架空线路课程设计

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g 6(0,10)
g 1 g 2 4 ( 0,10 ) 32.75 2 5.27 2 10 3 33.17 10 3 N / m mm 2
（3）覆冰时的风压比载 g 5 覆冰时的风速为 vb=10m/s，αF=1.0，c=1.2，则
F (d 2b) b 2 1.0 (21.6 20) 10 2 3 g 5(10,10) 0.735 10 0.735 10 3 A 275.96 3 2 11 .08 10 N / m mm
表 1-1 气象类型

第七气象区资料表 最低气温 年平均气温 最大覆冰
最大风速
温度（
C）
-5
-40
-5
-5
风速(m/s)
30 表 1-2
0 第七气象区资料表 外过电压 安
0
10
最高气温
内过电压
装
事
故
40 0
-5 15
15 10
-15 10
-20 10
覆冰厚度为 b=10mm。 1.2 各气象条件下的导线比载的计算值 （1）导线的最大使用应力及平均应力上限计算 导线的破坏应力 P
P 75620 274.03 N / mm 2 。 A 275.96
取导线的设计安全系数为 k=2.5，则导线的最大使用应力为:
max
P 274.03 109.61N / mm 2 。 k 2 .5
取平均应力上限安全系数 k=4，则导线的平均应力上限为：
平
P 274.03 68.51N / mm 2 。 4 4
（4）有冰无风时的综合比载 g 6
g 6(0,30) g 6(0,15)
g 1 g 2 4 ( 0,30 ) 32.75 2 ห้องสมุดไป่ตู้8.95 2 10 3 43.71 10 3 N / m mm 2 g 1 g 2 4 ( 0,15) 32.75 2 8.90 2 10 3 33.94 10 3 N / m mm 2
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垂直总比载 g 3
g 3 g 1 g 2 32.75 10 3 31.75 10 3 64.50 10 3 N / m mm 2
风压比载 g 4
F cdv 2 g 4 0.6125 sin 2 10 3 10 3 ，其中αF 为风速不均匀系数，c 为风载体型 A
3 结束语....................................................................................................................... 10 致 谢............................................................................................................................ 12 参考文献...................................................................................................................... 13
1 应力弧垂计算
应力和弧垂的计算步骤为: （1）根据导线参数和气象条件，计算导线的比载和许用应力。 （2） 根据气象条件，计算各临界档距，将实际档距与之比较，判断有效临界档距，从 而确定控制气象条件，将控制气象情况下的比载，气温和许用应力作为已知数据，将待求导 线应力的气象条件的比载， 气温作为另一种气象情况下的数据代入状态方程， 解得各种待求 状态下的导线应力。 （3）将求解出的应力代入弧垂计算公式，求出各种条件下的导线弧垂。 在应力和弧垂的计算中 最基本的是确定控制气象条件和求解架空线的状态方程。设计 资料查询，选择导线型号 （1）耐张段总长 6000m，高差 350m，经过第七气象区。 （2）根据《架空送电线路设计》第 8 页，500kv 送电线路可不验算电晕的导线最小外 径为 2×36.24、3×26.82、4×21.6，本设计采用四分裂导线，选择导线型号为 LGJ240/30。 （3）由《架空送电线路设计》第 245 页查得所选的导线(LGJ240/30)相关数据如下：导 线面积 A=275.96mm²，导线直径 d=21.6mm，计算拉断力 P=75620N,单位长度质量 G0=922.2 ㎏∕㎞， 由第 47 页查得 LGJ240/30 导线的最终弹性系数 E=73000N/mm²， 线膨胀系数α=19.6 -6 ×10 1/℃。 1.1 控制气象条件
2 应力弧垂曲线............................................................................................................. 6
2.1 架空线的状态方程.................................................................................................................. 6 2.2 计算各气象条件下的应力和弧垂..........................................................................................6 2.3 绘制导线的应力弧垂曲线......................................................................................................7 2.4 应用 MATLAB 绘制导线的应力弧垂曲线图......................................................................... 10
（2）导线的比载计算 自重比载 g 1
g1
9.8G0 9.8 922.2 10 3 10 3 32.75 10 3 N / m mm 2 A 275.96
冰重比载 g 2
g 2 27.73
b（ b d） A
10 3 27.73
10 （10 21.6） 3 10 31.75 10 3 N / m mm 2 275.96
1.1 控制气象条件.......................................................................................................................... 1 1.2 各气象条件下的导线比载的计算值..................................................................................... 2 1.3 计算临界档距，判断控制气象..............................................................................................4
②当 v=15m/s 时，αF=0.75，c=1.1，则
g 4(0,15) 0.6125
F cd 2 0.75 1.1 21.6 15 2 sin 2 10 3 0.6125 1 10 3 A 275.96 8.90 10 3 N / m mm 2
③当 v=10m/s 时，αF=1.0，c=1.1，则
g 4(0,10) 0.6125
F cd 2 1 1.1 21.6 10 2 sin 2 10 3 0.6125 1 10 3 A 275.96 3 2 5.27 10 N / m mm
目 录
工程概况........................................................................................................................ 1 1 应力弧垂计算............................................................................................................. 1
系数。 ①当 v=30m/s 时，αF=0.61，c=1.1，则
g 4(0,30) 0.6125
F cd 2 0.61 1.1 21.6 30 2 sin 2 10 3 0.6125 1 10 3 A 275.96 3 2 28.95 10 N / m mm
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工程概况
载架空输电线路的设计中不同气象条件下架空路线的弧垂、 应力和线长占有十分重要的 位置， 是输电线路力学研究的主要内容。 这是因为架空线的弧垂和应力直接影响着线路的正 常安全运行，而架空线的微小变化和误差都会引起弧垂和应力相当大的改变。设计弧垂小， 架空线的拉应力就大， 震动现象加剧， 安全系数减小， 同时杆塔荷载增大因而要求强度提高。 设计弧垂过大，满足对地安全距离所需杆塔高度增加，线路投资增大，而且架空线的风摆、 舞动和跳跃会造成线路停电事故，若加大塔头尺寸，必然会使投资再度提高。因此，设计合 适的弧垂是十分重要的。 架空线的线长和弧垂是档距、高差和架空比载、应力的函数。当气象条件发生变化时， 这些参数将会发生变化。气温的升降引起架空线的热胀冷缩，是线长、弧垂、应力发生相应 变化。大风的覆冰在成架空线比载增加，应力增大由于弹性变形使架空线线长增加。不同气 象条件下架空线的各参数之间存在着一定的关系。 为了使用方便，常将各种气象条件下的架 空线的应力和有关弧垂随档距的变化用曲线表示出来， 这种曲线称之为应力弧垂曲线， 亦称 力学特性曲线。 架空输电线路应力弧垂曲线为线路杆塔设计、计算、施工提供技术资料,针对传统的绘 制方法存在效率低、 质量差等缺点,通过对应力和弧垂的计算及过程分析,考虑了控制气象条 件的主要因素，根据架空线状态方程的特点,采用牛顿迭代法,应用 Matlab 语言编制了架空 线应力和弧垂的计算程序,依据该程序,输入线路的基本参数和迭代初值即可迅速而准确地 计算出应力和弧垂值，结合实例绘制了应力弧垂曲线,结果表明该方法可以极大地提高应力 和弧垂的计算精度,有效克服人为误差,简化线路设计工作,提高线路设计效率和质量,建议 应用在架空输电线路施工和运行中,架空输电线路设计中需要进行导线、地线应力弧垂计算 且将计算结果按横坐标代表档距值,纵坐标代表应力和弧垂值绘成一组曲线,这些曲线可为 架空线的安装提供依据,也可为线路杆塔设计,定位和施工提供技术资料,绘制曲线的传统方 法是在坐标纸上手工描点并连成光滑曲线、效率低、质量差、如何快速而准确地算出应力弧 垂，且画出平滑而又质量高的应力弧垂曲线是当务之急。 本次设计主要是绘制导线应力弧垂曲线导线,通过典型气象山区，安全系数取为 2.5。
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架空线的应力随气象条件及档距的变化而变化， 架空线出现最大应力时的气象条件称为 控制气象条件。一般情况下，成为控制气象条件的有最低气温、最大风速、 年均气温和最 厚覆冰， 这 4 种气象条件并不是在所有的档距范围内都是控制气象条件， 而是在某一档距范 围内，由其中的一种气象条件起控制作用。 由《架空送电线路设计》第 45 页查得第七气象区的资料如表 1-1、1-2：