利用遥控飞艇牵放引绳进行大跨越不封航架线施工.doc

1利用遥控飞艇牵放引绳进行大跨越不封航架线施工徐守琦【摘 要 】 针对过去大跨越架线必须封航施工的问题，提出采用遥控氦气飞艇进行不封航架线施工的方法，从飞艇选择、过渡引绳选择、航行净空计算、引绳牵放方法等方面进行了可行性理论研究和计算，并经过实际应用证明该施工工艺方便可行，经济效果显著，极其具有推广使用价值关键词】 飞艇 跨越 不封航 架线 施工在架空输电线路的架线施工中，跨越森林、河流、带电线路、铁路、公路、房屋、蔬菜大棚、峡谷等的架线施工，一直是困扰施工的难题，各送变电公司也都在努力探索解决的办法，从目前掌握和了解的信息看,在输电线路的放线施工中应用特殊的方法架线的主要有六种方式:直升飞机、飞艇、氢气球、火箭、火炮、航模飞机其中火箭、火炮因涉及到军事领域、森林防火和施放距离的问题而无法进行常规应用；航模飞机因承载能力较低所以施放距离有限也无法在工程中得到广泛应用； 氢气球具有重量轻,未充气时可以折叠搬运,十分方便,且费用低廉等特点,对于跨越河流、建筑物、公路、铁路等障碍物使用效果较好,缺点是需人工用系留绳控制方向, 氢气又易燃发生爆炸，对人力难以逾越的悬崖峭壁、深渊峡谷、连续施放距离较长的地方难以使用；直升飞机具有悬停、垂直起飞和前后左右任意飞行的性能,且承载能力大、速度快、效率高、机械性能好、不受地形限制，缺点是费用昂贵、噪音干扰严重、需一定起飞场地、对飞行员飞行技术要求严格；飞艇和氢气球的升空原理相同,也是一种浮升飞行器,但同时飞艇还装有动力装置(发动机),可载人,并可控制方向,不象气球需要系留绳用人在地面控制方向。

飞艇自 1852 年问世以来,距今已有 140 多年历史,特别是近几十年来,随着新材料、新技术的应用,飞艇也有了很大发展,目前世界最大的飞艇长达 100 多 m,容积达数万立方 m,最大承载力可达数十吨,甚至上百吨前苏联早已有应用飞艇进行架空输电线路器材运输、杆塔吊装和架线的尝试北京航空航天大学龙圣飞行器公司作为一家专门从事现代飞行器研究开发的新技术企业，利用十几年飞艇研究开发和应用的经验，于 1999 年成功地研制开发了国内第一艘张力架线引绳展放用的遥控氦气飞艇氦气飞艇的特点是：可以在较小平坦的场地起降，无需专门的起降场地，适合送变电的野外施工作业；重量轻、功率大、遥控可靠、操作简便；氦气为惰性气体，安全性好；价格性能比较好，一般都可以接受我公司在贵广 500kV 交流线路大塘北江大跨越工程的施工中，用 LS-S1200 型遥控氦气飞艇牵放引绳进行了不封航架线施工1 飞艇的主要技术数据LS-S1200 型遥控氦气飞艇长 12m，充气体积 66m3，双层气囊，最大航速每小时 72km，巡航速度每小时 20 至 30km，正常情况下起飞重量 16kg，最大起飞重量可达 80kg，最大牵引力 20kg，飞行抗风 5 级，作业抗风 3 级，每个遥控设备可遥控距离 1000m，每次飞行时间 1 小时。

22 北江大跨越段概况2.1 大跨越段的特点大跨越段位于广东省山水市大塘镇北 8 公里，跨越北江处江面为自北向南，西岸跨越塔位于一山包处，东岸跨越塔位于北江大堤外侧 50m 处，设计为耐-直-直-耐，耐张段的档距为 389m+1374m+399m=2162m2.2 大跨越段的基本数据大跨越段的基本数据如表 1表 1 大跨越段基本数据塔 号 1 2 3 4塔 型 NG27 ZK130 ZK130 NG20塔位原地面海拔标高/ m 52.9 33.0 11.2 8.1施 工 基 面/ m -2.0 -4.5 -2.5 0导线挂点标高/ m 77.9 158.5 138.7 28.1避雷线挂点标高/ m 167.5 147.750 年一遇洪水位 13.995 年一遇洪水位 12.17最高航行水位 13.372001.7.30.水位 4.53江面水位标高/ m冬季枯水水位 2.67导 线 LBGJ-510-27AC 单位重量 3.09避 雷 线 LBGJ-180-20AC 单位重量 1.221型号及单位重量（kg/m）复合光缆 SX-201/746 单位重量 1.3852.3 放线时间的选择放线时间选择在 十二月份，因为在这个季节正是冬季枯水期，但在施工设计时我们按 2001 年 7 月 30 日的水位进行计算。

2.4 放线弧垂的计算2.4.1 放线弧垂距江面的净空高度放线弧垂以各种跨江绳索的最低点距离江面 15m 和 20m 的净空高度为基准，因为经过调查了解北江航船的最高点不会超过江面 15m，主航道虽然不在跨越档中心弧垂最低点处，但我们仍按主航道位于跨越档中心弧垂最低点处进行施工计算2.4.2 直线跨越塔导线放线滑车计算高度两直线跨越塔的导线放线滑车滑槽高度，从铁塔导线挂点开始包括金具、绝缘子、滑车梁高度等按下降 8m 考虑2.4.3 直线跨越塔避雷线和复合光缆放线滑车计算高度两直线跨越塔避雷线和复合光缆的放线滑车槽高度，从铁塔避雷线挂点开始包括金具、滑车梁高度等按下降 1m 考虑2.4.4 放线绳索跳动裕度考虑在牵引展放过程中各种绳索和导线的上下跳动，再增加上下各 5m 的跳动裕度2.4.5 最大放线弧垂的计算不封航架线施工时两跨越直线塔间的最大放线弧垂如下：导线弧垂（距江面 20m 计算）=｛（138.7m+158.5m）÷2｝-8m-4.53m-20m-5m=111.07m导线弧垂（距江面 15m 计算）3=｛（138.7m+158.5m）÷2｝-8m-4.53m-15m-5m=116.07m导线弧垂（距江面 15m，不考虑跳动裕度计算）=｛（138.7m+158.5m）÷2｝-8m-4.53m-15m=121.07m避雷线（复合光缆）弧垂（距江面 20m 计算）=｛（147.7m+167.5m）÷2｝-1m-4.53m-20m-5m=127.07m3 引绳选择及展放顺序3.1 过渡引绳的选择在过渡引绳的选择上，经过比较重量、强度、伸长率和价格，我们为配合常规的导引绳和牵引绳展放，选择了三种绳索作为过渡牵引导引绳的绳索，其性能如表 2。

表 2 过渡牵引导引绳的性能名 称直径（mm）自重(g/m)破断力( N )迪尼玛绳 5 8 8000φ12 涤纶绳12 80 20000φ20 涤纶绳20 300 800003.2 架线过程中的各种绳索放线张力计算牵放及牵引过程中的各种绳索放线张力计算如表 3表 3 各种绳索放线张力计算名称 自重(g/m) 破断力(N) 弧垂(m) 牵引力（N） 安全系数迪尼玛绳 8 8000 111.07 170 4.71φ12 涤纶绳 80 20000 111.07 1700 3.14φ20 涤纶绳 300 80000 111.07 6374 5.46导引绳 689 150000 111.07 14638.8 3.52牵引绳 2007 362000 111.07 42641.7 2.76导线 2×3090 2×438280 111.07 2×65650牵引绳 2007 362000 116.07 40804.8 2.88导线 2×3090 2×438280 116.07 2×62820牵引绳 2007 362000 116.07 40804.8 3.005导线 2×3090 2×438280 121.07 2×60230迪尼玛绳 8 8000 127.07 148.6 5.38涤纶绳 12 80 20000 127.07 1485.7 3.59涤纶绳 20 300 80000 127.07 5571.4 6.25导引绳 689 150000 127.07 12795.6 5.83光缆 1385 245490 127.07 25720导引绳 689 150000 127.07 12795.6 6.614地线 1221 215520 127.07 226803.3 综合分析从 2.4.5 和表 3 的计算结果看，距离江面不论是 15m，还是 20m，飞艇牵放迪尼玛绳的牵引力都不超过 20kg，所以 LS-S1200 型遥控氦气飞艇是满足大跨越不封航牵放引绳要求的。

在所有的各级牵引过程中，只有在距离江面要求达到 20m，并考虑 5m 跳跃时，牵引绳牵引导线时，安全系数为 2.76,达不到张力架线导则和张力架线放线机具要求安全系数为3 的要求，其余所有的各级绳索的牵引安全系数均超过 3按对江面距离 15m 来控制放线张力，并考虑 5m 跳跃时，牵引绳牵引导线的安全系数为 2.88这就要求在牵引绳牵引导线4的过程中，按对江面距离 15m 来控制放线张力，并不考虑 5m 跳跃这样就既满足了安全的要求，又满足了大跨越不封航架线导线对江面净空距离的要求3.4 避雷线及复合光缆的展放顺序首先用飞艇牵放迪尼玛绳；用迪尼玛绳牵引 φ12 涤纶绳；再用 φ12 涤纶绳牵引 φ20涤纶绳；再用 φ20 涤纶绳牵引 φ16 导引绳；用 φ16 导引绳牵放避雷线或复合光缆3.5 导线的展放顺序首先用飞艇牵放迪尼玛绳；用迪尼玛绳牵引 φ12 涤纶绳；再用 φ12 涤纶绳牵引 φ20涤纶绳；再用 φ20 涤纶绳牵引 φ16 导引绳；再用 φ16 导引绳牵引 φ24 牵引绳；用 φ24牵引绳一次牵放两根导线4 施工方案在飞艇全过程的牵放中，应先根据塔型、风向确定放线顺序，最先牵放的应是上风头、最高点的迪尼玛引绳。

此次跨越我们最先引放的是避雷线引绳飞艇分三段牵放迪尼玛引绳现场布置简图如图 1图 1 现场布置简图4.1 东岸引绳牵放方法4.1.1 在张力场侧将 φ12 涤纶绳缠在张力机张力轮上并引出，展放过 4#塔避雷线放线滑车，绳头锚固在 4#铁塔横担上，并将绳头留出，准备与飞艇展放的引绳绳头联结，同时保持此段绳有 150kg 左右的张力4.1.2 将 1000m 迪尼玛绳缠在引绳线盘上，然后放在 4#塔下，绳头经过 4#塔塔上的另一滑车引至地下，准备与飞艇的引绳绳头联结4.1.3 3#塔上作业人员在塔上做好接绳准备4.1.4 飞艇起飞升空，遥控人员在 4#塔下将飞艇飞至 4#塔上空 30m 处悬停，遥控放下飞艇上的牵引头，地面作业人员将迪尼玛引绳绳头接在牵引头上，遥控飞艇升高并顺线路中心线方向飞向 3#塔，在飞行过程中，控制引绳张力在 17kg，当飞艇从 3#塔横担上空飞过后，3#塔上作业人员在塔上抓住绳头，解开接头，飞艇飞回降落4.1.5 3#塔上作业人员在塔上将迪尼玛绳头经过避雷线放线滑车后引至地面与 500m 长的φ12 涤纶绳联结，在 4#塔下用人力牵引，将 4#塔到 3 #塔间的迪尼玛绳替换成 φ12 涤纶绳，在两绳接头到 4#塔时，与 4#塔上张力机的 φ12 涤纶绳连接。

迪尼玛绳解开绳头缠盘回收4.1.6 3#塔将绳头锚固在 3#铁塔横担上，并将绳头留出，准备与飞艇展放的下一段引绳绳头联结54.1.7 张力机反卷，使此段绳有 150kg 左右的张力4.2 西岸引绳牵放方法4.2.1 在牵引场侧将 φ12 涤纶绳展放到 1#塔避雷线放线滑车内，塔下牵引机侧绳头上牵引机，塔上侧绳头在过 1#塔避雷线放线滑车后锚固在铁塔横担上，并将绳头留出，准备与飞艇展放的引绳绳头联结，同时保持此段绳有 20kg 左右的张力4.2.2 将 1000m 迪尼玛绳缠在引绳线盘上，然后放在 1#塔下，绳头经过 1#塔塔上的另一滑车引至地下，准备与飞艇的引绳绳头联结4.2.3 2#塔上作业人员在塔上做好接绳准备4.2.4 飞艇起飞升空，遥控人员在 1#塔下将飞艇飞至 1#塔上空 40m 处悬停，遥控放下飞艇上的牵引头，地面作业人员将迪尼玛引绳绳头接在牵引头上，遥控飞艇升高并顺线路中心线方向飞向 2#塔，在飞行过程中，控制引绳张力在 17kg，当飞艇从 2#塔横担上空飞过后，2#塔上作业人员在塔上抓住绳头，解开接头，。