220kV厦门跨海增容改造工程换线牵引施工技术

220kV 厦门跨海增容改造工程换线厦门跨海增容改造工程换线牵引牵引牵引施工技术施工技术施工技术
黄海锋
（福建省第二电力建设公司，福州市，350013）
[摘 要]220kV 厦门跨海增容改造工程施工具有跨越档距长、换线工艺复杂、海上施工条件恶劣、工期紧等特点,通过现场实地勘察和计算论证,选择了有针对性的不封航换线施工方法,按照工期要求顺利完成换线施工,取得了良好的经济效益和社会效益。

本文就上述施工所涉及到的主要施工难点，提出了相应的解决办法，对于今后类似的大跨越改造工程有积极的指导作用。

[关键词关键词]]海上大跨越 不封航换线 一牵二 一牵三 施工
1 概述概述概述
厦门钟山～东渡220kV 跨海通道增容改造工程，需将原线路一般线路段导线更换为间隙型导线，将原跨海段导线更换为单根超强钢芯高强耐热铝合金绞线。

跨海段导线采用日本住友公司生产进口的超强钢芯高强耐热铝合金绞线，在国内乃至世界上均为首次使用。

工程的建成投运在最短的时间内及时缓解厦门电力进岛输送的紧张压力，大大提高岛内的供电能力，增强岛内的电网供电可靠性，同时也为电网增加传输能力开辟新径。

整个增容改造工程起自钟山220kV 变电站，终止于东渡220kV 变电站，为双回路架设。

改造工程在#5～#9段横跨厦门西港（国际集装箱港）东、西主航道，整个跨越段长度为2.838km，采取“耐张（两基单回路）—直线—直线—直线—耐张（两基单回路）”的跨越方式，跨越档距为“407m—875m—1136m—421m”，铁塔呼高分别为“40m—106m—81m—106m—20m”。

本次改造为将原跨海段导线更换为单根超强钢芯高强耐热铝合金绞线，地线及跨越段杆塔均不做变动。

跨海段线路原导线为单根AACSR/EST-407特强镀锌钢铝合金绞线，增容导线采用单根KTACSR/UGS-407型超强钢芯高强耐热铝合金绞线。

整个跨越段导线不允许有接头，其单丝也不宜接头，施工时全段导地线施工架线弧垂均不得有正误差。

新、旧导线物理性能如表一所示：
表一 新、旧导线物理性能一览表旧导线物理性能一览表
钢
151.8 151.8 总计
558.8 558.8 计算外径（mm）
30.77 30.77 单位重量（kg/m）
2.415 2.415 弹性系数（N/mm 2）
102400 102312 温度线膨胀系数（1/℃）
16.7*10-6 16.7*10-6
计算拉断力（N）
350200 359562 安全系数
2.59 2.7432 最大使用张力（N）
135387 131074 平均运行应力系数
22% 19% 平均运行张力（N）
77044 68317 20℃时导线直流电阻（Ω/km）
0.0792 0.0806 最高允许运行温度（℃） 150 90 2 施工施工施工工艺特点工艺特点工艺特点
本跨越段由于受到所处地理环境、跨越情况以及导线本身结构特殊性，换线牵引施工是确保工程成败的关键，施工具有以下特点：
2.1大跨越段横跨厦门西港（国际集装箱港）东、西主航道，海运繁忙，海域涨退潮水位落差6m 以上且潮流较急，同时所跨越海域的海水具有较强的腐蚀性，要求在牵张过程“航道不封航、绳线不落水”。

2.2大跨越段线路左侧临近进出厦门岛的重要通道——海沧大桥，右侧临近厦门电力进岛第Ⅲ通道，海上风力平时多在6级以上。

在牵张过程应防止绳线漂移至临近设施而危及其运行安全。

2.3大跨越段除横跨厦门西港（国际集装箱港）东、西主航道，还同时跨越成片的居民区、厦门东渡集装箱装卸码头、城市主干道以及多条10kV、380V 电力线，牵张放线施工难度极大。

2.4本跨海通道原建设于1991年，经过多年的城市建设，靠近岛内的#5跨越耐张锚塔四周已遍布成片的高层建筑，并临近城市主干道，造成牵张场地选择困难。

2.5本跨海段跨越档距长,同时受航海及航海双高限制,跨越段使用的KTACSR/UGS-407超强钢芯高强耐热铝合金绞线，拉断力达到350.2kN,单根牵引力达到52 kN。

2.6本次增容改造工程在保证厦门岛的用电方面起到举足轻重的作用，此次对其进行换线增容改造是为了在最短的时间内及时缓解厦门电力进岛输送的紧张压力，因此应制定工期最短、资源最节约的更换导线的施工方案。

3 施工施工施工关键技术的选择关键技术的选择关键技术的选择
3.1导线导线牵张放线牵张放线牵张放线方式的选择方式的选择方式的选择
本工程为利用原线路进行增容改造工程，如采取常规的拆除旧线、展放新线的施工方法，一方面由于线路横跨厦门西港（国际集装箱港）东、西主航道，还同时跨越成片的居民区、厦门东渡集装箱装卸码头、城市主干道以及多条10kV、380V 电力线，对于采取松线落地的拆旧线和重新展放新线等方式存在极大的协调难度和无法确定的安全隐患；另一方面线路临近厦门两大重要设施——海沧大桥以及厦门电力进岛第Ⅲ通道，而且海上风力平时多在6级以上，对于采取例如飞艇等飞行器展放导引绳的方式存在极大的安全风险；再者工程工期紧迫，无法满足按期投运的要求。

基于上述分析，并结合工程建设特点，导线的牵张放线拟采取利用原线路旧导线为牵引绳先带张力倒换为牵引钢丝绳，而后再利用该钢丝绳带张力牵引大跨越新导线，从而同时解决了旧线拆除及新线展放的施工难题，也极大地缩短了施工工期，为工程的按期建成投运奠定了基础。

采取此种施工方法应确保整个换线施工过程中，绳线等对海面保证足够的通航高度，满足通航要求。

在牵张放线施工过程应设专人监测绳线的弛度及大船往来情况，对于一般的采沙船可仅观测绳索对海面保持一定的安全距离；对于大船则要求在大船距跨越施工点一定距离时就要将正在展放的绳索提高至船舶的安全通航高度并停止牵引，静候大船通过，不允许在大船通过时仍然在进行牵引；对于小船可在港监船的指引下，沿导线弧垂点两侧（即靠近两侧跨越塔）的航道通行。

同时应注意收集施工期间每天的海水潮位，根据海水潮位的变化情况，时时调整仪器监测观测角度。

3.2牵张场地的选择牵张场地的选择
本跨海通道靠近岛内的#5跨越耐张锚塔四周已遍布成片的高层建筑，并临近城市主干道，塔位附近无牵张场地可选择。

经过实地考察，拟将牵张场地一端设置在#9耐张锚塔附近，另一端设置在一般线路段#4塔位附近，牵张时将一般线路双分裂导线与大跨越段单根导线通过一牵二装置对接牵引，从而解决牵张场地问题。

采取此种施工方法应避免牵引过程一般线路段的旧线及新线经过大跨越段大档距，造成牵引力超过设计允许张力。

为此两端牵张场地在不同牵引阶段将发挥牵引与张力的不同功能，即在进行旧导线倒换牵引钢丝绳的牵张过程中，张力场位于9#塔位侧，牵引场位于4#塔位侧；在进行牵引绳牵引新导线的牵张过程中，张力场位于
4#塔位侧，牵引场位于9#塔位侧。

牵张设备的选择
3.3牵张设备的选择
根据牵张场地位置及牵张放线方式，进行牵引过程的施工受力计算，主要有绳线在牵引过海面时在保证通航条件下的水平张力、张力机的出口张力、牵引机的牵引力，进而根据计算结果选择相应的牵张设备。

本大跨越段#6-#7-#8两档均为进出港口的主要航道，其中#6—#7档通行大型船舶，其牵引过程的控制条件为最高海潮位时导线对海面的安全距离需达到55米；#7—#8档通行小型运输船，其牵引过程的控制条件为最高海潮位时导线对海面的安全距离需达到20米。

经计算，牵引过程的控制档为#6—#7档，控制条件为最高海潮位时导线对海面的安全距离需达到55米。

按此控制条件计算可得各绳线在牵引过程张力机的出口张力值、牵引机的牵引力值见表二所示：
各绳线牵引过程张力值与牵引力值
表二：各绳线牵引过程张力值与牵引力值
根据上述计算结果，考虑海上大跨越施工的特殊性，适当提高牵张设备的安全性能储备，按照两端牵张场地需在不同牵引阶段所发挥牵引与张力的不同功能，在#9牵张场地配置一台2×4.5t的两线张力机（两轮可并轮使用，最大持续张力可达8.0t，张力机轮径为1500mm，适用导线最大直径为40mm）和一台8t牵引机，在#4牵张场地配置一台2×4.5t的两线张力机（性能同上）和两台8t牵引机。

采取此种施工方法，仅比正常的牵张场地多配置一台牵引机，一方面在机具设备配置上可满足施工工艺要求；另一方面简化了场地布置，提高了施工功效。

其他关键技术的选择
3.4其他关键技术的选择
3.4.1大跨越段旧导线与一般段旧导线的对接方式
旧线牵引需借助一般段的两根LGJ-240/30牵引大跨越段的单根AACSR/EST-407，二者之间通过一套平衡滑车组（跨越段单根耐张线夹钢锚+φ18短钢丝绳套+8吨旋转连接器+φ18短钢丝绳套+单轮闭口8t 滑车+φ15钢丝绳套+5t 旋转连接器+一般线路段的两根耐张线夹钢锚）进行对接，以保证两台牵引机出力平衡。

其中的φ15钢丝绳套应穿过8t 滑车，两头通过5t 的旋转连接器分别与一般线路段的耐张线夹钢锚相连，在8t 平衡滑车处尚应加挂一个防扭重锤（该重锤片与滑车间应使用钢性连接）。

在对接前应将耐张线夹的引流板锯断，以便于耐张线夹牵引通过滑车。

牵引对接方式如图一所示。

1、大跨越导线；
2、大跨越导线耐张线夹;
3、18规格钢丝绳；
4、80kN 旋转器；
5、80k N 单轮闭口滑车；
6、15规格钢丝绳；
7、50k N 旋转器；
8、一般段导线耐张线夹；
9、一般段导线；10、防扭重锤
图一 旧导线旧导线牵引牵引牵引对接方式对接方式
3.4.2旧导线回收设备的选择
根据上述计算，#4牵张场侧需配备两台8t 牵引机，回收一般线路双分裂导线时需采用两台牵引机，回收大跨越单根导线时采用一台牵引机。

在以往旧线牵换新线工程施工中主要采取两种方法：一是采取牵引机直接牵引。

应用此种施工方法，存在旧线在牵引轮上的服帖、打滑以及旧线回收架问题；二是采取张力机倒牵回收。

采用此种施工方法可以很好地解决旧线在牵引轮上的服帖、打滑以及旧线回收架问题，但存在回收速度慢的问题。

为了很好地解决采取上述两种方法存在的弊端，又能发挥牵引机与张力机的优点，本工程采取将与张力机相配套的张力机放线架改造成与牵引机连接，由牵引机的液压系统操控张力机放线架，达到与牵引机同步张力回牵的目的。

既解决了旧线在牵引轮上的服帖、打滑以及旧线回收架问题，同时又提高了施工速度，满足了工程工期要求。

本工程原设计在#4牵张场地配备两台8t 牵引机用于回收牵引旧线，一般段旧线规格为LGJ-240/30，采用8t 牵引机牵引可以满足要求。

但是大跨越段导线规格为AACSR/EST-407，导线外径为30.77mm，且刚性较大，8t 牵引机的轮径及槽径均无法满足要求，为此将其中一台8t 牵引机更换为25t 牵引机。

3.4.3大跨越段新导线与一般段新导线的对接方式
新线牵引需借助大跨越段的单根KTACSR/UGS-407牵引一般段两根GTACSR-240间隙型导线。

间隙型导线的典型特点是铝合金层与钢芯之间填充耐热油脂，二者之间可以独立移动，在正常一般段牵引施工时，需要采取低张力牵引，牵引张力一般在10kN 左右，导线与牵引绳之间的连接使用普通的导线连接网套，同时应在导线端头压接一个固定头，防止牵引过程导线铝股被拉长。

根据计算，在牵引大跨越导线时，单根导线的最大张力约50kN，单根一般段导线的最大张力将达到25kN，使用普通的导线连接网套牵引已经不能满足施工要求。

为了解决两种新线的对接问题，考虑到间隙型导线采用的是特强镀锌钢线，其弹性模量是导线的2.6倍，为此提出了一般段间隙型导线牵引头采用压接型式，牵引过程让间隙型导线的钢芯受力，压接头直接采用LGJ-240/30导线的耐张压接管钢锚。

为了验证方案的可行性，针对上述连接方式进行了模拟试验，一牵二牵引力达到100kN，单根间隙型导线张力达到50kN，导线未出现异常，试验结果符合要求。

在现场实际操作中，考虑到首次施工这种特殊导线，为了提高施工的安全性，特制加工了一牵三走板，即在靠间隙型导线端，外接一根φ16牵引绳作为备用（先不带张力），形成一牵三型式。

φ16牵引绳在#4牵张场侧套上5t 的双滚筒绞磨，随着间隙型导线的牵放同步松出，而一旦牵引过程间隙型导线出现异常则可以及时收紧，从而达到保护间隙型导线的目的。

牵引对接方式如图二所示。

1、大跨越导线；
2、80kN 特制牵引网套;
3、80kN 旋转器；
4、牵引板；
5、50kN 旋转器；
6、15规格短钢丝绳；
7、NY-240/30压接管；
8、一般段导线；
9、平衡锤；10、16规格牵引绳8
75
4123965
图二 新导线导线牵引牵引牵引对接方式对接方式 4 总结总结总结
4.1本工程采取旧线牵新线的换线施工工艺，实现了牵张过程“航道不封航、绳线不落水”，解决了旧线拆除及新线展放的施工难题，也极大地缩短了施工工期，为工程的按期建成投运奠定了基础。

4.2由于#5跨越耐张锚塔附近无牵张场地可选择，在施工中将牵张场地一端设置在一般线路段，牵张时将一般线路双分裂导线与大跨越段单根导线通过一牵二装置对接牵
引，很好地解决牵张场地问题。

与此同时两端牵张场地可根据不同牵引阶段的需求，发挥了牵引与张力的不同功能。

可供类似工程借鉴。

4.3根据牵张过程的不同要求以及导线的性能特点，在牵引过程对导线的对接创造性地提出了一牵二平衡滑车组的对接方式、一牵三牵引走板的对接方式以及采用压接型式牵引头的方式，均很好地解决牵张放线施工中的关键技术难点，满足了旧线牵换新线、跨越导线与普通导线对接牵引的工艺要求。

4.4为了解决旧线牵换施工中存在的旧线在牵引轮上的不服帖、易打滑以及旧线回收架问题，本工程将与张力机相配套的张力机放线架改造成与牵引机连接，由牵引机的液压系统操控张力机放线架，达到与牵引机同步张力回牵的目的，提高了施工速度，满足了工程工期要求。

5 结束语
结束语
结束语
在本次大跨越施工中，由于针对工程的施工特点制定了有针对性的施工方法、组织措施有力，仅用22天的时间便完成了全部的换线工作，比原计划提前了两天，施工中未发生一起安全事故，并以零缺陷的施工质量移交，取得了很好的经济和社会效益。

通过本次220kV海上大跨越线路换线牵引施工关键技术的应用，将为今后的类似工程施工提供一定的经验借鉴。