毕业设计(论文)-吊桥式带电跨越技术研究设计.doc
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1、 56 1 目 录 摘 要 1 1 前言 2 1.1 研究的背景.2 1.2 研究的意义 2 1.3 研究的内容.2 2 带电跨越方案的比较 4 2.1 带电跨越方案的种类4 2.2 带电跨越方案的优缺点分析 5 2.3 索道式跨越方案分析 7 3 吊桥式跨越方案及吊桥的组成9 3.1 吊桥式跨越方案及工作原理.9 3.2 吊桥的组成 .11 4 吊桥的设计及其理论 .15 4.1 设计计算流程图15 4.2 吊桥的模型分析15 4.3 吊桥的设计要点16 4.4 吊桥的设计计算17 4.4.1 跨越点处的弧垂确定17 4.4.2 承载索最大负荷时的张力计算18 4.4.3 非均布荷载下承载索
2、的应力计算.21 4.5 导线没有掉落时承载索水平张力T的计算22 4.6 承载索上没有导线作用时的弧垂计算.23 4.7 冲击荷载下承力绳和吊绳受力校验.24 4.8 承力绳的锚固和滑车的校核24 4.9 跨越架强度的校核.25 4.10 吊绳耐冲击力校验25 4.11 吊桥跨越架的相关计算25 4.11.1 吊桥跨越架与被跨线路距离的确定.26 4.11.2 跨越架高度的确定.26 56 2 4.11.3 跨越架中心线位置的确定26 4.11.4 吊桥跨越架坐落位置的确定.26 5 吊桥的施工及放线施工 .27 5.1 施工工艺流程图.28 5.2 跨越施工的前期准备.28 5.2.1 机
3、具的准备28 5.2.2 其他工器具准备工作28 5.3 跨越架体的组立施工.29 5.3.1 跨越架底部抱杆整立施工.29 5.3.2 跨越架上部抱杆的零吊施工31 5.4 利用动力伞展放导引绳.31 5.4.1 采用动力伞展放导引绳的目的和意义32 5.4.2 动力伞及展放引绳的有关技术参数.32 5.4.3 动力伞展放迪尼玛绳的原理32 5.4.4 动力伞展放迪尼玛绳的施工程序.33 5.4.5 展放准备工作.33 5.4.6 动力伞展放 3.5 迪尼玛引绳施工步骤33 5.5 吊桥的组立34 5.5.1 组立作业流程.34 5.5.2 组立前的准备工作34 5.5.3 展放吊桥主承载绳
4、35 5.5.4 紧调吊桥主承载绳35 5.5.5 固定过线保护装置37 5.5.6 引渡绳和导地线展放37 5.5.7 过线时注意事项.37 5.6 展放导、地线及紧线.38 5.7 撤吊桥 .38 5.8 拆除跨越架38 5.9 主要工器具配置.38 5.10 跨越施工安全技术措施39 5.11 带电跨越施工的相关规定和要求 41 5.12 施工人员组织.43 56 3 5.13 计划施工时间.43 6 实例设计计算 43 7 结语 . 48 致 谢 49 参考文献 .50 56 4 吊桥式带电跨越技术研究吊桥式带电跨越技术研究 学 生: 黄永超 指导教师: 孟遂民 三峡大学 机械与材料学
5、院 摘摘 要要:新建线路的施工过程中需要跨越许多的运行线路,对于某些重要的运行线路, 不能停电施工,必须采取带电跨越技术。全面分析比较了目前常用的几种跨越施工方案, 比较了它们的优缺点。文章中对索道跨越式中的吊桥式带电跨越方案进行研究,将先进 的动力伞展放导引绳技术和吊桥跨越技术相结合,从而实现完全不停电跨越运行线路。 吊桥式带电跨越技术研究内容主要包括:吊桥式跨越方案,吊桥式跨越的工作原理,施 工设计计算,施工的步骤和方法,以及吊桥式跨越施工安全措施等。 关键词关键词: 输电线路;吊桥式跨越;跨越带电线路;施工工艺;施工计算; Drawbridge-Style cross the live
6、line technology study Student:HUANG Yong-chao Supervisor:MENG Sui-min College of Mechanical and Materials, China Three Gorges University Abstract:The new constructed transmission line have to span several live transmission line. To some important live line, which cant cut, it must be taken not to bl
7、ackouts to span it. Comparing and analysis of the several commonly used to span construction technology firstly, mainly compared their advantages and disadvantages. It researched one style of Cableway- styles to span the live line, drawbridge-style to span, which Combined Powered parachutes to infil
8、trate Spread Guiding Rope Technology and drawbridge to span technology, to realize span the live power-line with no blackouts. It mainly researched the content that includes as follows: the Program to span, drawbridge-style principle, Construction Design, Construction of detailed step sand methods,
9、and its construction safety and so on. Keywords: Transmission line;Bridge leap;across Charged lines;Construction Technology;Construction Calculation 56 5 1 1 前言前言 1.11.1 研究的背景研究的背景 自1981年建设第一个500kV的输电线路工程平武工程以来,我国的高压及超高 压线路越来越多,500kV的线路已成为我国目前主干线。目前全国已有东北、华北、华 东、华中、西北、南方、川渝7个跨省电网和山东、福建、新疆、海南、西藏5个独立省
10、 (区)网。网内共有220kV线路120000km,330kV线路7500km,500kV线路20000km。中国 输电线路的建设规模和增长速度在世界上是少有的。 中国经济的高速发展带来了社会对电力资源的巨大需求,而这也对输电线路技术的 发展提出了更高的要求。目前,我国的输电线路事业已进入蓬勃发展阶段,尤其是特高 压技术的发展更是在输电领域掀起了新的技术革命50。下图为2020年左右国家电网规 划图41 “十一五”期间,国家将进一步加快电网建设,将基本消除电网瓶颈,保证电力输 送和分配,满足社会经济发展的需要。而在新线路建设的过程中,必将会跨越许多的运 行线路,其中必然会遇到带电跨越的问题。目
11、前带电跨越技术尚不成熟,所以我们对带 电跨越技术进行研究是非常有意义的,吊桥式带电跨越方案则是在这样的背景下所提出。 图 1-1 2020 年前后国家特高压电网规划图 56 6 1.2 研究的意义研究的意义 目前我国经济正处于高速发展阶段,巨大的电力需求也对电力输送的持续性与无间 断性提出了更高的要求“电力输送一刻都不能中断” 。如何实现架设跨越线路的同 时,不停电或短时间的停电已成为一个必须深入研究的课题。可以设想国家欲建设 1000kV 的线路主干道,中途必然存在跨越高压或超高压的线路,一旦这些高压或超高 压线路断电,则电网将会陷入瘫痪状态,即使是短时间的输电中断,所带来的经济损失 也是巨
12、大的。同时,也给人民的生活带来极大的不便。而施工单位要按时完成工程,又 要保证电力的正常输送,就必须解决带电跨越线路的技术难题。与此同时,带电跨越过 程中如何安全、高效的完成施工也需要进行全盘谋划和技术创新。 基于国内输电线路技术发展的现状及经济的高速发展对电力的高要求,本文对带电 跨越技术进行研究是有必要和非常重要的意义。文章主要对吊桥式带电跨越技术进行了 研究。 1.31.3 研究的内容研究的内容 所谓吊桥带电跨越技术,即是用跨越档两端的跨越塔(或两边为跨越架、或一边为 铁塔,一边为跨越架)作支撑,利用高强度的绝缘绳在跨越档间架设起跨越承载索,并 且在承载索下悬挂绝缘吊桥,从而对下面的运行
13、线路进行可靠的保护。新建线路在张力 放线的过程中,导引绳、牵引绳和导线在绝缘吊桥的内通过。施工中万一发生跑线事故, 导线就会下落到绝缘吊桥上,故新建线路的施工过程不会对运行线路造成影响,架线施 工过程十分安全可靠44。 对吊桥带电跨越技术的研究主要包括以下内容: 1、 综合分析目前常用的带电跨越方法,比较其特点。 2、 研究吊桥式带电跨越技术,并对吊桥进行设计,绘制出各种方案的布置图、关 键零部件图。 3、 研究该新方案的设计要点,并导出相关理论公式。 4、 研究吊桥跨越的具体施工工艺和操作步骤。并且将吊桥跨越同动力展放导引绳 技术相结合,实现真正不停电跨越施工。 在设计的过程中,严格按照跨越
14、电力线路架线施工规程中相关规定及其它规程 的相关规定。该设计过程由孟遂民教授指导设计,在此表示忠心的谢意。 56 7 2 2 带电跨越方案的比较带电跨越方案的比较 所谓带电跨越,并不完全是指在带电跨越施工的过程中,被跨越线路一直都处于运 行状态。当然,它不仅包括这种完全带电跨越方式,还应该包括仅在放线过程中被跨线 路带电运行,而在搭设跨越架、封网、拆跨越架、拆网的过程进行停电作业。所有这些 施工方案均为带电跨越方案。 在送变电工程的架线工程中,跨越电力线施工是一个经常遇到的问题。从跨越高速 公路、电气化铁路、电力线路以及江湖、果园等几乎每条线路都不可避免。其中跨越电 力线是最常见的。从一般的低
15、压线路到 500kV 的高压线路不等,一般电力线路运行单位 都要求施工时能够保持线路正常运行,或者是停电,但需支付较高的停电损失费。因此, 施工单位在地形允许的条件下,通常采用带电跨越电力线的方法进行施工。为了便于在 施工中选用带电跨越方案,文章下面对带电跨越方案进行分析和比较53。 2.12.1 带电跨越方案的种类带电跨越方案的种类 带电跨越方案种类较多,但是总体来讲,主要有三大类:搭设木质、竹质或钢管脚 架进行跨越、铝合金结构跨越架、索道跨越式53。下面对这三大类带电跨越方案进行 简单介绍。 第一种:搭设木质、竹质或钢管脚架进行跨越。即采用杉木杆、毛竹或钢管在被跨 越电力线的两侧安全距离以
16、外搭设跨越架体进行跨越施工。这是一种比较简单而且经常 使用的跨越施工方法。通常在跨越 10kV、35kV 等线路中使用。 第二种:采用金属结构架体(承担导、地线的放线冲击与其自身重力)与封顶绝缘网 (落线保护)相结合进行跨越。即在被跨越电力线路两侧组立以铝合金抱杆为,在两个铝 合金架体中间设里保护绝缘网保护。如在放线中出现断线、跑线时绝缘网能够承托断线 部分使其不落下从而避免造成被跨越电力线运行短路。这种方法包括很多种不同的形式, 例如:升降立柱式四柱跨越架、带伸缩桥臂的四柱跨越架、倒装提升跨越架等161920 222536。 第三种:采用跨越索道的方式进行跨越。即在被跨越电力线路两侧的铁塔上
17、, (或 者利用跨越架来跨越)利用高强度绝缘绳索作为跨越索道的承力绳索。在承力绳索上根 据被跨越电力线路的宽度敷设相应的保护索道从而形成一条保护距离足够长的安全通道, 使被展放导、地线在该安全通道内顺利通过被跨越的电力线路。直到完成平衡挂线、附 件安装。索道跨越方式也包括多种形式的方案,例如:利用绝缘网封顶的索道式、利用 玻璃钢管封顶的索道式、还有各种吊桥式、吊环式的索道方案3435545557等等。其中 吊桥式的跨越形式又包括:容纳各相线的大型整体吊桥和容纳单相导线的小型吊桥两种 56 8 方式。 2.22.2 带电跨越方案的优缺点分析带电跨越方案的优缺点分析 下面具体来分析它们的适用范围及
18、其优缺点。 1、搭设毛竹或钢管脚架法53: 适用范围:是一般常用的跨越方案,只适合于较低电压等级的跨越,且受地形因素 的影响很大。 优点:搭设操作简单,不需要特殊工具,架体结构稳定性较好,在架体上能够处理 施工过程中出现的问题。 缺点:受跨越地形、跨越架高度的影响,对需搭设高度在 30 米以上时,很难以采 用此方案。只有在在条件较好,跨越角度理想并且被跨越线路较低时,则考虑采用搭设 毛竹跨越架进行跨越。同时,需投入搭设材料、人力较多,运输工作量大,花时长,在 上端搭设时亦需要停电进行,停电时间长,整个跨越所需要的费用大,且毛竹封顶时有 一定的安全风险。 2、金属结构跨越架2022: 适用范围:
19、是一种新开发的新颖跨越方案,适用范围较广可适合跨越任何电压等级 的线路,跨越架的种类较多,使用时受地形因素的影响,不适合地形狭窄的地方。 优点:整个架体搭设所用柱体形式多样,选择性大。它所需工具、材料、运输等工 作较搭设毛竹或钢管跨越架少,改善施工过程的工时和效益,节省了人力和物力的投入, 搭设速度快,跨越高度可达到 40 米25,已在多条 500 千伏线路施工跨越 35 千伏及以 上线路中使用12,效果较好,是值得推广的一种跨越方案。 缺点:跨越架的稳定由拉线来控制,在拉线所涉及到的范围内应有足够的操作场地 和用来锚固的拉线锚桩,跨越上端提升时,需要在停电时进行。跨越架虽然较第一种轻, 但仍
20、稍显笨重。目前送变电的跨越施工大多采用这种方法。 3、索道跨越39324751: 适用范围:是近年开始采用的新施工方案,可适合跨越任何电压等级线路。并且可 以用于跨越公路、山沟等障碍物,不受地形因素的影响。 优点:这种施工方案的优点比较明显,以新建线路跨越档二端的铁塔或者配合跨越 架来架设承载索(如图 2-2 所示) ,通过承载索对被跨越线路进行封顶,在施工过程中, 对下面的带电线路进行保护,受高度限制比跨越架式小,避免了被跨越线路的电压等级 及跨越点地形的不利因素影响。同时,索道式可以跨越多条线路。由于利用了铁塔作跨 越架,减少了笨重的跨越架,同时大大减少了跨越架方面投入的费用,减少了大量的
21、运 输费等,更显经济方便。 56 9 缺点:施工方案设计前期阶段的测量及计算需要正确47,对承力应综合考虑各种 工作状态下,承力索的工作张力与弛度能满足施工要求,一旦完成,想要对封顶网调整 难度较大。其对承力索的要求较高。 下表从材料性能、优缺点、使用范围、适用电压等级、经济性等几个方面对它们进 行了简单的比较: 表 2-2 跨越方案比较分析 跨越形式材料性能优缺点使用范围 电压 等级 经济性 索道式跨 越 轻便简单, 对主索要求 高 稳定性高、安 全风险小 可跨越多条 电力线 任何等 级 高 毛竹、钢 管结构跨 越架 重量大、体 积大 稳定性差、安 全风险大 跨越单条 电力线 35kv 以
22、下 低 铝合金跨 越架 重量轻、体 积大 稳定性差、安 全风险大 跨越单条 电力线 任何等 级 高 图 2-2 利用绝缘杆封顶的索道式跨越方案 从上面的分析可以看出:几种跨越方案相比,索道跨越是一种全新的跨越方案,它 基本上不受外界的制约,产出与投入比明显,既能满足施工跨越要求,又能满足被跨越 56 10 线路的要求,它与上述几种方案相比有着较明显的优势53: (1) 、传统的跨越方案,一般需打设拉线20,受外界地形因素及高度影响,而索道 跨越拉线搭设在跨越塔的外侧,所以受地形影响因素较少。 (2) 、工作量方面,传统的跨越方案,搭设过程中需投入大量的人力、材料、运输 工作量,同时对作业场地的
23、损坏,需要赔偿大量青损费用,而索道跨越可大大地减少了 这方面的开支48。 (3) 、索道利用铁塔作跨越架时,减少了笨重的跨越架,施工工效高,可减少较多 的施工时间,经济效益可观32。 2.32.3 索道式跨越方案分析索道式跨越方案分析 索道式跨越方案主要有三种,每种方案也各有优缺点: 一种方案是在索道上安装封绝缘网来进行跨越,利用绝缘网对运行线路进行保护。 一种是在索道主索上铺设玻璃钢管进行跨越(如图 2-3-2) ,利用玻璃钢管来保护线路。 还有一种为吊桥式跨越(如图 2-3-1)44,在其上设计一个保护装置来保护放线的过程。 显然第三种方案优势更加明显:所增加的保护装置使放线过程更加安全可
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