高压架空输电线路的弧垂观测研究

高压架空输电线路的弧垂观测研究

摘要: 高压输电线路弧垂观测在输电线路施工中是一项技术性很强的一项工作，对于线路施工和安全运行至关重要，准确的、符合设计要求的线路弧垂能够保证导线对地、对交叉跨越物保持足够的安全距离，同时避免由于弧垂过小引起杆塔受力过大而引起倒塔断线事故的发生。本文分析了高压架空输电线路弧垂观测中主要方法和使用条件。

关键词：高压；输电线路；弧垂观测；

导线弧垂观测的方法一般有异长法、等长法、角度法等。在实际操作中，为操作简便，不受档距、悬挂点高差在测量时所引起的影响，减少观测时大量的现场计算量及掌握弧垂的实际误差范围，应首先选用等长法和异长法。当现场客观条件受到限制，不能采用异长法和等长法观测时，可采用角度法等其他方法。

一、驰度板观测法

①等长法

等长法，又称平行四边形法，在观测档的 2 基的杆塔上绑上弧垂板，然后利用三点一线这一原理测弧垂。当塔高大于 f 且两个塔的视线通视时，自电线的悬挂点各向下量 f 处设置色彩鲜明的标志样板，用目视或者望远镜从样板 1 看向样板2（或者从样板 2 看向样板

l），则电线与l，2 连线的相切的弧垂即为f。

②异长法

图4异常法检查弧垂

如图4，先在一侧杆塔上选择适当的 a 值，在导线悬挂点以下垂直距离 a 处固定花杆或弧垂板，在另一侧设活动弧垂板，用目测或借助望远镜上下移动活动弧垂板，直到两杆塔上弧垂板间的连线与架空线的悬挂曲线相切为止，量出此时活动弧垂板到上方导线悬点间的垂直距离 b 值，则该档的检查弧垂值：

异常法检查弧垂由于常用目测进行测量，所以只能用于档距较小、导线直径较小、a<3f（理论上可用在a<4f）的档距的弧垂检查，不能用在大跨越档距中的测量。这种方法主要应用在由于地形、塔高等制约而不能采取等长法的情况。

二、角度法

由于在山地与高山大岭架线，其电线必然会形成大档距、高海拔，因此测量

工作量大，其主要检测线路架线弧垂的方法为角度法。

①档端角度法

档端测量方法是典型的测量弧垂方法，如图1，将经纬仪安置于导线悬点的正下方A点（档端），量出仪器高度i，调整望远镜视线令其与导线相切，读出此时的竖直角θ1，继续抬高望远镜的视线，瞄准B杆塔导线的悬点处，读出此时的竖直角θ2，则

该档的检测弧垂计算式为：

公式中：当经纬仪测出的θ1、θ2角为仰角时，应当取“+”值代入上式；当为俯角时，应当取“-”值代入上式。档端角度法经纬仪望远镜的切线角θ1应符合：-10o≤θ1≤+10o，如检查弧垂时θ1角超出上述范围，那么测量的结果将存在较大误差。架线工程竣工后,对导线、地线的弛度要进行检查，可选择档端角度法。

图1档端角度法检查弧垂

②档内角度法

当有如图2所示的大跨越档距时，假如用档端角度法（经纬仪安置在A点）进行该档弧垂的检查，切线角θ1将小于-10o，误差较大，不符合规程规定，所以不能用档端角度法进行该类档距的弧垂检查。但是，如果将经纬仪观测点移到挡柜内检测，则可减小观测视线的斜率，使θ1尽量接近00，提高弧垂检查结果的精确度。因为此种检查弧垂的观测点是在档距内，则命名为档内角度法检查弧垂。下面介绍档内角度法检查弧垂的方法及计算公式的推导过程。如图 2 所示，首先，选择档内的适当山坡地方 C 点作为经纬仪的安置点（目测尽量使经纬仪的视线与导线的切线角|θ1 |≤50，将山坡稍铲平，然后将经纬仪安置在导线的正下方 C 点处，量出仪高i，测出 C 点到 B 杆塔间的水平距离L1，调节望远镜视线使其与导线悬挂曲线相切，读出此时的竖直角θ1；最后，抬高望远镜视线瞄准B 杆塔悬点，读出此时的竖直角θ2，则弧垂检查完毕。

图2档内角度法检查弧垂

根据图2可得：

则档内角度法检测弧垂的计算公式：

公式中：（以下单位为米）

a表示望远镜视线的延长线与近侧杆塔导线悬点铅垂线的交点到架空线悬点的垂直距离，b表示望远镜视线与对侧杆塔导线悬点铅垂线的交点到架空线悬点的垂直距离，c为望远镜转轴处的水平线到对侧杆塔架空线悬点的垂直距离，d 为望远镜视线的延长线与近侧杆塔导线悬点铅垂线的交点到望远镜转轴处水平线间的垂直距离，档距两侧杆塔悬点的高差，图 2 中经纬仪的观测点是靠低悬点侧，此时ｈ应取“-”值（如上式推导）；如经纬仪的观测点靠高悬点时，ｈ则应取“+”值，L跨越档的档距，L1观测点到对侧杆塔中心桩间的水平距离。在受杆塔和地形限制无法满足时,应使用档内和档外角度法进行观测,以保证测差精度。

③档外角度法

图3档外角度法观测弛度时参数

该方法观测误差小,方便实用，能减轻观测人员的劳动量, 在塔高较高以及驰度较小时，需用档外角度法。档外角度法是将仪器放在某号塔的小号侧线路的正下方距某号塔L1处，其弧垂计算公式为式：

式中：L1是仪器至A号塔中心桩的距离；其他的符号均取正数。

如图3，用档外角度法公式计算紧线弛度观测角公式：

紧线弛度为：

公式中：（单位为米，角度单位度）f为观测档实测驰度，h为观测档挂线点的高差，离观测点较近处挂线点低时取正，反之取负，θ为导线弧垂与仪器视线切线与水平方向的夹角，L1为仪器架设位置至观测档靠仪器侧铁塔间的水平距离。L2为弛度观测档档距。

三、中点高度法

中点高度法主要适用于地形比较平坦的区域。

图6全站仪垂测测量电线位置关系示意图

全站仪弧垂测量前必须理解到电线弧垂不一定是电线最低点的弧垂，有时是导线的最大弧垂，电线任意点弧垂公式：ｆ＝σ０（x（I－x））式中：ｆ为档距中任意点的弧垂；I为档距；σ０为最低悬点电线的应力，kg/mm２；g为与σ０条件相应的比载，kg/mm２；X为任意点至杆塔的距离。由上面的公式可以看出g/2σ０在一定的条件下是常数，只有当X＝I－X时,ｆ才能取得最大值，为全站仪的垂测测量提供了理论依据。(图6为全站仪垂测测量电线位置关系示意图)。由图6可得出：

全站仪测量电线弧垂的关键是测量电线中点与电线悬挂点的相对高差，全站仪内置对边测量程序可直接读取两棱镜间的水平距离与高差，对于无法放置棱镜的电线中点标高，通过全站仪内置悬高测量程序来实现。

四、邻档弧垂推算法

图5同一耐张段的相邻档

如图5，为同一耐张段的两相邻档距，L1为大跨越档，无法用异常法或档端角度法检查弧垂，可选邻档弧垂推算法，而其邻档L2为一般的正常档距，可以用异常法或档端角度法检查计算出L2档距的弧垂f2，再依据f2值推导计算出f1值，则把该弧垂检查方法命名为邻档弧垂推算法检查弧垂。计算公式推导如下。

根据导线的斜抛物线公式得：

将以上两式相除，且因同一耐张段中同一气象条件下，各档导线的比载g 及最低点处的应力σ0在是相等的，则有：

于f2已用档端角度法检查弧垂测出，则大跨越档的实测弧垂为：

公式中：（单位米）f2 为大跨越邻档的实测弧垂，L1为大跨越档的档距，