架线建筑施工的基本知识

架线施工的基本知识

架线施工是送电线路三大工序(基础、杆塔、架线通常称为三大工序)术要求高、方式难度大的一道工序，为了保证架线操作方法的正确，架线后的施工质量符合GBJ223-1990要求，施工人员应掌握与架线施工有关的基本知识。

线路敷冰,在设计时需要计算比载,常用的比载,有如下7中:1,自重比载,2,冰重比载,3.导线自重和冰重比载,4.无冰时导线风压比载.5,覆冰时的风压比载.6,无冰有风时的综合比载.7,有冰有风时的综合比载.

一、送电线路设计选用的气象条件

气象条件是送电线路基础、杆塔、架空线设计的基本前提。较长的送电线路或者有大跨越的送电线路，往往不止一种气象条件，而是两种、三种或更多种的气象条件。气象条件的容主要表现在最大风速、最低气温、覆冰厚度等三个指标。只有懂得设计选用的气象条件，才能正确使用机电安装图中的安装曲线。

二、比载

比载是架空线单位长度（m）、单位截面积（mm2）所承受的荷载，以g表示，其单位为N/(m·mm2)。

在进行架空线的机械计算时，其自重、冰重和风压等均用比载表示。架空线的比载有七种。

（1）自重比载g1。设架空线的线密度q(kg/m)，架空线的计算面积为S（mm2），其自重比载为（本篇凡使用g1，含义相同时不另说明，也可以用g代替g1）

g1 = 9.807 q

或9.80665

s

（2）冰重比载g2。计算时假定沿线所复冰层厚度相等，同时取冰的密度等于

0.0009kg/cm 3。设冰层厚度为b(mm)，架空线外径为d(mm)，当覆冰厚度已知时覆冰的体积 ()22()4V d b d b d b ππ??=+-=+??

则： 2g =()b d b g

A ρπ+ g 2 = 27.73 ()

b b d s +×10-3

（1）

（3） 自重和冰重的综合比载g 3为 g 3 = g 1 + g 2 （2）

（4） 风压比载g 4。架空线上无冰时，作用于线上的风压按下式计算

V W =αkgF = 2***16000v d

ακ×9.807

（3）式中V W —— 无冰时，作用于每米线材上的风压， N/m ；

α—— 风速不均匀系数。根据不同风速，按下列规定取值：

υ< 20 ， α = 1 ；

20≤υ<30 , α = 0.85 ；

30≤υ<35 , α = 0.75 ；

υ≥35 , α = 0.70 ；

k —— 与线材直径有关的空气动力系数；

d<17mm , k = 1.2 ;

d ≥17mm , k = 1.1 ;

覆冰时，不论直径大小，k = 1.2 .

υ—— 风速，m/s 。

风压比载的计算式为 g 4 = P S = 0.613*2***v d S ακ×10-3

（4） （5）覆冰时的风压比载g 5为 g 5 = 0.613×10-3 （5）

（6）综合比载。架空线的综合比载是垂直比载（自重、冰重）和水平比载（风压）的向量和。

当无冰时，综合比载g 6为g

6 =

（6） 当覆冰时，综合比载g 7为g

7 = （7）

三、档距及耐段

（1）档距。相邻两个杆塔中心间的水平距离，称为档距（一般用l 表示）。档距有双重含义，它既是两杆间的水平距离，又是两杆间距离的简称（或称线档）。

（2）耐段。相邻两个承力杆塔（即耐杆塔）的区间称为耐段。耐段由一个或多个档距组成，耐段档距之和为耐段长度。耐段仅有一个档距者称为孤立档，耐段有两个及以上档距的称为连续档。

（3）代表档距。对于连续档，因各档具有不同的档距及悬挂点高差，虽在一般地形情况由于各档架空线是以相近的水平应力收紧并固定的，但当气象条件变化而不同于施工条件时，由于各档的档距与线长不同，便引起线长变量与水平应力变量的不同，于是迫使耐段中各直线杆塔上的悬垂绝缘子串产生偏斜。一般地形情况下，偏斜后各档架空线的水平应力相差甚微，以致可以认为各档架空线的水平应力复又趋于相近，换言之，耐段各档架空线的水平应力总是近似相等的（此水平应力也称代表应力），并且此水平应力的变化情况与各档的档距及悬挂点高差的不同组合方式有关。反映此组合方式的“等高等价档”的档距，称为代表档距。代表档距代入架空线状态方程式，或以确定耐段各档距架空线在不同气象条件下的水平应力。代表队档距的计算公式为 db l =3cos cos i i i

i l l ?

?∑∑

（8）

其中 1

i i

h tg l ?-= （9）

式中 db l ——耐段的代表档距，m ；

i l ——耐段各档的档距，m ； i ?——耐段各档架空线悬挂点间高差角，（?）；

i h ——耐段各档悬挂点间的高差，m ；

在平原或小丘陵地带，可不考虑高差影响，则式（8）变为

db l =

?

（10）

（4）紧线段。紧线施工中，首基杆塔至末基杆塔为紧线段。对于非力架线的紧线施工，首、末基杆塔均为耐杆塔。对于力架线的紧线施工，首、末基杆塔一般均为直线杆塔。

（5）紧线段的临时代表档距。力架线中，按紧线段长度及高差计算出来的代表档距称为临时代表档距。

四、架空线的应力

（1）水平应力。架空线的应力就是架空线单位面积上承受的力。架空线各点承受力的方向，是沿架空线切线方向变化的。架空线应力是架空线最低点的应力，该点应力的方向是水平的，故称架空线的应力为水平应力。

架空线最低点应力就是架空线最低点单位面积上承受的力，即

0T S

σ=

（11） 式中 0σ——架空线最低点应力即水平应力，N/mm 2 ；

T ——架空线最低点力，N 。

（2）架空线悬挂点应力。在大档距或大高差条件下架线时，应按架空线最高悬挂点应力验算安装安全系数，其值允许比最低点安全系数降低10%。换言之，当架空线最低点应力0σ已给定时，则最高悬挂点的应力m σ不应大于1.10σ。m σ的计算有如下几种情况：

（

1）悬挂点等高时220000

g 8m l f g σσσσ+=+= （12）

式中 0f ——架空线的弧垂， m 。

（2）悬挂点不等高时，如图1所示，

m σ为了 222002022cos 8cos 2cos 2m h g l g gh f l

σσσσ?σ??=+=+++ （13）

式中 2f ——架空线的大平视弧垂，m 。 （3）架空线的允许安装应力。设架空线的允许安装应力为A σ，其值按下式计算

P A A K σσ=

（14） 式中 P σ——架空线的破断应力，N/mm 2 ；

A K ——架空线的安装安全系数；根据设计规程规定，导地线设计的安全系数不应小于2.5。地线宜大于导线的设计安全系数。在安装情况下，安全系数应不小于2。

（4）架空线的状态状态方程式。悬挂于两固定点间的架空线，当气温、荷载变化时，架空线的应力及弧垂也随之发生变化。当已知某一气象条件下的架空线应力、比载、气温及待求气象条件下的比载、气温、应力时，考虑架空线的弹性伸长及温度伸长，利用两气象条件下档原始线长不变的原则，列出架空线的状态方程式，由此可得待求气象条件下的应力。需要说明的是，由于架空线的荷重是沿线均均匀分布的，且悬挂的架空线上任一点的拉力方向，应该和那一点所在曲线的切线方向一致，因此架空线状态方程式的精确表达式应当是悬链线型的，而现场通常使用的状态方程式为简化的抛物线式，抛物线型的状态方程式为

222222()2424db n db m n m n m n m

l g E l g E E t t σσασσ-=--- （15）

式中 m σ——比载为m g 、气温为m t 时，架空线的水平应力，N/mm 2；

n σ——比载为n g 、气温为n t 时，架空线的水平应力，N/mm 2；

α——架空线的温度线膨胀系数，1/℃；

E ——架空线的弹性系数，N/mm 2。

五、架空线的弧垂（也称弛度）

弧垂即架空线在线档的中点与两悬挂点连线间的垂直距离。它有精确计算法和简化计算法两种。简化计算法即抛物线型计算公式：

当悬挂点等高时 28l g f σ

= （16）

当悬挂点不等高时 28cos l g f σ?

= （17）

六、架空线的安装应力曲线

导线和避雷线在安装时，是在不同气温下进行的。紧线施工前，应根据各处耐段的代表档距，分别从安装应力曲线中查出不同温度下的应力或弧垂。

安装曲线是由设计单位提供的。它是按最高气温至最低气温，每隔5℃绘制一条弧垂曲线或应力曲线，并说明是否考虑了架空线的初伸长。

安装曲线不同于架空线的特性曲线。

七、初伸长

在架空线的状态方程式中，只考虑弹性变形。实际上，架空线安装后，除产生弹性伸长外，还将产生塑性伸长。塑性伸长与拉力大小和时间的延长有关，它使导线产生永久变形，此变形称初伸长。为避免架空线初伸长后影响对地或被跨越物距离，在架设电力线时，应考虑进行补偿。

架空线的塑性伸长对弧垂的影响，一般用降温法补偿，采用表1所列塑性伸长数

值时，补偿降低的温度用表1所列数值。

表1 架空线塑性伸长及降温值

八、弧垂观测档的选择

（1）弧垂观测档的选择应符合下列规定：

紧线段在5档及以下时靠近中间选择一档；

紧线段在6~12档时靠近两端各选择一档；

紧线段在12档以上时靠近两端及中间各选择一档；

观测档宜选择档距较大和悬挂点高差较小及接近档距的线档；

弧垂观测档的数量可能根据现场条件适当增加，但不得减少。

（2）弧垂观测档的选择还应兼顾下列要求：

观测档位置应分布比较均匀，相邻观测档间距不宜超过4个线档。

观测档应具有代表性。如连续倾斜档的高处和低处，较高悬挂点的前后两侧，相邻线段的结合处，重要跨越附近的线档应设观测档。

宜选择对邻近线档监测围较大的塔号作测站。不宜选邻近转角塔的线档作观测档。

九、弧垂的计算

观测档弧垂计算的依据是设计单位提供的导（地）线安装应力曲线或百米档距弧垂曲线图。设计单位提供的导（地）安装应力曲线或百米档距弧垂曲线图中，都存在有两种情况：

第一种情况：曲线图已按降温补偿法考虑了架空线受到力后产生的塑性伸长和蠕变伸长（简称初伸长）的影响。对此情况，在计算观测档弧垂时不再考虑初伸长的影响。

第二种情况：曲线图未考虑初伸长影响。查应力曲线图时应注意设计的说明。弧垂计算时应考虑降温，一般情况下，钢芯铝绞线降温20℃，钢绞线降温10℃。

1．以耐段作为紧线段的观测档弧垂计算

（1）观测档的导（地）线悬挂点等高，且弧垂较小（即正常力）时，依据导（地）线应力曲线图计算观测档弧垂。导（地）线应力曲线为()db f l σ=，因此应根据观测档所在耐段的代表档距db l 查不同温度下（一般是每变化5?有一条曲线）的紧线应力db σ，然后按下式计算观测档的弧垂。

218db

g l f σ= （18）

式中 f ——观测档的弧垂， m ；

1g ——导（地）线的自重比载，N/( m · mm 2)；

l ——观测档的档距，m ；

db σ——观测档所在耐段的代表应力，N/ mm 2。

（2）依据导（地）线百米档距弧垂曲线计算观测档弧垂。首先查出观测档所在耐段的代表档距在不同气温条件下的百米档距弧垂100f ，然后按下式计算观测档的弧垂

2100()100

l f f = （19） 式中 100f ——观测档所在耐段代表档距的百注档距弧垂，m 。

观测档的悬挂点等高，但弧垂偏大，即/5%f l ≥时，应按下式计算观测档的弧垂

22413f f f l ????=+?? ???????

（20） 式中 2f ——悬挂点等高，且/5%f l >时的观测档弧垂，m ；

f ——观测档的弧垂，按式218db

g l f σ=或式2100()100l f f =计算，m 。 观测档的悬挂点不等高，且高差角10?≥?时，应按下式修正观测档弧垂

3cos f f ?

= （21） 式中 3f ——悬挂点不等高时的观测档弧垂，m 。

2．孤立档的弧垂计算

在一般情况下，仍以式218db

g l f σ=或式2100()100l f f =进行弧垂计算，只是式中的l 等于db l 。以孤立档为紧线段紧线时，通常挂线端已联好耐绝缘子及金具串，考虑这一影响，观测档弧垂应按下式计算

2

220121cos 1G g g f f l g λ???-=+ ??? （22） 其中 0n G g n S

λ= 式中 G f ——孤立档的观测弧垂修正值，m ；

λ——耐绝缘子串的长度，m ；

l——孤立档的档距，m；

g——耐绝缘子串的自重比载，N/( m·mm2)；

n

G——每相间单侧导线耐绝缘子串的重力，N；

n——耐绝缘子串所联架空线的根数；

S——架空线的截面积，mm2。

挂完线后检查孤立档弧垂时，其弧垂为（两端已联好耐绝缘子串及金具）

22

1

12

1

cos

14

G

g g

f f

l g

λ?-

??

=+

?

??

（23）

式中

1

G

f——孤立档的验收弧垂，m。

十、连续上（下）山时的观测档弧垂及线夹位置调整计算

连续上（下）山的紧线状态示意图如图2所示

图2 连续上（下）山紧线状态示意图

如图2的紧线状态，挂于放线滑车的架空线，因两侧出口处力相等，而水平力因高差而不相等：山下侧水平力变小，其弧垂大于设计值；山上侧水平力变大，其弧垂小于设计值。同时，放线滑车向山上倾斜。在观测弧垂时，必须根据观测档的不同水平力调整弧垂观测值。是否按连续上（下）山计算的判别式为

1

max 110.015n i

li j i n i

i M y y g M

σ===≤∑∑ （24） 1

min 11y 0.015n i

li j i n i

i M y g M

σ===>-∑∑ （25） 其中 321312i i i j db l g l M E σ??=-+ ? ??

? （26） 式中 max y ——li y 中最大值，m ；

min y ——li y 中最小值，m ；取绝对值最大的负值；

li y ——紧线段各档架空线最低点与第一档弧垂最低点的高低差，m ；可

按设计断面图取值，11y =0。

j σ——耐段的紧线应力，N/ mm 2；

i M ——计算参数；

i l ——第i 档的档距，m ；

db E ——耐段架空线的代表弹性模量，N/ mm 2；其值见式（23） i ?——第i 档架空线悬挂点间的高差角，（?）。

判别方法是：如果式（24），式（25）同时成立，紧线段可不作为为连续上（下）山而调整其弧垂观测值。如果式（24），式（25）不同时成立，则紧线段应作为连续上（下）山而调整其弧垂观测值。

观测档弧垂的调整计算有两种方法，这里介绍高差法。如图2所示，观测档弧垂的计算式为

1

8cos gi gi i gi

l g f σ?= （27）

其中 1111n i li

i i j li n i

i g M y g y M

σσ===-+∑∑ （28） 式中 gi f ——观测档的弧垂，m ；

gi l ——观测档的档距，m ；

gi ?——观测档架空线悬挂点的高差角，?；

i σ——观测档架空线的水平应力，N/ mm 2。

悬垂线增夹安装位置的调整计算

()i i i j i l s M s σσ-=-+ （29） 式中 i s ——段某直线塔悬垂线夹安装位置的调整距离，m ；正值表示由画印点向

山下移位，负值表示由画印点向山上移位；

i l s -——前一悬垂线夹移位距离，m 。

十一、等长法观测弧垂

等长法又称平行四边形法，是最常用的观测弧垂方法。在条件许可时，应优先选用等长法。

选用等长法观测弧垂应同时满足下列要求

20%h < （30）

22a b f h f h ≤-????≤-??

（31） 式中 h ——观测档导线悬挂点间的高差，m ；

f——观测档档距的中点弧垂，m；

a

h——观测端导线悬挂点至基础面的距离，m；

b

h——视点端导线悬挂点至基础面的距离，m。

等长法观测弧垂的布置图如图3所示。

在观测档相邻两杆塔上，由架空线悬挂点A、B处各向下量距离f绑扎弧垂板或在测站端画印记后设置罗盘仪。然后，在测站端的弧垂板处直接用目视观测，或者用罗盘仪观测。

图3 等长法观测弧垂布置图

在上述量距离f时，可根据紧线当天的气温预估一个气温值，以此气温条件选择f。如果气温变化时，应重新绑扎弧垂板。

观测弧垂时，使两弧垂板上平面的连线与架空线最低点相切，即达到设计要求。

1．观测档不联耐串的弧垂计算

（1）观测档架空线悬挂点高差10%

h l

<时

2

db

db

l

f f f

l

??

==

?

??

（32）（2）观测档架空线悬挂点高差10%

h l

≥时

2

cos db db f l f f l ????== ??? （33） 2．观测档一侧联耐串的弧垂计算

（1）观测档悬挂点高差10%h l <时

2

2010211g g f f l g λ??-=+ ??? （34） （2）观测档架空线悬挂点高差10%h l ≥时

2

22011cos 1g g f f l g ?λ???-=+ ??? （35） 3．观测档两端都联耐串的弧垂计算

（1）观测档架空线悬挂点高差10%h l <时

20102114g g f f l g λ??-=+ ???

（36） （2）观测档架空线悬挂点高差10%h l ≥时

220121cos 14g g f f l g ?λ???-=+ ???

（37） 4．气温变化时的弧垂调整

在测量导（地）线弧垂时，若气温变化导致架空线温度发生变化，此时应调整观测的弧垂值。其方法是保持视点端弧垂板不动，在测站端调整弧垂板：当气温升高时，应将弧垂板向下移一小段距离a ?；当气温降低时，应将弧垂板向上移一小段距离a ?，值为

2a f =V V （38）

式中 a ?——测站端因气温变化而应上下移动的距离，m ；

f ?——因气温变化观测档弧垂的变化值，m 。

当气温变化不超过±10℃，可按式（38）进行弧垂调整。当气温变化超过±10℃

时，应将视点端弧垂板按气温变化后的弧垂重新绑扎。

十二、异长法观测弧垂

当观测档的架空线悬挂点间高差较大时，为了保证视线切点靠近弧垂最低点，可采用异长法观测弧垂。

所谓异长法即观测档两端弧垂板绑扎位置不等高进行弧垂观测，如图4所示。

1．观测档未联耐绝缘子串的观测距离计算

观测档架空线悬挂点高差10%h l <时，选定一适当的a 值（即测站端低于同侧架空线悬挂点的垂直距离），则视点端低于同侧架空线悬挂点的垂直距离为b ，其计算式为

图4 异长法观测弧垂

20(2)b f a = （39） 观测档架空线悬挂点高差10%h l ≥时，测站端选定适当的a 值后，则视点端的b 值计算式为 2(2)b f a ?= （40） 式中0f 的计算式见式（32），f ?的计算式见式（33）。

2．观测端档一侧联耐绝缘子串时的计算

视点端在不联耐串侧，如图5所示。

（1）观测档架空线悬挂点高差10%h l <时，测站端选定a 值后，则视点端b 值计算式为

22010022(24g g b f a f l g λ-=+ （41）

（2）观测档架空线悬挂点高差10%h l ≥时，测站端选定a 值后，则视点端的b 值计算式为

22201

21cos (2)4g g b f a f l g ??λ?-=+ （42）

视点端在联耐绝缘子串端，如图6所示

（1）观测档架空线悬挂点高差10%h l <时，测站端选定a 值后，则视点端的b 值计算式为

2

201002124g g b f a f l g λ?-=- ? （43） （2）观测档架空线悬挂点高差10%h l ≥时，测站端选定a 值后，则视点端的b 值计算式为

2

220121cos 24g g b f a f l g ??λ??-=- ? （44）

3．弧垂的调整与检查

如果气温变化时，采用异长法观测弧垂应作调整即视点端的弧垂板保持不动，测站端的弧垂板应移动一段距离a ?，其值按下式计算

2a f ?=? （45） 式中 f ?——随气温变化架空线弧垂的变化量，m 。

采用异长法检查弧垂时，当由观测档相邻两杆塔上测得a 、b 值后，按下式计算档

距中点弧垂f

214

f = （46） 异长法观测和检查弧垂的适用围。采用异长法观测或检查弧垂时，应同时满足下列要求

2b b h ≤- （47）

且

1944a f ?≤≤ （48） 或 0.408~1.83a f

= （49） 十三、角度法观测弧垂

为了保证观测弧垂的准确性及提高观测弧垂的效率，架线施工中，广泛应用了经纬仪观测弧垂，即角度法观测弧垂。角度法是指用观测架空线弧垂的角度以替代观测垂直距离，实现用经纬仪在地面直接控制架空线的弧垂。

角度法观测弧垂的优点是：对于大档距，用目视观测架空线切点比较模糊，用经纬仪比较清晰，观测比较准确。用等长法、异长法观测弧垂往往需要作业人员登杆观

测，角度法可直接在地面观测，比较安全方便。

角度法观测弧垂，由于经纬仪摆放位置的不同，分为三种情况：

档端角度法，如图7（a）所示；

档角度法，如图7（b）所示；

档外角度法，如图7（c）所示。

图7 角度法观测弧垂

三种角度法中，应优先使用档端角度法。因档端角度法的经纬仪摆放在观测档一端的杆塔中心处，观测方便，计算简单，方便信号联络。只有在档端角度法不允许使用的情况下，方选择其他两种方法。

1．角度法观测弧垂的步骤

（1）确定经纬仪位置，并复核与观测档架空线悬挂点的高差。

（2）计算在不同温度下的弧垂观测角θ。

（3）调整紧线弧垂，使架空线的轴线与经纬仪的视线相切。

（4）架空线挂线后应立即作一次检查，将观测结果填入弧垂记录表。

2．弧垂的检查

检查弧垂有两种情况：一种是架线工序的质量检查，另一种是运行过程的弧垂检查。针对前一种状态的工作步骤是：

（1）架线工序完成后，复查架空线弧垂时，原则上应在观测档复查，经纬仪摆放位置应尽可能性摆放在原来观测弧垂的位置。

（2）调平经纬仪后，调整经纬仪的垂直度盘，使望远镜的视线与架空线的轴线相切，读出观测角θ，利用θ角推算架空线的弧垂。

（3）将计算的弧垂值与设计弧垂相比较确定其误差率，在比较时应考虑架空线已释放初伸长的因素。

3．档端角度法观测弧垂

仪器在架空线垂直下方，观测角θ的计算式为

1

tg θ-=?? （50） 已知观测角求弧垂f 的计算式为

2

1

4f = （51） 式中 θ——角度观测值，（?），正值为仰角，负值为俯角；

a ——望远镜中心至近悬挂点间的垂直距离，可直接量得，m ；

h ——观测档架空线悬挂点间的高差，m ，近悬挂点（即测站端）较低时取

“+”，反之取“-”。