[基础课堂]架空输电线路架线施工观测档弧垂计算及观测

1.前言

2. 弧垂的概念

架空输电线路杆塔组立完毕后。在杆塔上要架设导线和地线。架线包括放线、紧线、弧垂观测及检查，本次小编主要针对的是弧垂观测及检查。

架空输电杆塔上所悬挂的导线和地线都不可能是直线，而是呈现大小不同的弧形，这个弧形就是弧垂的表现，弧垂的表现就是架线后架空导线和地线的松弛程度，因此许多施工单位习惯称弧垂为弛度。

因此，设计部门应根据线路所在地区的气象，架空线的比载、应力、弹性系数，档距以及悬挂点高低等条件，通过科学计算，编制出架空线弧垂技术资料，施工单位根据这些设计资料对架空线的弧垂进行精确地观测，才能保证输电线路的安全运行。

2.1 两悬挂点等高弧垂

▲ 两悬挂点等高弧垂示意图

两架空导、地线悬挂点等高弧垂，如下图所示，A、B为等高的两悬挂点，为架空线，0为其最低点，则0点在档距中点，0点至A、B连线的垂直距离即为架空线弧垂的弧垂值，用 f 表示。

2.2 两悬挂点不等高弧垂

▲ 两悬挂点不等高弧垂示意图

两架空导、地线悬挂点不等高时，如下图所示，A、B为不等高的两悬挂点，为架空线，0为其最低点，平行于AB连线作切线A₁B₁切架空线于S点，则S点位于档距中点，弧垂有以下三种：

1）悬挂点A、B间架空线的最大弧垂f（AB连线中点与切点S的垂直距离即档距中点弧垂值）；

2）架空线A侧的平视弧垂f2（悬挂点A至最低点O的垂直距离）；

3）架空线B侧的平视弧垂f1（悬挂点B至最低点O的垂直距离）。

其中：

3. 弧垂观测档的选择

架空输电线路设计人员在设计线路杆塔位时，一般把线路分为若干耐张段，每一个耐张段有一个档或多个档组成，仅有一个档的耐张段称为孤立档；有多个档组成的耐张段，称为连续档。孤立档按设计提供的安装弧垂数值观测该档弧垂即可；在连续档中选择一个或几个观测档进行观测。为了使整个耐张段内各档的弧垂都达到平衡，应根据连续档的多少，确定观测档的档数和位置。

根据《110～750KV架空输电线路施工及验收规范》（GB 50233-2014 ）第8.5.3条、《电气装置安装工程 66kV及以下架空电力线路施工及验收规范》(GB 50173-2014)第8.5.3条、《±800kV及以下直流架空输电线路工程施工及验收规程》（DL/T 5235-2010）第8.4.2条、规定，弧垂观测档的选择应符合下列规定：

（1）、紧线段在5档及以下时应靠近中间选择一档；

（2）、紧线段在6档~12档时应靠近两端各选择一档；

（3）、紧线段在12档以上时应靠近两端及中间可选3档~4档；

（4）、观测档宜选档距较大和悬挂点高差较小及接近代表档距的线档；

（5）、弧垂观测档的数量可根据现场条件适当增加，但不得减少。

另外观测档宜在紧线档内均匀布置，相邻观测档相距不超过4个档距，地形起伏变化较大时，应减少观测档间距。重要交叉跨越档宜设置观测档。1000kV 架空输电线路的弧垂观测档选择参考《1000kV 架空输电线路张力架线施工工艺导则》（DL/T 5290-2013）第5.2.1条相关规定，小编在此不再阐述了。

4. 观测档弧垂计算

 4.1 连续档的弧垂观测值计算  

4.1.1 观测档内未联耐张绝缘子串 

（1）观测档架空导(地)线悬挂点高差 h＜10% l 时，观测档的弧垂 f 为：

当采用的百米档距弧垂安装曲线时，观测档的弧垂 f 为：

（2）观测档架空导(地)线悬挂点高差h ≥10% l 时，观测档的弧垂 f 为：

式中:

 f —— 观测档的架空导(地)线弧垂观测值（指平行四边形切点的垂度），m；

f₀ —— 当悬挂点高差 h＜10% l 时，观测档未联耐张绝缘子串的档距中点架空导(地)线弧垂，m； 

f_φ —— 当悬挂点高差h ≥10% l 时，观测档未联耐张绝缘子串的档距中点架空导(地)线弧垂，m；

l_db —— 耐张段架空导(地)线的代表档距，m；

f_db —— 对应于代表档距的架空导(地)线弧垂，m

l —— 观测档架空导(地)线的档距，m；

h —— 观测档架空导(地)线悬挂点的高差，m；

φ ——  观测档架空导(地)线悬挂点的高差角，(°)，φ=arctan(h/l)

σ_db —— 架空导(地)线的代表档距水平应力，Ｎ／mm²

γ₁ —— 架空导(地)线的比载，Ｎ／m·mm²

4.1.2 观测档内一侧联耐张绝缘子串

（1）观测档架空导(地)线悬挂点高差 h＜10% l 时，观测档的弧垂 f 为：

（2）观测档架空导(地)线悬挂点高差h ≥10% l 时，观测档的弧垂 f 为：

式中:

γ_λ —— 耐张绝缘子串的比载，Ｎ／m·mm² ，γ_λ=G_λ /(n·λ·A)，其中G_λ  为绝缘子串重量（N），A为导线截面积（mm²）,n为耐张绝缘子串所联导（地）线的根数。

λ ——  耐张绝缘子串的长度，m

 

 4.2 孤立档弧垂观测值的计算 

4.2.1 档内一侧联耐张绝缘子串

在孤立档紧线时，架空导(地)线的固定端已联有耐张绝缘子串，其弧垂观测值 f 应根据架空导(地)线两端悬挂点的高差 h 的大小，分别按连续档的弧垂观测值计算中的观测档内一侧联耐张绝缘子串的两种公式进行计算。 

 4.2.2 档内两侧都联有耐张绝缘子串

在孤立档挂线后复测弧垂时，架空导(地)线的两端已连有耐张绝缘子串，其弧垂复测值按下方法计算。

（1）观测档架空导(地)线悬挂点高差 h＜10% l 时，观测档的弧垂 f 为：

（2）观测档架空导(地)线悬挂点高差h ≥10% l 时，观测档的弧垂 f 为：

从以上连续档与孤立档中我们知，其计算我们需要知道代表档距及其相应弧垂、观测档档距及其高差、耐张绝缘子串的长度及其比载、导（地）线比载_。

以上公式中代表档距弧垂、导（地）线截面可以通过查设计出版的导(地)线安装弧垂曲线获得，也可以通过小编前面介绍过的《[基础课堂]架空输电线路导、地线线的安装弧垂计算应用》计算而得。耐张绝缘子串重量及长度可以查阅设计出版的绝缘子串组装图获得，代表档距、观测档档距及高差可以通过杆塔明细表获得。获得基础参数后我们就可以计算出观测档的相应弧垂。

除开上面介绍的连续档与孤立档外，我们在山区经常还会遇到一种特殊的连续档----连续上(下)山的观测档弧垂计算，因为连续上(下)山悬垂线夹的安装位置需要调整，所以观测档的弧垂不能按正常的连续档弧垂计算，也相应的调整计算。计算方法一般是先判断是采用正常的连续档计算还是采用连续上(下)山的观测档弧垂计算，判断需要采用连续上(下)山的观测档弧垂计算时我们再计算出调整后的观测档弧垂及悬垂线夹安装位置的调整计算。连续上(下)山的观测档弧垂计算与悬垂线夹调整相对复杂，其计算前面我们分享过（架空输电线路连续上下山弧垂及线夹调整值计算程序及计算视频），其具体原理及详细计算小编稍晚些再专题整理分享。

5. 弧垂观测

5.1、弧垂观测步骤及技术要求

1、弧垂观测人员仔细阅读技术员编写的角度法弧垂观测计算表，明白观测点设置位置、仪器架设高度、观测角度是仰角还是俯角要分清。

2、弧垂观测人员将仪器架设在弧垂观测计算表中规定的位置（观测前已订立测站点桩位）、高度，经纬仪对中不超过5mm，整平不超过一格，仪器高度不超过±10mm。

3、弧垂观测人员根据紧线时本观测点的温度查找观测档对应的观测角，将仪器观测角度调整到弧垂观测计算表中对应的角度，如温度变化须根据观测时温度及时调整观测角度（温度计置于不挡风又不直接接受阳光暴晒的地方，离地面高度为1.5m～2m）。

4、弧垂调整好后，弧垂观测人员通知施工人员在紧线段耐张塔和直线塔同时进行划印（印记必须清晰易辩，并在印记处缠绕电工胶带，以保护印记不被磨掉）。

5、所有杆塔挂线完成后，观测人员必须重新观测弧垂误差值，确认符合要求后观测人员填写本观测档的紧线施工记录。

6、一个耐张段所有杆塔附件安装完成后，观测人员必须再次观测弧垂误差值，确认符合要求后本耐张段弧垂观测才算完成，并填写本耐张段最终紧线施工记录。

5.2、弧垂观测方法

由于受各方面影响弧垂板观测弧垂时弧垂板绑扎时误差较大，观测人员时随意性较大，在以后工程施工中，必须使用角度法进行弧垂观测，弧垂板观测法只能作为校核、检查弧垂的的一种方法。弧垂观测时须按下列程序进行操作：

1、弧垂观测时，调整仪器的观测角为对应温度计算的观测角，待调整导线张力，使视线与导线相切，此时导线的弧垂即为设计弧垂值。

2、弧垂观测时，先观测远离紧线侧的一个耐张段，弧垂符合要求后在所有杆塔上进行划印，进行耐张塔平衡开断和附件安装，再观测近侧的耐张段，依次逐耐张段进行紧线。

3、观测弧垂应采取“远-中-近”、“紧-松-紧”的顺序进行，具体紧线方法为：

(1)、先调整操作塔最远的观测档，以收紧的办法将其达到弧垂。

(2)、再慢慢回松导线，使中间观测档弧垂达到设计要求值。

(3)、最后再收紧导线，使最近的观测档达到要求值，依次类推，直至全部观测档调整完毕。

(4)、如为多分裂导线，同相子导线的调整方式应一致，同一根导线应连续调完全部观测档弧垂,以免使已调好的观测档内产生弧垂变化。同一观测档同相子导线应同时收紧调整或放松调整，以免在非观测档内同相子导线弧垂不一致(滑车摩阻所致)和因受力时间长短不同而造成蠕塑变形不同。

(5)、如为多分裂导线，同相子导线都要统一以其中已调好的一根子导线的弧垂为标准，用经纬仪操平其余各根子导线；也就是第一根导线弧垂绝对值观测好后，经纬仪移至该导线正下方，找平其它根导线弧垂。

(6)、调整某一观测档的弧垂时，己经调好的各观测档应随时复查弧垂有无变化。已调整好的各观测档应协助正在调整观测档，控制收紧或放松的程度，避免收紧或放松过量，以致重新调整。

4、当一个放线区段内各个耐张段都只有2～3档，且耐张段长度在1000米以内时，也可以一次观测整个放线区段弧垂略小于设计弧垂值，然后各个耐张段分别在耐张塔上用手扳葫芦细调观测弧垂值，调整方法同3条。

5、弧垂观测时，若各相观测时间间隔较长，选定观测温度也可能与实际温度存在差异，因此，后一相观测时，应检测前一相弧垂对应的温度，后一相按前一相弧垂对应的温度进行观测，以此来减少因温度测定误差带来的相间弧垂误差。

6、附件安装好后，还应进行弧垂复查，弧垂的最终误差值应符合《110～750kV架空输电线路施工及验收规范》(GB 50233-2014)中 8.5.6～8.5.9条相关规定要求。  

表  弧垂允许偏差

表  各相间或地线的弧垂相对偏差最大值 (mm)

不安装间隔棒的垂直双分裂导线，同相子导线间的弧垂的正偏差不得大于100mm；安装间隔棒的其他形式分裂导线同相子导线的弧垂允许偏差应符合下列规定：

1）220kV及以下的正偏差不得大于80mm；

2）330kV及以上的正偏差不得大于50mm。

连续上（下）山坡时的弧垂，应按设计规定的施工弧垂进行观测，并应按施工弧垂检查附件安装后的导地线弧垂。

5.3、弧垂计算及观测注意事项

1、观测档两端均为直线塔时，计算和观测均以滑车口轮槽顶（导地线与滑车接触点）为准。

2、观测档一端为直线塔，一端为耐张塔，直线塔计算和观测以滑车口轮槽顶为准，耐张塔有两种情况须分别对待：

①、如在耐张塔进行紧挂线，计算和观测以耐张塔挂线点挂孔为准；

②、如不在耐张塔进行紧挂线，计算和观测以耐张塔滑车口轮槽顶为准。

3、观测档一端为耐张塔的各相弧垂应分别计算和观测。

4、观测弧垂时的实测温度应能代表导线或架空地线的温度，温度应在观测档内实测，因此，也有可能一个耐张段内几个观测档观测温度不同。

5、平地及丘陵段弧垂观测尽可能按耐张段分段进行，高山地段弧垂观测必须按耐张段分段进行，避免按放线区段一次性紧线。

6、当风力在三级以上或雨、雪、雾天气，不宜进行弧垂观测。

7、同相子导线应在一天内紧好，防止子导线过夜初升长不一致，造成各子导线弧垂误差超标。

5.4、经纬仪找平弧垂的方法和注意事项

经纬仪找平弧垂，导线与地线方法相同，现以导线为例。

在第一相弧垂测定以后，其他一相或两相应以第一相弧垂为准。具体操作步骤如下：

1、选择观测站。观测站应选择在线路中线上，如果是某相子导线弧垂找平，观测站应放在被测相的正下方；经纬仪望远镜仰角或俯角不太大，水平丝能够看到观测档弧垂最低切点为原则。地形高差较大可选择在高处或低处。地势不平可延长测站与弧垂切点间的距离。

2、经纬仪架设应精确调平，望远镜瞄准已观测好的弧垂，使水平丝与弧垂最低点相切，固定垂直度盘制动螺旋。水平移动望远镜，固定在弧垂被测点位置，随时与紧线负责人联系，估测与标准弧垂的差值，待弧垂稳定后，应与前相标准弧垂平衡即可。此时应考虑温差和间隔时间而引起相间弧垂差。

3、待线挂好后应检查复测，测出各相的垂直角并作记录，以备弧垂变化估测差值

4、弧垂观测档要是两处或三处，经纬仪找平也应有两处或三处。

6. 计算实例

为了大家方便，小编先通过判断采用百米弧垂还是代表档距弧垂计算出观测档无高差时的弧垂，然后通过判断 高差/档距(h / l ) 比分别计算，然后判断耐张绝缘子串使用情况（有，一侧，两侧）计算出相应的系数。用Excel 编制相关计算程序计算结果如下图所示。

为让大家能明白各种情况下计算过程，小编针对各种情况将计算公式用Excel编制如下图所示。