导线机械特性曲线绘制

电气化届架空线路课程设计机械特性曲线绘制设计

学生姓名

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所属学院

专业农业电气化与自动化

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指导教师

日期

前言

建设一条架空线输电线路,必须符合经济合理、安全适用的原则，既要充分利用材料的强度，又要保证安全运行。

对于悬挂在架空线路杆塔上的导线，外界温度变化将引起导线的伸长或缩短，而导线上的荷载变化将引起导线的弹力变形，这两种现象都使导线的长度发生变化。通过计算可知：档距一定时，导线长度的微小变化也会导致导线应力和弧垂的很大变化。导线长度的缩短，将使导线应力增大，弧垂减小；反之，导线伸长，将使导线应力减小，弧垂增大。显然，在线路设计时，必须计算导线的应力和弧垂，确定和掌握导线在各种气象条件下的应力和弧垂的变化情况，并保证当导线应力最大时，其值不超过导线强度允许值，而当弧垂最大时，要保证导线的对地安全距离，从而保证线路设计经济合理、运行安全可靠。

本次设计是要绘制导线的机械特性曲线，在线路设计过程中，为了设计计算的方便，总是首先计算导线在各种不同气象条件下和不同代表档距时的应力和弧垂，并把计算结果以横坐标为代表档距，纵坐标为应力或弧垂绘制成各种气象条件时代表档距和应力或弧垂的关系曲线，这些曲线就称为导线的应力或弧垂曲线，简称导线机械特性曲线。

目录

工程概况 (3)

1．导线型号的确定 (3)

2.各气象条件时的比载确定 (3)

3.安全系数及防振措施的确定 (4)

4.临界档距计算及辨别 (4)

4.1计算数据 (4)

4.2临界档距计算 (4)

4.3有效临界档距辨别 (5)

4.4结论 (5)

5.机械特性应力特计算 (5)

6.绘制机械特性曲线 (7)

致谢 (8)

参考文献 (9)

工程概况

导线机械特性曲线是根据广泛调查分析沿线有关气象数据等资料的前提下确定的设计条件，包括导线型号、气象区、安全系数和防振措施（以确定年平均运行应力）后，通过下述计算程序绘制的。设计条件中任意改变其中之一，就有不同的机械特性曲线，所以应用时必须明确设计条件，特别是输电线路较长时，可能在线路不同区段采用不同的设计条件，此时尤其需要注意。

导线机械特性曲线的计算程序如下：

（1）确定导线的型号及设计气象区；

（2）确定导线在各种气象条件时的比载；

（3）确定导线的安全系数及防振措施，计算导线最大使用应力和年平均运行应力；

（4）计算临界档距并进行有效临界档距辨别，确定控制条件及控制范围；

（5）以有效临界档距辨别结果为已知条件，逐一求出其他各种气象条件下各种代表档距值时的应力和弧垂值；

（6）以代表档距为横坐标，应力或弧垂为纵坐标，绘制各种气象条件时的应力曲线弧垂曲线。

下面就以上述步骤完成此次设计。

1．导线型号的确定

本次需要绘制的是LGJ-185/45型导线，经过第二气象区。

第二气象区各参数如下表1-1所示。

表1-1 第二气象区气象参数

大气温度（℃）风速（m/s）

最高最低覆冰最大

风速安装

情况

外过

电压

内过

电压

最大

风速

覆冰安装

情况

外过

电压

内过

电压

+40 -10 -5 +10 0 +15 +15 +30 10 10 10 15 覆冰厚度b=5mm

LGJ-185/45型导线在各种情况下的比载如下表1-2所示。

表1-2 LGJ-185/45型导线比载表×10-3[N/(m·mm2) g1 36.510 g4（15）13.050 g5（15,10）16.012 g6（35）61.698 g2（5）14.969 g4（18）18.792 g5（15,15）36.028 g7（5,10）52.359 g2（10）36.024 g4（21）21.742 g5（20,10）19.241 g7（5,15）55.789 g2（15）63.164 g4（25）30.813 g5（20,15）43.291 g7（10,10）73.652 g2（20）96.389 g4（30）39.151 g6（10）36.968 g7（10,15）78.029 g3（5）51.479 g4（35）49.736 g6（15）38.772 g7（15,10）100.952 g3（10）72.534 g5（5,10）9.566 g6（18）41.062 g7（15,15）105.985 g3（15）99.674 g5（5,15）21.500 g6（21）42.493 g7（20,10）134.284 g3（20）132.899 g5（10,10）12.784 g6（25）47.775 g7（20,15）139.772 g4（10） 5.800 g5（10,15）28.764 g6（30）53.533

2.各气象条件时的比载确定

根据表1-1以及表1-2可列出第二气象区的各种气象条件参数及比载表，如下表2-1所示。

表2-1 第二气象区的各种气象条件参数及比载

编号 气象条件 风速（m/s ）

气温（℃）

覆冰（mm ）

比载[N/(m ·mm 2

)] 1 最低气温 0 -10 0 36.510×10-3 2 平均气温 0 15 0 36.510×10-3 3 最大风速 30 10 0 53.533×10-3 4 最大覆冰 10 -5 5 52.359×10-3 5 最高气温 0 40 0 36.510×10-3 6 安 装 10 0 0 36.968×10-3 7 事 故 0 0 0 36.510×10-3 8 外过电压 10 15 0 36.968×10-3 9

内过电压

15

15

38.772×10-3

3.安全系数及防振措施的确定

本设计的导线强度安全系数K=2.5，防振锤防振。

4.临界档距计算及辨别

4.1计算数据

由《架空输配电线路设计》可查的LGJ185/45型导线的导线截面积A=227.83 mm 2

，热膨

胀系数α=17.8×10-6

(1/℃)，弹性系数E=80000MPa ，计算拉断力T P =80190N ，导线最大使用应力()MPa KA T P m 79.14083.2275.280190=⨯==

σ，年平均运行应力()a 99.8783

.2278019025.025.0cp MP A T P ⨯==σ，其他数据列于表4-1中。

表4-1 计算数据表

气象条件

风速

（m/s ） 气温

（℃）

覆冰（mm ） 控制应力（MPa ） 比载[N/(m ·mm 2

)] g/σ (1/m) 编号

最低气温 0 -10 0 140.79 36.510×10-3 2.593×10-4

A 最大覆冰 10 -5 5 140.79 52.359×10-3 3.719×10-4

B 最大风速 30 10 0 140.79 53.533×10-3 3.802×10-4

C 年平均气温

15

87.99

36.510×10-3

4.149×10-4

D

4.2临界档距计算 计算式为

2

2m )()()(24)-(24

n

n m m n m n crmn g g t t E

L σσασσ--+=

)(38.173)10359.52()10510.36()

510(108.172479.1402

3236.m L AB

cr =⨯-⨯+-⨯⨯⨯⨯=---

)(40.332)

10533.53()10510.36()

1010(108.172479.1402

3236.cr m L AC

=⨯-⨯--⨯⨯⨯⨯=---