杨世强，金 哲，闻 铖，肖海东，李淅涛，苏 毅，高北晨，李小来

（国网湖北省电力有限公司检修公司，湖北 武汉 430050）

0 引言

在三峡高海拔山区，输电线路铁塔普遍位于高山大岭，进行输电线路改造施工所必须的施工机具、材料面临运输困难的问题，施工机具的应用限制了施工方式的选择［1］。近年来，直升机在电力行业输电线路巡检、直升机组立铁塔、导地线放线施工已有应用，直升机因其灵活的机动性、起飞、降落对场地的面积及硬化程度要求低等优点，通过空中吊装与运输服务能有效解决这一难题，优化输电线路改造工序，大幅提升施工效率和安全裕度［2-6］。本文以三峡高海拔山区输电线路通过采用直升机吊装辅助放线施工作业介绍了直升机在输电线路改造中的应用。

1 应用背景

1.1 改造施工基本情况

500 kV峡林二三回线是三峡水电送出重要输电线路，线下新建翻坝江北高速公路穿越500 kV峡林二三回线148 号-149 号。因不满足“三跨”跨越要求，需对500 kV峡林线148号-150号耐张段导地线进行改造。

500 kV 峡林二三回148 号、150 号杆塔均位于山顶，山势陡峭，150 号杆塔附近有一条乡村道路，施工机动和材料可运送至塔位附近，施工区段地形见图1。在无负重情况下需人员徒步2 h登山到达148号杆塔，张力机、导线等大型牵引设备和材料无法进入，人工及骡马运输也面临极大的安全风险，现场运输工器具及材料情况见图2。

图1 峡林二三回线148号-149号地形图Fig.1 Topographic map of No.148-149 of Xialin Second and Third Loop Line

图2 现场运输工器具及材料图片Fig.2 Pictures of on-site transportation tools and materials

1.2 张力放线基本参数计算

由于架空线的荷重是沿线均匀分布的，且悬挂的架空线上任一点的拉力方向和那一点所在曲线的切线方向一致，架空线状态方程式的精确表达式应为悬链线型方程，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

式（1）中，gm为初始气象条件下的比载，N/m·mm²；gn为待求气象条件下的比载，N/m·mm²；tm为初始气象条件下的温度，℃；tn为待求气象条件下的温度，℃；σm为在温度tm和比载gm时的应力，N/mm²；σn为在温度tn和比载gn时的应力，N/mm²；E为导线的弹性系数，N/mm²；lD为代表档距，m。

放线施工时，为维持导线与地面垂直净空距离满足要求，所需水平放线张力为

式（2）中，l为水平档距，m；X为被跨越物档至低悬挂点水平距离，m；Y为导线低侧悬挂点对地距离，m；y0为导线跨越物垂直净空距离，m；φ为两档间悬挂点高差角，度。

根据线路运行状态下的线路参数及放线施工时的弧垂控制等要求即可计算各控制弧垂下导线张力［7-9］。

500 kV峡林二三回148号-149号档距为1 245 m，正常运行状态下导线弧垂为108.3 m。放线时上相导线弧垂下降至下相导线高度时弧垂为130.3 m，档端张力为24.6 kN。为确保放线时上相导线弧垂下降后不碰撞下相导线，综合考虑下方跨越的4 条电力线路净空距离要求，需控制导线弧垂下降不超过22 m，则张力场张力机张力应大于22.2 kN，牵引场张力机牵引力应大于27.2 kN。

1.3 原放线施工方案

考虑148 号杆塔的特殊地形，施工单位制定了专门针对山区地形无法运送使用张力机的迁改施工方案—使用小张力放线技术，牵引设备采用一台160 kg的额定牵引力为50 kN 的手扶拖拉机式绞磨。考虑导、地线不能直接进入绞磨，按照该方案进行施工，需先使用牵引绳连接旧导线牵引至150 号塔，牵引完毕后脱开旧导线，再使用牵引绳连接新导线的方式牵引至148 号塔，共计“一正一反”两个牵引流程。因机动绞磨展放牵引绳时与张力机反牵难以配合一致，只能采取小张力放线，需在500 kV 峡林二三回148 号-150号更换每相导线之间的每个间隔棒处安装一个定制放线滑车（共27 个间隔棒），利用定制滑车分担导、地线张力，小张力放线施工牵引及定制滑车挂设见图3。

图3 小张力放线牵引及定制滑车挂设示意图Fig.3 Schematic diagram of small tension setting-out traction and custom pulley hanging

采用此施工方法，施工方需要在前期准备工作中耗费大量人力、物力、时间利用骡马或人工等方式将共计7 t左右的设备和工器具搬运至148号杆塔。施工过程中，每展放完一根导、地线，施工人员需将已更换完的导、地线从挂在27个间隔棒处的滑车中移出，将需展放的导、地线放入滑车中，整个施工流程需往返走线施工，更换导、地线需15 d时间。施工过程劳动强度大、高风险施工周期长、施工工序复杂，安全风险难以控制。

2 方案对比

因采用机动绞磨使用小张力放线施工风险难以控制，考虑采用其他可替代的施工方案。新方案要求能够使用标准的张力放线技术，其难点在于如何将张力机及工器具和材料运送到山顶。施工单位多次组织现场勘查，先后考虑修建运输道路、牵张机分解搬运等解决方案，经评估均不具备可行性。经与国网通用航空有限公司积极沟通后，探讨了利用直升机吊装施工机具和材料及设备至牵引场的可能。最终，制定了利用直升机吊装施工机具和材料的新施工方案［10-11］。

2.1 施工方法

新方案采用标准张力放线技术，施工机具和材料通过直升机吊装方式运至牵引场。牵引方式采用牵引绳——旧导（地）线——新导（地）线（一牵一）。牵引场设置在148 号杆塔小号侧，张力场设置在149 号-150号下方乡村道路旁。直升机吊装落物平台设置在牵张场附近平台空地。放线施工时在148号、149号、150号杆塔左右地线、三相导线分别挂设放线滑车，拆除导线间隔棒后放线，图4为张力机放线牵引示意图。

图4 张力机放线牵引示意图Fig.4 Schematic diagram of tension machine setting-out and traction

2.2 主要机具配置和选择

原导线LGJ-500/45 钢芯铝绞线更换为JL/G1A-500/45 钢芯铝绞线，原地线GJ-100 钢绞线更换为JLB35-120 铝包钢绞线。牵张设备均采用张力机，主要考虑主牵引机牵引力要求，张力机的额定牵张力应满足：

导线：T≥mKpTp=1×0.33×128.1=42.37 kN

地线：T≥mKpTp=1×0.33×88.36=29.15 kN

因直升机作业要求吊装重量控制在3.5 t 以下，为确保张力机重量满足要求，施工单位定制了1 台额定张力为60 kN的张力机，张力机相关参数见表1。

表1 定制张力机参数Table 1 Parameters of customized tension machine

2.3 直升机作业计划

直升机作业在线路停电前进行，通过1 天时间吊装11次，完成牵引场和张力场所有含张力机、材料、施工机具在内的所有设备运输，吊装作业路线见图5。放线施工期间，直升机则用于其他线路改造施工500 kV 三江一回48+1 号杆塔塔材和工器具的吊装运输，开展其他改造线路直升机现场勘查、杆塔本体及通道巡检任务，待放线施工完成后再将工器具和材料运输下山。

本次作业直升机选择国网通航公司自有H215（B-709S）直升机，为双发中型直升机，该直升机可开展外吊挂物资运输、绞车救援、消防灭火等作业。在不同环境中，应用30 m～80 m等不同长度的吊绳及相应吊具，能够平稳、精准、快速将物资投放到指定区域内，投放误差小于1 m。

2.4 方案对比分析

2.4.1 施工效率对比

工期控制方面，原方案中采用机动绞磨牵引，牵引速度平均为6 m/min，1 752 m 的导地线仅牵引就需近5 h。新方案中采用张力机牵引，牵引速度最快可达42 m/min，牵引1 根导（地）线用时不超过1 h。原方案中每展放完一根导（地）线，施工人员需将已更换完的导（地）线从挂在27个间隔棒处的滑车中移出，将需展放的导（地）线放入滑车中，每天仅能完成1 根导（地）线展放施工，放线施工工期需15 d。新方案中则不需要在间隔棒处安装滑车，放线施工工期可以控制在5 d，工期较方案一缩短66.7%，施工效率大幅提升，可大幅缩短线路停电检修时间。

人员配置方面，原方案需安排专人检查导（地）线通过每个间隔棒下滑车时的运行状态，机动绞磨牵引需严格控制牵引速度，与张力机放线速度匹配，安装专人回收牵引回的牵引绳，整个工程需施工人员约40人。新方案施工人员可控制在20人内，人员配置较原方案缩减50%。新旧施工方案效率对比情况见图6。

图6 新旧方案施工效率对比图Fig.6 Comparison of the construction efficiency of the new and old programs

2.4.2 施工安全性对比

原方案中机动绞磨受力较为薄弱，方案中采用多点滑车分担导、地线张力。施工中导地线经过的滑车较多，任何一个滑车出现跳槽、卡壳现象都将影响施工安全，需要停止牵引处理，施工中对牵张场配合要求较高。新方案中采用张力机牵引，牵张场张力机能匹配牵引和展放速度，还提供了制动等配合施工工艺的多种能力，施工安全裕度得到提升。

2.4.3 施工质量对比

原方案中采用小张力放线时，为尽量减小导线的垂直荷载，导线放置在间隔棒下方的滑车中，施工中无法进行导线弧垂观测。新方案中导线牵引到位后将导线锚固，待4 根子导线牵引完成后统一观测弧垂后再开断压接，导线弧垂可满足设计要求。

3 结语

随着我国特高压电网的大规模建设，高山大岭地区高难度施工区段的不断增多，引入直升机开展相关电网建设领域项目是大势所趋［12］。本文选取了直升机吊装运输辅助放线施工在三峡高海拔山区改造工程中的应用实例进行了分析，通过引入直升机吊装施工机具、材料到施工区域后采用张力机放线，提升电网改造施工机械化水平，使得施工工期大幅缩短，安全裕度明显提升，施工质量也得到保证。直升机机械化应用改变了山区施工作业方式，在主要工序上实现了机械替代人力或其他落后施工方式，为山区电网工程建设提供了有效支撑。