浅析输电线路弧垂观测

浅析输电线路弧垂观测弧垂观测是输电线路施工的一个重要环节，弧垂质量的好坏是今后影响线路安全运行和维护的重要因素，弧垂过小，使架空线应力过大，易在最大应力气象条件下超过架空线的强度而发生断线事故，弧垂过大，使架空导线对地安全距离不够，因此弧垂观测时应在施工中精艺求精，粗调加细调，把好弧垂质量关，避免出现超差现象。弧垂观测有角度法、异长法、等长法、平视法等等很多种方法，其中以角度法最为常用。角度法是有经纬仪测竖直角观测架空线弧垂的一种方法。对于大档距、大弧垂以及架空线悬挂点高差较大的观测档采用角度法观测弧垂较为方便，并容易满足弧垂的精度要求。根据观测档的地形条件及弧垂的大小，可选取档端、档外、档内、档侧及档侧中点角度法的任一种方法观测弧垂。一般档端及档外角度法应用较多，其他几种方法的计算工作量较大，尤其是后两种方法的操作也复杂，很少选用。档端角度法公式简单计算容易，一般应用较多，lfafhtg441，式中符号含义a—经纬仪横轴中心至架空线悬挂点，l—观测档档距，—弧垂观测角,h—悬挂点高差，f—弧垂观测值。但由于现在卡西欧袖珍计算器计算功能强大且有些具有部分储存程序功能，计算工作量大的观测方法也简化了很多。例如采用档外角度法时事先在计算器中储存计算公式)84(21llfhflA，afhflB164122，BAAtg2122，11tgla，atgllh21)(，其中21,为观测档架空线悬挂点高度时的竖直角，a—经纬仪横轴中心至近弧垂观测档杆塔架空线悬挂点的垂直距离，1l—经纬仪至近弧垂观测档架空线悬挂点的水平距离，l—观测档的档距，θ—待求经纬仪弧垂观测竖直角。观测时把现场观测的观测档架空线悬挂点高度时的竖直角21,、1ll、设计弧垂值f代入计算器就可以马上得到所需的经纬仪观测角θ，因此档外角度法的应用与档端角度法一样非常普及。尤其是在双回路输电线路中，由于地线和导线的上相、中相悬挂点至仪器横轴中心的垂直距离a值较大，一般都不满足a3f的档端角度法观测要求，所以双回路输电线路采用档外角度观测法较多，只有在大档距、大弧垂的观测档才使用档端角度法。在使用角度法公式时，无论档端还是档外都必须熟悉公式中h的取值原则，即经纬仪安置在悬挂点低侧时取正值、在悬挂点高侧时取负值。等长法和异长法都是不用测量仪器观测弧垂的方法，操作方法简单且容易掌握。实际观测时将两块长约2M，宽约10～15CM红白相间的弧垂板水平绑扎在观测档两杆塔上，等长法绑扎位置是从架空线悬挂点向下垂直量取弧垂值f，异长法是根据公式baf2确定的a、b值来量取。紧线时调整架空线张力，观测人员观测绑扎弧垂板两点与架空线最低点弧垂三点成一线，即为设计弧垂。由于这两种方法是以目力或借助于低精度望远镜视力，因些一般适应于短档距、小弧垂的较平坦地段的弧垂观测，尤其在500KV输电线路分裂子导线数目多，规范规定子导线允许偏差为50mm，观测档档距较大时更少采用。观测弧垂前应参考平断面图和杆塔明细表及设计弧垂表，选择观测档。观测档的选择要求如下：（1）耐张段在五档及以下档数时，需选择靠近中间的一档。（2）耐张段在六档至十二档时，靠近耐张段的两端各选一档。（3)耐张段在十二档以上时，靠近耐张段两端和中间各选一档。观测档的档树可以增多，但不能减少。（4）观测档应选在档距较大悬挂点高差较小的档，一般情况下，有耐张及直线转角塔的档距不作为观测档。同时提前到现场查看观测档桩号地形地貌，如果观测点树木及障碍物较多，不利于观测，应重新选择观测档或观测方法。观测时应注意以下几点（1）：温度计应放在通风没有阳光直射的地方，温度计选用户外温度计，而不应使用室内温度计。世界上有些国家及我国某些施工单位，已运用或试运用架空线的实际温度作为弧垂计算值的依据，但现阶段我国仍广泛采用紧线时的大气温度计算弧垂值，户外温度计比室内温度计更接近于大气温度值。（2）根椐安装曲线计算出的设计弧垂值时是否已考虑“初伸长”的影响。如未考虑初伸长使用时应采取降温补偿法。（3）仪器应安放在架空线正下方略偏移的位置，而不应在正下方，以防止紧线过程中，由于架空线的起落及卡线器滑跑碰撞观测人员或仪器的事故发生，当采用的是档外角度法时，根据公式中1l可以自由变动而不影响观测的正确性因此可以避免安放在架空线放线滑车的下方。（4）一个耐张段有多个观测档时，应先从离紧线端最远的观测档开始逐个观测并调整弧垂。由于导线张力不平衡和滑车摩擦力影响，会出现前一个观测档未到弧垂值，后一个观测档已超过弧垂值，前一个观测档与后一个观测档人员应密切联系，相互配合，当前面的观测档已调整好弧垂后，后面的观测档在调整弧垂时应避免影响前面的已调整好的弧垂。当架空线采用分裂导线时，观测人员不仅要观测观测档的子导线相平还要观测前后数档的子导线弧垂偏差情况，由于放线滑车摩擦力影响使子导线不能完全相平时，也应能在附件安装时调整中和，不能出现同相中一根子导线一路走高或走低的情况。当风力大导线摆动厉害子导线难切平时时应停止弧垂观测。（5）整个耐张段架空线弧垂观测好后，在断线压接以前弧垂值应比设计值略高十公分至二十公分，以备划印压接挂线后接续管压后伸长使弧垂增大。架空线紧线完毕后，应及时复核检查弧垂。档外角度法用弧垂反算公式检查21211)()()(41lltgtgltgtgf，档端公式为2141tgtglaf式中1为观测档远悬挂点竖直角。当发现超差时应分析原因及时调整。产生误差的原因：（1）施工中架空线的弧垂计算值，都是指平行四边形与架空线相切的垂度，即档距中点弧垂。在观测时若仪器本身存在竖盘指标差而没有调整，将会引起误差。因此在观测前就应对仪器校正，并熟悉是俯角误差还是仰角误差，以便观测时调整弧垂与仪器十字丝相切时的位置。（2）一般情况，观测档的弧垂值都是在紧线前，按当地气温变化规律而计算出来的，因此难免与紧线时的实际气温存在差异，从而引起架空线的实际弧垂与原计算弧垂值有误差。观测时应考虑紧线时的气温变化因素，按当时气温变化的可能范围用插入法计算出相应的弧垂值及观测角。（3）紧线划印时引起的误差。由于紧线时滑车受力后偏移架空线挂线点致使划印产生较大误差，因此转角内侧和外侧划印时必须考虑转角的影响，划印时大多采用悬点延伸法，同时通过调整金具调整板眼孔来减少误差。上述几种观测方法适用于各种情况，但它们共同的特点就是可观测性。由于我国幅员辽阔，各个地方的气候差异很大，有些地域在线路施工时，一天当中能弧垂观测的时间很短，比如重庆地区，一直要等到云开雾散时才可以进行。2008年的抗冰抢险时，夜晚的连续施工也不能进行弧垂观测，因此探索其他观测的手段和方法就很有必要。在线路设计过程中，计算导线在各种不同气象条件下和不同代表档距时的应力和弧垂，并把计算结果经横坐标为代表档距，纵坐标为应力绘制成各种气象条件时代表档距和应力的关系曲线，这些曲线就是机械特性曲线，如果把弧垂值转化为力的形式进行测量则可以避免因天气原因无法观测的缺陷。在实际操作中可以采用测力仪进行。把测力仪悬挂在绝缘子与放线滑车之间，测量观测档杆塔的垂直荷载。根椐公式22110212,lhlhglllgAlGvv可以计算出导线应力达到设计值时的垂直荷载，另外加上放线滑车的重量，就是测力仪显示的数值。第一个公式中g为计算气象条件下的导线垂直比载，第二个公式中g为计算气象条件下时的综合比载，因此在观测测力仪时，应用测风仪测出观测档的风速，同时采取措施减少放线滑车对导线应力的影响，就能保证测力仪观测弧垂的准确性和精确性。总之,弧垂观测是一种选择性很强的施工项目。根据现场地形条件和分析，采用简单、方便、精确的观测方法能起到事半功倍的效果。