架空线路机械特性及安装曲线制作及应用

广西电力职业技术学院电力工程系课程设计说明书题目架空线路机械特性及安装曲线制作及应用专业高压输配电线路施工运行与维护班级电力812班学号 204081224学生姓名韦振堂指导教师曾令通2009年 09 月 12日摘要本设计是高压输配电线路专业的线路设计方案。

根据课程应用知识设计规格采用的导线型号为LGJ—120/7，气象条件为第VI 气象区。

初步设计的工作包括：确定气象条件、编制导线的机械应力计算原则（指安全系数、平均运行应力等）及应力弧锤曲线。

根据导线型号和经过的气象区条件利用WCAD线路设计辅助软件求出导线计算参数、导线特性、计算比载、控制条件、有效临界档距和各种气象条件下不同档距的应力和弧锤值并用AutoCAD绘出导线机械特性曲线导线安装曲线的制作及过程；断线张力和邻档断线的交叉跨越校验；施工紧线时弧锤观测档选择及观测档的观测弧锤值计算。

根据导线型号、气象条件和不同的档距选择防振锤型号、防振锤安装个数和计算出防振锤的安装距离。

2009年9月目录第一章导线应力弧锤特性曲线 (1)1.1 导线应力弧锤特性曲线的定义 (1)1.2 导线机械特性曲线的计算程序 (1)1.3 确定控制条件 (4)1.3.1 求已知年平均时的气象条件求最高气温时各孤立档的应力 (5)1.3.2 根据以上结果可手工绘出导线特性曲线如下图 (8)1.4 导线安装曲线 (8)1.4.1 导线安装曲线的计算 (9)1.4.2 根据以上结果可手工绘出导安装曲线如下图 (9)第二章交叉跨越校验及观测挡的选择 (10)2.1 断线前交叉跨越的基本要求 (10)2.2 导线交叉跨越效验计算 (10)2.3 施工紧线时的观测弧锤 (11)2.3.1观测档的选择 (11)2.3.2观测档的弧锤计算 (12)第三章导线防振设计 (13)3.1 振动的起因 (13)3.2 影响振动的主要因素 (13)3.3 防振措施 (13)3.4 导线防振锤的安装 (14)3.5 计算防振锤的安装距离 (16)参考文献 (17)附录一 (18)附录二 (19)致谢 (20)第一章导线应力弧锤特性曲线1.1 导线应力弧锤特性曲线的定义在架空线路设计过程中，为了确定有关杆塔的设计荷载，导线对地安全距离以及交叉跨越的距离，必须计算导线(或避雷线)在各种天气条件下不同挡距的应力或弧锤，并将计算的结果以横坐标为挡距，纵坐标为导线的应力或弧锤，并按一定比例绘制出在各种气象条件下的挡距与应力的关系曲线，这些曲线组称为导线的应力弧锤特性曲线或称导线机械特性曲线。

1.2 导线机械特性曲线的计算程序当已知气象条件和挡距时，在导线和避雷先的机械特性曲线上，能够很快的查出相应的应力和弧锤。

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)计算临界挡距并进行有效临界挡距判别，确定控制条件及控制范围。

(5)以有效临界挡距判别结果为已知条件，利用状态方程式和弧锤公式，逐一求出其他各种气象条件下各种代表挡距值时的应力和弧锤值。

(6)以代表挡距为横坐标，应力(或弧锤)为纵坐标，绘制各种气象条件时的应力，弧锤曲线。

导线的机械特性曲线并不需要按所有气象条件计算和绘制，根据工程需要一般须计算和绘制的曲线和项目如下表：表1-1 机械特性曲线计算项目表注 △表示需要绘制的曲线；*表示当导线最大弧锤发生在最大锤直比载时，应计算覆冰（无风）和稀有覆冰（无风）时的弧锤曲线；空格栏表示可不计算。

由附表1-3查得，LGJ-120/7导线的计算拉断力T P =27570N ，计算截面A=125.50mm 2，所以导线的综合瞬时破坏应力σP =27570/125.5=219。

68N/mm 2，LGJ-120/7导线的铝钢结构比为18/1，有附表1-4查得，弹性系数d=21.2×10-6/℃，β=1/E=15.15×10-6mm 2/N 。

1、计算控制应力取设计安全系数K=2.5，则最大使用应力为在平均气温时，控制应力为平均运行应力的上限，即 2、可能控制条件列表根据比载；控制应力，将有关数据按σ/g 值由到大列出表格，并按A ，B ，C ，D 顺序编号，如表1-2所示。

表1-2 可能控制条件列表3、计算临界挡距根据m n σσ≠时，226)()()(102.2124)(24mm n n m n m n g g t t jl σσσσβ--⨯⨯+-⨯-=根据m n σσ=时，=jl 22)(24m n m n g g t t m--ασ1.3 确定控制条件表1-3 有效临界挡距判别表从上表可看出，A 栏中无虚数，故判别A 栏，选取一个最小临界挡距136=AB l m ，然后判别B 栏，选取最小临界挡距m l BC 4.224=，由于0为CD l ，故C 栏的所有临界挡距均无效。

代表挡距∑∑=⋯⋯+++⋯⋯++=ii nn D ll 32133231ιιιιιιι从图1-4中可得出，当,136m l D ≤控制条件为最低温度，控制应力为2/87.87mm N cp =σ；当,4.224136m l m D ≤≤控制条件为年平均气温，控制应力54.9N/mm 2，当,4.224m l D ≥控制条件为最大风速，控制应力为87.87N/mm 2。

1.3.1 求已知年平均时的气象条件求最高气温时的应力表1-5 根据A 的符号和d 的大小直接算出应力的精确解：根据公式：已知最低气温时的气像条件及应力为：图1-4 判定最大应力的控制挡距范围136 224.40=m v ，0=m b ，C t m 020-=，)./(10615.29231mm m N g g m -⨯== )./(87.872mm m N cp =σ求在知道最高气温时的气象条件下各孤立档的应力：0=n v ，0=n b ，C t n 040=，)./(10615.29231mm m N g g n -⨯== )./(?2mm m N m =σ，利用状态方程式求最高气温时导线应力，此时最低气温为已知条件，最高气温为待求条件。

解：当D l =50m 时0>A ，0>d最高气温的导线应力为185MPa 。

已知气年平均气温时的气像条件及应力为：0=m v ，0=m b ，C t m 010=，)./(10615.29231mm m N g g m -⨯== )./(9.542mm m N cp =σ求在知道最高气温时的气象条件下各孤立档的应力：0=n v ，0=n b ，C t n 040=，)./(10615.29231mm m N g g n -⨯== )./(?2mm m N m =σ，利用状态方程式求最高气温时导线应力，此时年平均气温为已知条件，最高气温为待求条件。

当D l =136m 时82|82|||===A a b=B=44616 c=2.2082444616343=⨯⨯=ab0A ＞，d ＞0最高气温时导线应力为96MPa 已知最大风速时气像条件及应力为：25=m v ，0=m b ，C t m 05-=，)./(1099.53231mm m N g g m -⨯== )./(87.872mm m N cp =σ求在知道最高气温时的气象条件下各孤立档的应力：0=n v ，0=n b ，C t n 040=，)./(10615.29231mm m N g g n -⨯== )./(?2mm m N m =σ，利用状态方程式求最高气温时导线应力，此时最大风速为已知条件，最高气温为待求条件。

当D l =224.4m 时99|99|||===A a 403690==B b c=3.55994403690343=⨯⨯=ab0A ＞，d ＞0最高气温时导线应力为62Mpa已知最大风速时气像条件及应力为：25=m v ，0=m b ，C t m 05-=，)./(1099.53231mm m N g g m -⨯== )./(87.872mm m N cp =σ求在知道最高气温时的气象条件下各孤立档的应力：0=n v ，0=n b ，C t n 040=，)./(10615.29231mm m N g g n -⨯== )./(?2mm m N m =σ，利用状态方程式求最高气温时导线应力，此时最大风速为已知条件，最高气温为待求条件。

当D l =500m 时108|108|||=-==A a 2004208==B b c=11810842004208343=⨯⨯=ab0<A ，d>1最高气温时导线应力为37MPa1.3.2 根据以上结果可手工绘出导线特性曲线如下图KGJ-120/7第IV 气象区 K=2.5 σ=0.250σ（图1-6）最高气温如图1-6，同理计算出导线在各种气象条件下不同档距的应力或弧锤，并将计算的结果以横坐标为档距，纵坐标为导线的应力或弧锤，并按一定比例绘制出在各种气象条件下的档距与应力的关系曲线，其机械曲线图如附录1所示。

1.4 导线安装曲线安装曲线就是以横坐标为挡距，以纵坐标为弧锤曲线和张力，利用导线状态方程式，计算出各种可能的安装气象条件下，不同挡距时的弧锤张力，并将其绘制成曲线。

该曲线供施工安装导线使用，并作为线路运行的技术挡案资料。

导线和避雷线的架线安装，是在不同的气温下进行的。

施工前紧线时要用事前做好的安装曲线，查出各种施工气温下的弧锤，以确定架工线路的松紧程度，使其在运行中任何气象条件下的应力都不超过最大使用应力，且满足耐振条件，使导线任何点对地面及被跨越物之间的距离符合设计要求，保证运行的安全。

导线安装曲线通常绘制张力和弧锤两种曲线。

安装曲线的计算方法与机械特性曲线计算相同。

只是其气象条件为无冰无风情况，温度变化范围为最高气温到最低气温，其间隔可取5℃（或10℃），挡距的变化范围视工程实际情况而定。

图中每一条曲线对应一种安装气象条件。

导线的张力和应力的关系为：A T O σ=式中 T ——导线张力，N o σ——导线应力，N/mm 2A ——导线截面积，mm21.4.1 导线安装曲线的计算当m l o 50=，A T O σ==185×125.5=23.2KN 当m l o 136=，A T O σ==96×125.5=12KN 当m l o 4.224=，A T O σ==62×125.5=7.8KN 当m l o 500=，A T O σ==37×125.5=4.6KN1.4.2 根据以上结果可手工绘出导线安装曲线如下图同理计算出其他导线在各种安装条件下不同档距的张力，并将计算的结果以横坐标为档距，纵坐标为导线的张力或弧锤，并按一定比例绘制出在各种安装条件下的档距与张力的关系曲线，其安装曲线图如附录2所示。