导线应力弧垂分析(1-6节).
《输电线路基础》第2章-导线应力弧垂分析-第十一节-避雷线最
且取ΔS=0,则
s Pl 2 0.012 l C 0 8
(2-11-7)
将式(2-11-5)和式(2-11-6)两式适当变形并联立求得
b
gb gd P
d
P 8C 0.096
l2
l
(2-11-8)
由式(2-11-8)可见,σb的大小取决于P值,而P值与档距 l 有关。因 此,对孤立档确定避雷线最大使用应力时,可直接将档距代入求取。
g
d d
gb
b
(2-11-4)
式中 S——15℃无风时导线和避雷线在档距中央的垂直距离(m);
h——导线和避雷线悬点高差(m);
l ——档距(m);
gd、gb——分别为导线和避雷线的自重比载(N/m.mm2): σd、σb——分别为导线和避雷线在15℃无风气象条件时的应力(MPa);
架设地线是输电线路最基本的防雷措施之一。
地线在防雷方面具有以下功能:
①防止雷直击导线;
②雷击塔顶时对雷电流有分流作用,减少流入杆塔的雷电流,使塔 顶电位降低; ③对导线有耦合作用,降低雷击杆塔时塔头绝缘(绝缘子串和空气 间隙)上的电压; ④对导线有屏蔽作用,降低导线上的感应过电压。
各级电压的输电线路,采用下列保护方式:
表2111地线采用镀锌钢绞线时与导线配合表导线型号lgj18530及以下lgj18545lgj40035lgj40050及以上镀锌钢绞线最小标称截面mm3550805080100500kv及以上输电线路无冰区覆冰区地线采用镀锌钢绞线时最小标称截面应分别不小于80mm二避雷线敷设要求输电线路的防雷设计应根据线路电压负荷性质和系统运行方式结合当地已有线路的运行经验地区雷电活动的强弱地形地貌特点及土壤电阻率高低等情况在计算耐雷水平后通过技术经济比较采用合理的防雷方式
导线应力弧垂分析(1-6节)
第二章导线应力弧垂分析
·导线的比载
·导线应力的概念
·悬点等高时导线弧垂、线长和应力关系
·悬挂点不等高时导线的应力与弧垂
·水平档距和垂直档距
·导线的状态方程
·临界档距
·最大弧垂的计算及判断
·导线应力、弧垂计算步骤
·导线的机械特性曲线
[内容提要及要求]
本章是全书的重点,主要是系统地介绍导线力学计算原理。通过学习要求掌握导线力学、几何基本关系和悬链线方程的建立;掌握临界档距的概念和控制气象条件判别方法;掌握导线状态方程的用途和任意气象条件下导线最低点应力的计算步骤;掌握代表档距的概念和连续档导线力学计算方法;了解导线机械物理特性曲线的制作过程并明确它在线路设计中的应用。
第一节导线的比载
字体大小小中大
作用在导线上的机械荷载有自重、冰重和风压,这些荷载可能是不均匀的,但为了便于计算,一般按沿导线均匀分布考虑。在导线计算中,常把导线受到的
机械荷载用比载表示。
由于导线具有不同的截面,因此仅用单位长度的重量不宜分析它的受力情况。此外比载同样是矢量,其方向与外力作用方向相同。所以比载是指导线单位长度、单位截面积上的荷载,常用的比载共有七种,计算公式如下:
1.自重比载
导线本身重量所造成的比载称为自重比载,按下式计算
(2-1)
式中:g1—导线的自重比载,N/m.mm2;
m0一每公里导线的质量,kg/km;
S—导线截面积,mm2。
2.冰重比载
导线覆冰时,由于冰重产生的比载称为冰重比载,假设冰层沿导线均匀分布并成为一个空心圆柱体,如图2-1所示,冰重比载可按下式计算:
(2-2)
式中:g2—导线的冰重比载,N/m.mm2;
输电线路基础导线应力弧垂分析第七节临界档距
第二章 导线应力弧垂分析
第七节 临界档距
架空输电线路的导线应力是随代表档距的不同和气象条件的改变 而变化的。对同一耐张段,导线应力随气象条件变化的变化规律符 合导线状态方程式,即前面已讨论的当已知某一气象条件下的导线 应力,可利用状态方程式求得另一气象条件时的导线应力。由此可 知,应用状态方程式求解待求气象条件下导线应力时,必须首先选 定某一气象条件及导线应力为已知。在此,我们把首先选定的已知 气象条件及应力称为导线应力设计的控制条件。控制条件包括控制 应力和出现控制应力的气象条件。 控制条件从状态方程的求解角度说可以是任意指定的,在实际工 程中也可以是根据各档导线的具体情况而给定的任一限定条件。比 如需限制档内导线弧垂不得超过某一值,则最大弧垂气象条件和最 大限制弧垂值所对应的导线应力就是一控制条件。 在设计时所考虑的控制条件有如下两类: (1)在导线应力随气象条件变化的过程中,其最大应力不得大于最 大使用应力;
2 2
(2-7-1)
式中 lj——临界档距(m); σm、σn——分别为两种控制条件的控制应力(MPa); gm、gn——分别为两种控制气象条件时的比载(N/m.mm2); tm、tn——分别为两种控制气象条件时的气温(℃); ’ α——导线的热膨胀系数(1/℃); E——导线的弹性系数(MPa)。
由式(2-7-1)可见,当两种控制条件的控制应力相等时,式(2-7-1) 可简化为下式
《输电线路基础》第章-导线应力弧垂分析-第节-导线的状态讲解课件 (二)
《输电线路基础》第章-导线应力弧垂分析-第节-导线的状态讲解课件 (二)
1. 导线应力
- 导线在使用过程中会受到拉力的作用,这种拉力会导致导线产生应力。
- 导线应力的大小与导线的材料、直径、长度以及受力情况有关。
- 导线应力的大小对导线的使用寿命和安全性都有着重要的影响。2. 弧垂分析
- 弧垂是指导线在两个支点之间的下垂程度。
- 弧垂大小与导线的张力、跨距、重量以及环境温度等因素有关。
- 弧垂分析是对导线状态进行评估的重要手段。
3. 导线状态
- 导线状态包括张力状态、弧垂状态、振动状态等。
- 张力状态是指导线受到的拉力大小,它会影响导线的应力和弧垂。- 弧垂状态是指导线在两个支点之间的下垂程度,它会影响导线的张力和应力。
- 振动状态是指导线在风力等外力作用下的振动情况,它会影响导线的疲劳寿命和安全性。
4. 导线状态的评估
- 导线状态的评估是对导线安全性和使用寿命的重要保障。
- 导线状态的评估需要考虑导线的材料、直径、长度、跨距、环境温
度等因素。
- 导线状态的评估需要借助弧垂分析等手段,对导线的状态进行全面、准确的评估。
5. 导线状态的调整
- 当导线状态不符合要求时,需要采取相应的调整措施。
- 导线状态的调整可以通过调整张力、增加支点、更换导线等方式实现。
- 导线状态的调整需要根据具体情况进行,以保障导线的安全性和使
用寿命。
第五章导线和避雷线的弧垂和应力
对四种控制条件分别计算g/σ值,并由小到大 分别给予A, B, C, D的编号。
2.将临界挡距列表
3.判别A, B, C栏的有效临界档距 (1)从A栏确定有效临界挡距,有零或虚数则舍 弃该栏;若无零或虚数,则选最小的一个做为有效 临界挡距
(2) 对所选得的第一个有效临界挡距下标中后一个字 母所代表的栏进行判别
等效挡距线长,
悬点不等高时导线的线长为
5.5 导线的状态方程式
导线气象条件变化,导线上作用的荷载或环境温度 发生变化时,导线线长会随之发生变化,进而引起导 线的应力、弧垂发生相应的变化。这种导线应力随气 象条件变化的规律的数学表达式叫做状态方程式。
5.5.1 孤立挡的状态方程式
引起导线线长变化的主要因素有两个,其一是由 于气温的改变,导线由于热胀冷缩引起线长的变化; 另一因素是由于荷载变化,导线发生弹性变形而引 起线长的变化。
5.1.2弧垂和应力的关系
弧垂越大,则导线的应力越小,使安全系数增 加;反之,弧垂越小,应力越大,机械安全性降低。 从导线强度安全角度考虑,应加大导线弧垂,从而 减小应力,以提高安全系数。但是,若片面强调增 大弧垂,则为保证带电导线的对地安全距离,在挡 距相同的条件下,必须增加杆高,或在相同杆高条 件下缩小挡距,使线路投资增加。
算例-软导线拉力、弧垂、应力计算书
软导线拉力、弧垂、应力计算书
工程:算例
依据:(1)电力工程设计手册(变电站设计);(2)电力工程设计手册(架空输电线路设计);(3)DL/T 5457 变电站建筑结构设计规程
软件:变电电气计算
计算时间:2023年6月26日
1. 输入条件
(1)构架编号:G1;跨距32.50m;高差1.25m;允许弧垂1.00m;引下线2 条,
间距L
1=9m、L
2
=11.5m、L
3
=12m(距左侧构架);电压等级:110 kV;气象条件:
气象区7(最大风速30m/s;覆冰10mm;覆冰风速10m/s;安装检修风速10m/s;最低温度-40℃;最大风速时温度-5℃;安装检修时温度-15℃)。
(2)导线:2×LGJ-400/35;最高工作温度70℃;间隔棒安装间距2m;间隔棒重1.2kg。
(3)左侧(A串)跳线:2×LGJ-400/35;长度3.5m;线夹重11.2kg;间隔棒重1.2kg;间隔棒安装间距2m。
(4)右侧(B串)跳线:无;线夹重11.2kg。
(5)左侧绝缘子串(A串):单串;单片绝缘子重5.8kg;绝缘子片数9片;组装金具重2.4kg;串长1.574m。
(6)右侧绝缘子串(B串):单串;单片绝缘子重5.8kg;绝缘子片数9片;组装金具重6.4kg;串长1.834m。
(7)引下线1:2×LGJ-400/35;长度7.8m;线夹重9.6kg;间隔棒重1.2kg;间隔棒安装间距2m。
(8)引下线2:2×LGJ-400/35;长度6.9m;线夹重9.6kg;间隔棒重1.2kg;间隔棒安装间距2m。
第二章导线应力弧垂分析
第二章 导线应力弧垂分析
第八节 最大弧垂的计算及判断
字体大小小中大
设计塔杆高度、校验导线对地面、水面或被跨越物间的安全距离,以及按线路路径
的纵断面图排定杆塔位置等,都必须计算最大弧垂。最大弧垂可能在最高温度时或最大
垂直比载时出现。为了求得最大弧垂,直观的办法是将两种情况下的弧垂计算出来加以
比较,即可求得最大弧垂发生在什么情况下。
但为了简便起见,一般先判定出现最大弧垂的气象条件,然后计算出此气象条件下的弧垂,即为最大弧垂。判断出现最大弧垂的气象条件,可用下面两种方法。
一、临界温度法
若在某一温度,导线自重所产生的弧垂与最大垂直比载(有冰无风)时的弧垂相等,则此温度称为临界温度,用t c 表示。
在临界温度的气象条件下比载g=g1,温度t=t c,相应的弧垂为
(2-75)
以最大垂直比载时的g3、t3、σ3为n状态,以临界温度时的g1、t1、为
把上式化简,于是可解得临界温度为
(
式中t c—临界温度,℃;
t3—覆冰时大气温度,℃;
σ3—覆冰无风时的导线应力,MPa;
α—导线温度线膨胀系数,1/℃;
E—导线的弹性系数,N/mm2;
g1—导线自重的比载, N/m.mm2;
g3—导线覆冰时的垂直比载,N/m.mm2。
将计算出的临界温度t c与最高温度t max相比较,当t max>t c时,最高温度时的弧垂f1为最大弧垂;当t max<t c时,覆冰时的弧垂f3为最大弧垂。
二、临界比载法
如果最高温度时导线的弧垂与某一比载在温度t3下所产生的弧垂相等,则此比载称为临界比载,用g c表示。
在最高温度气象条件下,比载g=g1,温度t=t max,应力σ=σ1,弧垂。
导线应力弧垂分析结果汇报(6节)
第二章导线应力弧垂分析
·导线的比载
·导线应力的概念
·悬点等高时导线弧垂、线长和应力关系
·悬挂点不等高时导线的应力与弧垂
·水平档距和垂直档距
·导线的状态方程
·临界档距
·最大弧垂的计算及判断
·导线应力、弧垂计算步骤
·导线的机械特性曲线
[内容提要及要求]
本章是全书的重点,主要是系统地介绍导线力学计算原理。通过学习要求掌握导线力学、几何基本关系和悬链线方程的建立;掌握临界档距的概念和控制气象条件判别方法;掌握导线状态方程的用途和任意气象条件下导线最低点应力的计算步骤;掌握代表档距的概念和连续档导线力学计算方法;了解导线机械物理特性曲线的制作过程并明确它在线路设计中的应用。
第一节导线的比载
作用在导线上的机械荷载有自重、冰重和风压,这些荷载可能是不均匀的,但为了便于计算,一般按沿导线均匀分布考虑。在导线计算中,常把导线受到的机械荷载用比载表示。
由于导线具有不同的截面,因此仅用单位长度的重量不宜分析它的受力情况。此外比载同样是矢量,其方向与外力作用方向相同。所以比载是指导线单位长度、单位截面积上的荷载,常用的比载共有七种,计算公式如下:1.自重比载
导线本身重量所造成的比载称为自重比载,按下式计算
(2-1)
式中:g1—导线的自重比载,N/m.mm2;
m0一每公里导线的质量,kg/km;
S—导线截面积,mm2。
2.冰重比载
导线覆冰时,由于冰重产生的比载称为冰重比载,假设冰层沿导线均匀分布并成为一个空心圆柱体,如图2-1所示,冰重比载可按下式计算:
(2-2)
式中:g2—导线的冰重比载,N/m.mm2;
输电线路设计—应力弧垂计算ppt模版课件
线的水平应力是相同的。如果连续档中各档线长一致,以及
悬挂点均等高,那么当气象条件变化后,则各档导线应力将会按相同的规律变化,其结果 是各档导线的水平应力仍相等。此时绝缘子串仍处于铅直平衡位置,相应各档导线悬挂点 的位置亦不变。各档的档距长短也不变。由此分析表明连续档导线的应力随气象条件变化 规律就如同一个孤立档的情况一样,这时连续档的力学分析完全可以仿效孤立档的力学计 算那样进行。但实际上,由于地形条件的限制,连续档的各档长度及悬点高度并不完全相 同。因此当气象条件变化后,各档导线水平应力并不是完全相等的。
应力:电线单位截面上承受的张力。
常用符号σ,单位用N/mm2 ,或MPa。
水平档距:水平档距就是某杆两侧档距之和 的算术平均值。它表示有多长导线的水平荷载 作用在某杆塔上。水平档距是用来计算导线传 递给杆塔的水平荷载。常用符号Lh。
lh lV
lh
1 2(co l1s1
co l2s2)
1 2
(l1
l2 )
最大弧垂
a
二、档内线长、悬挂点应力
斜抛物线公式 档内线长
平抛物线公式
悬挂点应力
a
➢5、弧垂公式的选用
弧垂误差比较:若以悬链线弧垂公式作为准确公式,则在同样的条件下(即档距、
比载、应力和高差相同),抛物线公式算得的弧垂偏小,且随着 的增 l 加而误差
《输电线路基础》第2章-导线应力弧垂分析-第三节-悬点等高时(精)
线 长
悬链式计 算值 100.03 200.21 300.72 401.71 503.34 605.78 709.18 813.72 919.57 1026.88 误差(%)
0.002 0.003 0.004 0.009 0.014 0.020
•另外,从表中可见,在档距小于300m时,两种计算方法所产生的 弧垂误差小于0.0lm,线长误差小于O.01m。在档距为700m时,弧 垂误差为0.65%,线长误差为O.004%,弧垂误差的绝对值为 0.32m。因此,在悬点等高且档距不太大时,按平抛物线近似式计 算导线的弧垂和线长是完全能满足工程精度要求的。
其二,将荷载简化为沿档距均匀分布,如下图,由此得到一套计 算式称为平抛物线式计算式。
当悬点高差h和 l 档距之比小于15%,应用平抛物线式已能满足精 度要求; 当h/ l ≥15%时,则可应用斜抛物线式; 只有高差很大或档距很大,要求精确计算时,才应用悬链线精确 式进行计算。 在本书中只应用抛物线式进行分析。
l l gl fx l a lb 2 o 2 o 2 2 8 o g g
即:
gl 2 fx 8 o
(2-3-4)
由式(2-3-3)、(2-3-4)可见,导线弧垂与应力成反比,与档距的 平方成正比,即应力越大,弧垂越小;档距越大,弧垂越大。 由上图直观地可见,当悬点等高时,档中最大弧垂发生在档距 中点,即导线最低点。 三、任意点应力和最低点应力的关系 同一档距内,导线各点的应力是不 相等的,如右图所示,取OP段导 线进行受力分析。设导线最低点应 力为σ0,P点应力为σx,W为作用 在OP段导线上的总荷载,作用于 TO O A x/2处,则有
比较简单的导线应力弧垂表电气图(共2张)
《输电线路基础》第2章-导线应力弧垂分析-第九节-导线应力、.
378.04
当
l0 378.04m
控制条件为最大风速,最大使用应力σm=117.37MPa。
3、代表档距计算并确定控制条件
l0 li2 i 2002 2302 3002 2402 2502 2102 245.06m 200 230 300 240 250 210
3 2 n B n A0 3 2 n 6.464 n 226464 .99 0
2
13.5 A 13.5 226464 .99 C 1 11315 .318 3 3 | B| 6.4646
ch1 ch111313 .318 10.027
解:
该题中未告诉计算气象条件及应力,通过计算可明确本章各节 内容的相互联系及应用方法。计算时可按如下步骤: (1)根据题意查找和计算基本参数 (2)计算临界档距并判别; (3)汁算代表档距,确定本耐张段的控制条件; (4)确定计算气象条件并计算各计算气象条件时的应力; (5)进行各具体项目的计算。 本例计算: 1、根据题意查找和计算基本参数 导线物理特性参数附录D表2查得: 弹性系数 E=79000MPa, 热膨胀系数 α=19.1×10-61/℃ 再由附录B表4查得: 截面积A=117mm2 ;外径d=13.8mm;千米重量G =403.8kg/Km;额定 抗拉力 TP=34330N
导线应力弧垂分析
导线应力弧垂分析
第二章导线应力弧垂分析
第五节水平档距和垂直档距字体大小小中大一、水平档距和水平荷载在线路设计中,对导线进行力学计算的目的主要有两个:一是确定导线应力大小,以保证导线受力不超过允许值;二是确定杆塔受到导线及避雷线的作用力,以验算其强度是否满足要求。杆塔的荷载主要包括导线和避雷线的作用结果,以及还有风速、覆冰和绝缘子串的作用。就作用方向讲,这些荷载又分为垂直荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载三种。
为了搞清每基杆塔会承受多长导线及避雷线上的荷载,则引出了水平档距和垂直档距的概念。悬挂于杆塔上的一档导线,由于风压作用而引起的水平荷载将由两侧杆塔承担。风压水平荷载是沿线长均布的荷载,在平抛物线近似计算中,我们假定一档导线长等于档距,若设每米长导线上的风压荷载为P,则AB档导线上风压荷载 ,如图2-10所示:则为承担。
,由AB两杆塔平均承担;AC档导线上的风压荷载为
,由AC两杆塔平均
图2-10 水平档距和垂直档距
如上图所示:此时对A杆塔来说,所要承担的总风压荷载为
(2-47)
令
《输电线路基础》第2章-导线应力弧垂分析-第六节-导线的状态讲解
13.5 A C 3 |B|
其中:B>0时C=1,B<0时C=-1。 如果Δ≥1有 ch
1
n
|B| (2ch C ) 3 3
如果Δ<1有 cos
1
n
3 2 例 2-6-1 n 10 n 100 0 求 n。 解: 已知: B=+10,C=1,|B|=10
式(2-6-2)即为导线在孤立档中的状态方程式(不计耐张绝缘子串 的影响)。分析式(2-6-2)可见,当已知一种气象条件(气温tm、比载 gm)时导线应力为σm,求另一种气象条件(气温tn、比载gn)时的应 力σn,则状态方程式中只有待求应力σn是未知的,所以是可求的。 因状态方程式中除σn外,其它数据均为已知,所以通常将其写成 2 2 Eg n l 如下形式 A 24 (2-6-3) 2 2 Eg m l B m E t n t m 2
n m n m
1 Ln Lm 1 tn tm n m E
(2-6-1)
又据式(2-3-8),在一定的气象条件下,线长L和应力σo之间有如下 关系 g 2l 3 Ll 2 24 0 所以,对应m和n两种气象条件,导线线长可分别表示为
2 3 gm l 2 24 m
项数值较小,所以它与方括号中数值的乘积很小,可舍去,并将等 式两侧同乘以E/ l ,则得
第二章导线张力(应力)弧垂分析(1)
第二章 导线张力(应力)弧垂计算
第一节 导线和地线的机械物理特性与单位荷载
一、导线的机械物理特性
导线的机械物理特性,一般指破坏张力、弹性系数、热膨胀系数。 (一) 导线的破坏张力
对导线作拉伸试验,将测得瞬时拉断力。利用多次测量结果,可以建立一组经验公式来计算导线的瞬时拉断力。考虑到施工和运行中导线接头、修补等因素,设计用导线破坏张力取其实测或计算瞬时拉断力
T p 的95%,即 T ps =0.95T p (2-1-1) 式中 T p —导线的瞬时拉断力,N ;
T ps —导线的破坏张力,N 。 (二)导线的弹性系数
物体的弹性系数也称为弹性模量。导线的弹性系数是指在弹性限度内,导线受拉力作用时,其应力与相对变形的比例系数,通过试验得出的应力-应变曲线确定,可表示为
Tl T E A l A σεε===∆ (2-1-2)
式中 T —导线拉力,N ;
l 、Δl —导线的原长和伸长,m ;
σ—导线的应力,即单位截面的张力,σ=T/A ,N/mm ²; ε—导线的相对变形,ε=Δl/l ; A —导线的截面积,mm ²; E —导线的弹性系数,N/mm ²。
钢芯铝绞线的弹性系数按下式近似计算
1s Al E mE E m
+=+ (2-1-3)
式中 E Al 、E s 、E —分别为铝、钢和综合弹性系数,N/mm ²,E s =190000 N/mm ², E Al =55000 N/mm ²;
m =A Al /A s —铝对钢的截面比m =A Al /A s 。 (三)导线的热膨胀系数
导线温度升高1℃所引起的相对变形,称为导线的热膨胀系数,可表示为 /t αε=∆ (2-1-4) 式中 ε—温度变化引起的导线相对变形,ε=Δl/l ;
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第二章导线应力弧垂分析
·导线的比载
·导线应力的概念
·悬点等高时导线弧垂、线长和应力关系
·悬挂点不等高时导线的应力与弧垂
·水平档距和垂直档距
·导线的状态方程
·临界档距
·最大弧垂的计算及判断
·导线应力、弧垂计算步骤
·导线的机械特性曲线
[内容提要及要求]
本章是全书的重点,主要是系统地介绍导线力学计算原理。通过学习要求掌握导线力学、几何基本关系和悬链线方程的建立;掌握临界档距的概念和控制气象条件判别方法;掌握导线状态方程的用途和任意气象条件下导线最低点应力的计算步骤;掌握代表档距的概念和连续档导线力学计算方法;了解导线机械物理特性曲线的制作过程并明确它在线路设计中的应用。
第一节导线的比载
作用在导线上的机械荷载有自重、冰重和风压,这些荷载可能是不均匀的,但为了便于计算,一般按沿导线均匀分布考虑。在导线计算中,常把导线受到的机械荷载用比载表示。
由于导线具有不同的截面,因此仅用单位长度的重量不宜分析它的受力情况。此外比载同样是矢量,其方向与外力作用方向相同。所以比载是指导线单位长度、单位截面积上的荷载,常用的比载共有七种,计算公式如下:1.自重比载
导线本身重量所造成的比载称为自重比载,按下式计算
(2-1)
式中:g1—导线的自重比载,N/m.mm2;
m0一每公里导线的质量,kg/km;
S—导线截面积,mm2。
2.冰重比载
导线覆冰时,由于冰重产生的比载称为冰重比载,假设冰层沿导线均匀分布并成为一个空心圆柱体,如图2-1所示,冰重比载可按下式计算:
(2-2)
式中:g2—导线的冰重比载,N/m.mm2;
b—覆冰厚度,mm;
d—导线直径,mm;
S—导线截面积,mm2。
图2-1覆冰的圆柱体
设覆冰圆筒体积为:
取覆冰密度,则冰重比载为:
3.导线自重和冰重总比载
导线自重和冰重总比载等于二者之和,即
g3=g1+g2(2-3)
式中:g3—导线自重和冰重比载总比载,N/m.mm2。
4.无冰时风压比载
无冰时作用在导线上每平方毫米的风压荷载称为无冰时风压比载,可按下式计算:
(2-3)
式中:g4—无冰时风压比载,N/m.mm2;
C—风载体系数,当导线直径d< 17mm时,C=1.2;当导线直径d≥17mm 时,C=1.1;
v—设计风速,m/s;
d—导线直径,mm;
S—导线截面积,mm2;
a—风速不均匀系数,采用表2-1所列数值。
表2-1各种风速下的风速不均匀系数a
设计风速(m/s)20以下20-30 30-35 35以上
a 1.0 0.85 0.75 0.70
作用在导线上的风压(风荷载)是由空气运动所引起的,表现为气流的动能所决定,这个动能的大小除与风速大小有关外还与空气的容重和重力加速度有关。
由物理学中证明,每立方米的空气动能(又称速度头)表示关系为:,其中q —速度头(N/m2),v—风速(m/s),m—空气质量(kg/m3),当考虑一般情况下,假定在标准大气压、平均气温、干燥空气等环境条件下,则每立方米的空气动能为
实际上速度头还只是个理论风压,而作用在导线或避雷线上的横方向的风压力要用下式计算:
式中:P h—迎风面承受的横向风荷载(N)。式中引出几个系数是考虑线路受到风压的实际可能情况,如已说明的风速不均匀系数α和风载体型系数C
等。另外,K表示风压高度变化系数,若考虑杆塔平均高度为15m时则取1;θ表示风向与线路方向的夹角,若假定风向与导线轴向垂直时,则θ=90°;F表示受风的平面面积(m2),设导线直径为d(mm),导线长度为L(m),则F=dL×10-3。
由此分析则导线的风压计算式为:
相应无冰时风压比载为:
5.覆冰时的风压比载
覆冰导线每平方毫米的风压荷载称为覆冰风压比载,此时受风面增大,有效直径为(d+2b),可按下式计算:
(2-5)
式中:g5—覆冰风压比载,N/m.mm2;
C—风载体型系数,取C=1.2;
6.无冰有风时的综合比载
无冰有风时,导线上作用着垂直方向的比载为g1和水平方向的比载为g4,按向量合成可得综合比载为g6,如图2-2所示:
图2-2无冰有风综合比载
则g6称为无冰有风时的综合比载,可按下式计算:
(2-6)
式中,g6—无冰有风时的综合比载,N/m.mm2。
7.有冰有风时的综合比载
导线覆冰有风时,综合比载g7为垂直比载g3和覆冰风压比载g5向量和,如图2-3所示,
图2-3覆冰有风综合比载
可按下式计算:
(2-6)
式中g7一有冰有风时的综合比载,N/m.mm2。
以上讲了7种比载,它们各代表了不同的含义,而这个不同是针对不同气象条件而言的,在以后导线力学计算时则必须明确这些比载的下标数字的意义。
[例2-1] 有一条架空线路通过Ⅳ类气象区,所用导线为LGJ一120/20型,试计算导线的各种比载。
解:
首先由书中附录查出导线LGJ一120/20型的规格参数为:计算直径
d=15.07mm,铝、钢两部分组成的总截面积S=134.49mm2,单位长度导线质量
m0=466.8kg/km。
由表1-8查出Ⅳ类气象区的气象条件为:覆冰厚度为b=5mm,覆冰时风速
V=10m/s,最大风速V=25m/s,雷电过电压风速V=10m/s,内过电压时风速V=15m/s。下面分别计算各种比载。
(1)自重比载g1:
g1=9.80665 ×m0/S ×10-3
=9.80665×466.8/134.49×10-3
=34.04×10-3[N/m.mm2]
(2)覆冰比载g2:
g2(5)=27.728×b(d+b) /S ×10-3
=27.728×5(15.07+5)/134.49 ×10-3
=20.69×10-3[N/m.mm2]
(3)垂直比载g3: