人工集体配合,遇到山区高差较大,作业难度还会增加,受限于外界因素,难以继续施工,稍有不慎出现问题将会影响区域电网运行。该工程根据实际情况,采取无人机展放牵引绳。

1)选择放线牵引绳。以无人机为放线工具,需考虑机器额定载荷,要求牵引绳重量轻、耐摩擦、强度高,可选用迪尼玛绳,以高强度聚乙烯纤维利用线体加工工艺加工而成,表面添加润滑因子,保证绳子颜色持久、经久耐用,达到10倍优质钢强度,密度低、重量轻,可浮于水面,参数如表1所示。

2)确定施工参数。1 000 kv耐张段档距是561 m,垂直高差约为33.9 m,需确定档内线长,公式如下:

式中:l为档内线长;L为档距;φ为悬挂线档连接倾斜角;f为档内弧垂。

设计安全系数2.5,最大应力11.2 kg/mm2,以20 ℃为环境温度,档内线长565.5 m。考虑施工余量与塔高,保证绳长在620 m以上,使用φ4 mm迪尼玛绳,重量是9.13 g/m。

3)无人机选择。为满足复杂工程使用条件,综合考虑无人机飞行距离、高度与负重,拟用六旋翼无人机,轴距850 mm,结构固定,拥有GPS系统,飞行可靠、精准。

2.5.2张力拉线施工

施工前安排施工人员开展技术交底,要求每个人员均了解施工要点,且配置对讲机,便于拉线发现问题及时联系。指挥员则观察风速、风向等天气参数,做好钢丝绳、牵引绳保护工作,以免摩擦损坏。在线路耐张段选择视野良好、空旷地段,作为起飞无人机场地,将牵引绳连接无人机下部。施工中按照杆塔顺序操作,选择无风晴朗天气施工,控制无人机穿越铁塔相序横担中,要求滑车性能良好,转动滑轮稳定自如,沿线飞行,直至到达下一座铁塔,与铁塔施工人员确认,即可摘下无人机牵引绳,将其引至地面,按照相同步骤展放牵引钢丝绳。母线固定中,由于滑动型管母线固定线夹金具为非标产品,设计一种新型整体式滑动型管母线固定线夹(图1),包括整体成型的线夹主体,其特征在于线夹主体采用整体式挤压成型,线夹体内设置母线穿孔,下端设有连接孔。底座结构设计成底盘圆形型式,与绝缘子支柱配套使用,底盘上端设置一挂耳,挂耳呈槽型,两端钻孔与线夹主体连接固定,可实现圆周转动,解决以往母线滑动范围受限问题。

而间隔棒同样设计新款安装工具(图2),由主体板、垫块、压紧块、导向套等构成,根据螺纹深浅来确定产品尺寸大小,减少拧螺纹时间,快速定位固定夹紧,完成张力拉线。

3施工技术应用效果分析

红敦界电厂1 000 kv输变电线路工程根据工程特点、环境条件采取恰当施工技术,整体施工环节处于把控范围内,有效提高了施工质量,控制了施工成本。以无人机放线为例,成本控制如表2所示。

人力放线还需考虑放线投工费用、扫障投工费、搭拆脚手架费共11 600元,无人机放线则是4100元,可节约7 500元成本。

4结论

综上所述,1 000 kv输变电线路工程施工技术要求高,应秉持探索精神与严谨态度探索施工技术应用措施,为其他特高压工程施工提供支持。通过分析红敦界电厂1 000 kv输变电线路工程,获得以下结论:

1)特高压输电线路施工应考虑环境条件、工程特点等,浇筑基础可搭设施工平台,做好安全防护。

2)铁塔构件大、材料重,附件螺栓拧紧容易产生“闪杆”情况,需严格按照顺序组装,夯实抱杆根部。

3)张力拉线施工应转变传统人工操作方法,可引进无人机,选用重量轻、质量高的绳索完成施工,优化母线固定、间隔棒定位等工具。

[参考文献]

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《机电信息》2024年第17期第20篇