架空线路机械特性及安装曲线制作及应用
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学号所属学院专业农业电气化与自动化班级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。
架空线路第二章
a :导线铝和钢截面比。
第一节 导线的机械物理特性及比载
2005/9
主要内容
导线的机械物理 特性及比载
导线悬垂曲线 方程
悬挂点等高时导 线的应力与弧垂
一、导线的机械物理特性
3、导线的温度线膨胀系数 导线温度升高1℃引起的相对变形量，称
为导线的温度线膨胀系数，用下式表示
t
钢芯铝绞线的温度线膨胀系数 ：
第二节 均匀载荷孤立档距的 导线悬垂曲线方程
2005/9
主要内容
导线的机械物理 特性及比载
Tx导sin线 悬W 垂gS曲Lx 线 方程
悬挂点等高时导 线的应力与弧垂
悬挂点不等高时 导线
的应力与弧垂
架空线路设计
导线OD段在三力作用下处于静 定平衡状态， 由图中力三角形可知：
Tx sin W gSLx Tx cos T0 0S
悬挂点不等高时 导线
的应力与弧垂
f x yA y hx
y
A
glO2 A
2 0 cos
gx2
y
2 0 cos
hx
latg
lOA
x h
l
lOA x l
(yA
yB )
架空线路设计
第四节 悬挂点不等高时
2005/9
导线的应力与弧垂
主要内容 三、悬挂点不等高时的最大弧垂
导线的机械物理 特性及比载
sh g
0
x
悬挂点不等高时 导线
的应力与弧垂
架空线路设计
2005/9
主要内容
导线的机械物理 特性及比载
导线悬垂曲线 方程
悬挂点等高时导 线的应力与弧垂
悬挂点不等高时 导线
的应力与弧垂
架空送电线机械特性曲线和安装曲线计算程序
架空送电线机械特性曲线和安装曲线计算程序
梁松
【期刊名称】《广西水利水电》
【年(卷),期】1992(000)003
【总页数】5页(P80-84)
【作者】梁松
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TM752
【相关文献】
1.架空输电线路安装曲线设计 [J], 安丽芳
2.架空输电线路应力弧垂安装及仿真曲线软件开发 [J], 胡炜
3.导地线特性曲线和放线曲线计算程序 [J], 崔士永
4.覆冰架空输电线路空间曲线计算 [J], 张暕;何青;魏靖一
5.导线特性曲线和安装曲线的绘制程序 [J], 谢红生;肖拥军;孙军强;王南全
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架空线路增容改造应用实例分析
架空线路增容改造应用实例分析摘要：架空线路增容改造是电网工程中常见的改造工程，采用不同的导线对工程规模，整体投资和建设周期影响较大，本文通过实例分析不同类型导线的载流量、机械荷载和弧垂特性，得出其在应用于工程中需注意的相关问题。
关键词：架空线路；增容改造；实例分析1 引言随着经济发展对电能需求的日益增大，已运行多年的架空线路设计输送容量广泛存在不能满足电能传输的要求，对其进行增容改造是一种有效缓解电能传输的方法。
目前架空线路增容改造主要分为两种方式，一种是将需要增容改造的架空线路全线拆除，选择大截面的导线及与之配套的杆塔重新建设，另一种是尽量保留现有杆塔，采用增容导线代替旧导线，以实现增加线路输送容量的目的。
上述改造方式，前者可根据当前最新的线路及杆塔设计标准，重新建设架空线路，改造后的线路安全运行技术指标相对较高，但改造投资大，建设周期长；后者在不降低被改造架空线路的原设计水平的前提下，同时满足旧杆塔的受力条件，选择合适的耐热增容导线替换旧导线，改造后的线路安全运行技术指标维持原有水平基本不变，改造投资相对较小，建设周期短。
2 增容导线类型简介增容导线主要分为耐热铝合金导线，钢芯软铝绞线，复合材料芯导线等三大类[1][2]，其中耐热铝合金导线主要利用铝合金材料导线高温运行条件下良好的机械性能，长期运行工作温度能达到120℃以上[3]；钢芯软铝绞线则是根据其结构特点，导线运行工作温度提高后，铝线股很快产生伸长永久变形，其机械荷载全部转移到钢芯，长期运行工作温度可达到250℃[4]；而复合材料芯导线采用高分子复合材料代替传统的导线钢芯，使其具有更优的弧垂特性和机械特性，长期运行工作温度能达到120℃以上[5]。
3 增容改造实例分析本文以广东某220kV架空线路增容改造工程为例，该架空线路原架设的导线为2×LGJ-300/40型钢芯铝绞线。
根据系统规划要求，该线路改造后，导线长期输送容量需满足不小于650MVA，即长期允许输送电流不小于1706A，单根导线大于或等于853A。
架空线路机械特性及安装曲线制作及应用
架空线路机械特性及安装曲线制作及应用标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]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 4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)导线应力弧锤特性曲线的定义 (1)导线机械特性曲线的计算程序 (1)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)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)断线前交叉跨越的基本要求………………………………………………………………10导线交叉跨越效验计算……………………………………………………………………10施工紧线时的观测弧锤…………………………………………………………………112.3.1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)振动的起因…………………………………………………………………………………13影响振动的主要因素………………………………………………………………………13防振措施……………………………………………………………………………………13导线防振锤的安装…………………………………………………………………………14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。
架空线常用计算公式和应用举例
架空线常用计算公式和应用举例前言在基层电力部门从事输电线路专业工作的技术人员，需要掌握导线的基本的计算方法。
这些方法可以从教材或手册中找到。
但是，教材一般从原理开始叙述，用于实际计算的公式夹在大量的文字和推导公式中，手册的计算实例较少，给应用带来一些不便。
本书根据个人在实际工作中的经验，摘取了一些常用公式，并主要应用Excel工作表编制了一些例子，以供相关人员参考。
本书的基本内容主要取材于参考文献，部分取材于网络。
所用参考文献如下：1. GB50545 -2010 《110～750kV架空输电线路设计规程》。
2. GB50061-97 《66kV及以下架空电力线路设计规范》。
3. DL/T5220-2005 《10kV及以下架空配电线路设计技术规程》。
4. 邵天晓著，架空送电线路的电线力学计算，中国电力出版社，2003。
5. 刘增良、杨泽江主编，输配电线路设计, 中国水利水电出版社，2004。
6.李瑞祥编，高压输电线路设计基础，水利电力出版社，1994。
7.电机工程手册编辑委员会，电机工程手册，机械工业出版社，1982。
8.张殿生主编，电力工程高压送电线路设计手册，中国电力出版社，2003。
9.浙西电力技工学校主编，输电线路设计基础，水利电力出版社，1988。
10.建筑电气设计手册编写组，建筑电气设计手册，中国建筑工业出版社，1998。
11.许建安主编，35-110kV输电线路设计,中国水利水电出版社，2003。
由于个人水平所限，书中难免出现错误，请识者不吝指正。
四川安岳供电公司李荣久 2015-9-16目录第一章电力线路的导线和设计气象条件第一节导线和地线的型式和截面的选择一、导线型式二、导线截面选择与校验的方法三、地线的选择第二节架空电力线路的设计气象条件一、设计气象条件的选用二、气象条件的换算第二章导线（地线）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二、导线的单位荷载第二节导线的最大使用张力和平均运行张力一、导线的最大使用张力二、导线的平均运行张力第三节导线张力弧垂的精确计算一、导线的悬链线解析方程式二、导线的张力、弧垂与线长三、导线的允许档距和允许高差四、导线悬挂点等高时的张力弧垂计算五、架空线的等效张力（平均张力）第四节导线张力弧垂的近似计算一、导线的抛物线解析方程式二、导线的张力、弧垂与线长第五节水平档距和垂直档距一、水平档距和水平荷载二、垂直档距和垂直荷载第六节导线的状态方程式一、孤立档的状态方程式二、连续档的状态方程式和代表档距第七节临界档距一、用斜抛物线状态方程式求临界档二、用临界档距判别控制条件所控制的档距范围第八节导线张力弧垂计算步骤第九节导线应力弧垂分析一、导线和地线的破坏应力与比载二、导线的悬链线公式三、导线应力弧垂的近似计算四、水平档距和垂直档距五、导线的斜抛物线状态方程式六、临界档距第三章特殊情况导线张力弧垂的计算第一节档距中有一个集中荷载时导线张力弧垂的计算一、档距中有一个集中荷载的弧垂和张力二、导线强度及对地或交叉跨越物距离的校验第二节孤立档导线的计算一、耐张绝缘子串的单位荷载二、孤立档导线的张力和弧垂三、孤立档的临界档距第三节导线紧线时的过牵引计算一、紧线施工方法与过牵引长度二、过牵引引起的伸长和变形三、不考虑耐张绝缘子串的导线过牵引计算四、孤立档考虑耐张绝缘子串的导线过牵引计算第四节连续倾斜档的安装计算一、连续倾斜档导线安装时的受力分析二、连续倾斜档观测弧垂的确定三、悬垂线夹安装位置的调整四、地线的安装第五节耐张绝缘子串倒挂的校验第六节悬垂线夹悬垂角的计算第四章导线和地线的防振计算第一节防振锤和阻尼线一、防振锤的安装二、阻尼线的安装第二节分裂导线的防振第五章架空线的不平衡张力计算第一节刚性杆塔固定横担线路不平衡张力的计算一、线路产生不平衡张力时的几种关系二、不均匀覆冰或不同时脱冰时的不平衡张力求解方法三、断线张力求解方法四、导线从悬垂线夹松落时的不平衡张力第二节固定横担线路考虑杆塔挠度时不平衡张力的计算一、线路产生不平衡张力时的几种关系二、不均匀覆冰或不同时脱冰时考虑杆塔挠度的不平衡张力求解方法三、考虑杆塔挠度时的断线张力求解方法第三节转动型横担线路断线张力的计算一、断线张力的求解方程二、断线张力的计算机试凑求解方法第四节相分裂导线不平衡张力的计算一、计算分裂导线的不平衡张力的公式二、计算公式中几个参数的取值与计算三、不平衡张力的求解方法四、用Excel工作表进行计算的方法第五节地线支持力的计算一、电杆的刚度和刚度系数二、电杆的挠度三、地线支持力的计算四、地线支持力的计算机试凑求解方法第六章架空线弧垂观测计算第一节弧垂观测概述一、观测档的选择二、导线初伸长的处理三、弧垂的观测方法四、弧垂的调整与检查五、观测弧垂时应该注意的问题第二节均布荷载下的弧垂的观测参数计算一、用悬链线法求弧垂观测参数二、弧垂观测角的近似计算公式三、用异长法和等长法观测弧垂时a、b与弧垂f的关系第三节观测档内联有耐张绝缘子串时弧垂的观测参数计算一、观测档弧垂的计算公式二、用等长法和异长法观测弧垂三、用角度法观测弧垂架空线常用计算公式和应用举例 安岳供电公司 李荣久第一章 电力线路的导线和设计气象条件第一节 导线和地线的型式和截面的选择一、导线型式常用导线的型号和名称如表1-1-1。
输电线路基础架空线路第二章
二、气象条件的换算
主要内容
架空线路 的应用
架空线路设计 气象条件及换算 架空线路的设计 及路径选择 的选择 绝缘子的选择 架空线路设计
（2）覆冰厚度的选取： 常用的换算方法有以下两种 ： 2）测总重法
3
G2:每米覆冰架空线的总质
2
(G2 G1 )10 量，kg/m b R R G :每米无冰架空线的总质量， kg/m l 导线与避雷线
第一节、架空线路设计气象条件及换算
2011/9
二、气象条件的换算
主要内容
架空线路 的应用
2、设计用气象条件的组合及典型气象区 主要考虑风速、气温、覆冰的组合 （1）各种气象条件的组合情况
1）线路正常运行情况下的气象条件组合： 最大风速、无冰和相应的气温（大风季节最冷 月的平均气温）； 最低温度、无冰、无风； 覆冰、相应风速、气温为-5º C； 年平均气温、无冰、无风。
（1）最大风速的选取： 1）次时换算 我国各地目前采用的风速测记方式有两种： (1)1天4次定时2min平均风速。 (2)连续自记10min平均风速。 送电线路规定采用后者。若气象台站的资 料为前者，须经过下列换算，称为次时换 算(即观测次数及时距的换算)。
架空线路设计 气象条件及换算 架空线路的设计 及路径选择 导线与避雷线 的选择 绝缘子的选择 架空线路设计
第二节 导线的机械物理特性
2011/9
主要内容
导线的机械物理 特性及比载 导线悬垂曲线 方程
一、导线的机械物理特性
2、导线的弹性系数
E : 导线的弹性系数，MP；
T : 导线拉力，N； S：导线截面积，mm 2； L：导线的原长，m； L：导线的伸长量，m；
悬挂点等高时导 线的应力与弧垂 悬挂点不等高时 导线 的应力与弧垂
实训三-架空线路与拉线制作
架空线路与拉线制作 (3)钢绞线:一般用来作避雷线或拉线,代号为GJ. (4)铝绞线:都用在配电线上,代号为LJ. (5)铜绞线:导电性好,代号为TJ. 2,电杆:用来支持绝缘子和悬挂导线,并保持导线与地面及地 面设施有足够的高度和水平距离. 按材质分:木杆,混凝土,金属. 按线杆在线路中所处位置不同可分为六种杆型: (1)直线杆:又叫中间杆,位于线路直线段上,仅供支持导线, 绝缘子和金具用,只能承受导线的垂直荷重和侧向的风力,不 能承受线路同方向的导线拉力,占总杆数的80%以上. (2)终端杆:位于线路的起点和终点.除承受导线荷重和风力 外,还承受单方向的不平衡拉力.拉线方向与线路走向相反.
架空线路与拉线制作 (5)高桩拉线:又叫水平拉线,过道拉线,用于跨越道路,不 妨碍车,人的通行. (6)自身拉线:又叫弓形拉线,用于地形限制不能安装普通拉 线时. (7)拉墙式拉线:因建筑物限制,直接拉到建筑物墙上. (8)Y形拉线:主要用于电杆较高,横担较多,架设多条导线, 因而受力不均匀,这样可以在张力合成点上两处安装Y形拉线.
架空线路与拉线制作 3.1.2 架空线路结构 1,导线:作用是传送和分配电能. 要求:必须具有良好的电气性能,又因为导线在运行 中经常受到日光,风雪,水气,化学杂质的侵蚀,要求机械 强度高,耐震性能和抗腐性能好,由于导线造价占全部投资 的60%,所以希望价格低廉. 架空导线的分类:(1)钢芯铝线:其构造内层为单股或多股镀 锌钢绞线,主要承担张力.外层为单层或多层硬铝绞线,为 导电部分.代号为LGJ. (2)铝合金导线:以铝镁硅合金拉制的圆单线或多股作成绞线. 抗拉强度接近钢材,导电率及重量接近铝线,这种线抗拉强 度高,但价格较高,一般用在特大跨越地段.代号为HLJ.
架空线路与拉线制作 3,绝缘子:作用是悬挂或支持导线,并使带电导线之间,以及导 线与其它物件之间相互绝缘. 承受工作电压,还承受导线的荷重,当导线断线还承受导线拉力, 因此绝缘子必须有良好的绝缘性能和足够的机械强度.按材料分 为瓷绝缘子和环氧树脂绝缘子;按电压可分为高压绝缘子和低压 绝缘子. 按形状可分为:(1)针式绝缘子:常用于直线杆.既有高压,也 有低压.长柱用于木横担,短柱用于金属横担. (2)蝶式绝缘子:有高,低压两种.常用于终端杆,耐张杆,分 支杆和转角杆. (3)悬式绝缘子:主要用于高压线路,常用于终端杆,耐张杆, 分支杆和转角杆. (4)瓷横担绝缘子:起横担和绝缘子双重作用,仅用于直线杆.
课程设计制作导线的应力弧垂曲线和安装曲线
课程设计(论文)题目名称制作导线的应力弧垂曲线和安装曲线课程名称架空输电线路设计(LGJ-185/45,VIII区) 学生姓名xxxxx学号2013356545系、专业电气工程系电气工程及其自动化指导教师尹伟华2013年1月6日邵阳学院课程设计（论文）任务书题目名称制作某线路导线的应力弧垂曲线和安装曲线。
设计时间18、19周课程名称架空输电线路设计课程编号设计地点一、课程设计（论文）目的结合所学的线路设计知识，要求学生掌握线路设计中各项参数的查表发放，并结合工程实际，掌握具体线路的导线应力弧垂曲线和安装曲线做法，从中对线路设计中所涉及到的导线的比载计算，架空线弧垂、线长和应力的计算，架空线的状态方程式，临界档距，最大弧垂的判定，导线应力弧垂曲线和安装曲线做法有深刻的了解。
最终加强学生的线路设计认识及动手能力二、已知技术参数和条件气象条件：全国线路设计气象条件汇集ⅤIII区电压等级110kV导线型号LGJ-185/45三、任务和要求a)学生应该完成课程设计说明书的内容，同时还包括导线应力弧垂曲线和安装曲线的绘制图b)为简明起见，各计算结果应尽量采用表格形式表示c)每一计算过程应列出所用公式，并带入一组实际数据示范d)各系数的取值应说明出处和理由注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）1、孟遂民，李光辉编著，架空输电线路设计，中国三峡出版社，2000.102、邵天晓，架空送电线路的电线力学计算，水利电力出版社，19873、周振山，高压架空送电线路机械计算，水利电力出版社，19874、东北电力设计院，电力工程高压送电线路设计手册，水利电力出版社，1991五、进度安排16周（1）查找相关资料，整理和收集数据（2）根据气象区确定气象参数计算相关比载（3）确定临界档距（4）档距的控制气象条件17周（5）根据已知条件，利用状态方程式计算不同档距，各种气象条件下架空线的应力和弧垂值（6）按一定的比例绘制出应力弧垂曲线（7）绘制安装曲线图（8）按照有关规定，制作论文，打印成稿。
导线安装曲线的绘制
第一节 导线的状态方程
2005/9
一、导线在孤立档距中的状态方程
主要内容
导线的状态方程 临界档距及 控制气象条件 判断 导线的机械 特性曲线 导线安装曲线 导线最大弧垂的 计算及判断 架空线路设计
设档距为l, 已知m气象条件下的tm，gm， m，求变化到n气象条件即tn，gn时的应力n
2.应力引起导线线长的变化
n
2 2 Egn l cos3
24
2 n
m
2 2 Egm l cos3
24
2 m
E cos (tn tm )
第二节 临界档距及控制气象条件的判断
2005/9
主要内容
导线的状态方程 临界档距及 控制气象条件 判断 导线的机械 特性曲线 导线安装曲线 导线最大弧垂的 计算及判断 架空线路设计
第一节 导线的状态方程
2005/9
一、导线在孤立档距中的状态方程
主要内容
导线的状态方程 临界档距及 控制气象条件 判断 导线的机械 特性曲线 导线安装曲线 导线最大弧垂的 计算及判断 架空线路设计
3.状态方程的推导 l 上式两边同除以 E
n
2 2 Egn l 2 24 n
m
2 2 Egm l 2 24 m
主要内容
导线的状态方程 临界档距及 控制气象条件 判断 导线的机械 特性曲线 导线安装曲线 导线最大弧垂的 计算及判断 架空线路设计
三、悬挂点不等高时的状态方程
（1）当悬挂点不等高，但高差h<10%l 时， 其状态方程仍采用式（3-5）即悬挂点等高 时的状态方程； （2）当悬挂点高差h10%l 时，应考虑高差 影响，其状态方程续档距的代表档距及状态方程
通常将连续档距用一个等价的孤立档距 代表,等价的孤立档距叫代表档距。
架空电力线路力学计算及绘图功能的VB实现
架空电力线路力学计算及绘图功能的VB实现架空电力线路的设计，需要进行复杂的线路力学计算、绘制繁杂的应力特性曲线图和弧垂安装曲线图。
首先，应确定不同气象条件组合情况下，档内各种电线的比载、应力和使用张力，然后进一步确定起控制作用的气象条件组合、临界档距和各气象组合下，不同代表档距内电线的应力、弧垂，最后据此绘制应力特性曲线图和弧垂安装曲线图。
而架空电力线路力学计算是复杂的，人工计算需要代入数据既多又繁琐且易出错。
因此，通过计算机辅助设计，进行架空电力线路力学计算并绘制图纸，对提高生产效率、节省时间、降低错误率是非常必要的。
在从事架空输电线路工程设计工作期间，笔者利用VB语言，编制了架空输电线路电线计算软件。
该软件具有线材数据库、11种工况下“整十档距”力学计算、精确单独档距力学计算、防震锤安装距离计算、生成计算书、绘制应力特性曲线图和弧垂安装曲线图等功能。
本文旨在于对具有一定特点的几个功能模块进行简介，对其他功能不作一一赘述。
1. 利用状态方程求解临界档距根据架空线路力学理论有状态方程：式中、——分别为已知和待求情况下的电线最低点的水平应力，))If w lad，则沿右边走线至lac；若llbd，则再沿右边走线至lbc；若l<lbd，则沿左边走线至lcd，其余依次类推，直至最后走线至某气象情况代表的符号（A 或B或C或D），则该气象情况即为此档距l中控制应力的气象情况。
3. 单独档距计算为了设计工作中杆塔力学校核的需要，需从力学曲线图或计算结果文件中查出特定档距的应力情况。
该软件的单独档距计算功能可视为一种查表功能，有了这一功能可通过计算，得出特定档距的应力情况，减少了查图表的费时费力，并提高准确性，也可将结果分别以文本文件和EXCEL表格的形式保存，用于输电线路力学EXCEL校验表格（华宇公司应用的又一输电线路力学校验软件）。
4. 保存计算书编制计算书可用于记录原始数据、计算过程及计算结果，以留档备查。
导线安装曲线的绘制
M
p
K
2005/9
第二节 临界档距及控制气象条件的判断
二、临界档距及判别控制条件的原则
1.控制条件的判别式及其特点
2 2 Egm l Fm (l ) ( km Etm ) 2 24 km
主要内容
2 3 2 3 2 3 gn l gm l gm l 1 l l [ (tn tm ) ( n m )](l ) 2 2 2 24 n 24 m E 24 m 2 3 gm l 1 l l[ (tn tm ) ( n m )] 2 24 m E
E (t n t m )
令 m
2 2 Egm l 2 24 m
E (t n t m ) A
2 2 Egn l B 24 2 则式子变为 n ( n A) B
第一节 导线的状态方程
2005/9
一、导线在孤立档距中的状态方程
主要内容
导线的状态方程 临界档距及 控制气象条件 判断 导线的机械 特性曲线 导线安装曲线 导线最大弧垂的 计算及判断 架空线路设计
第四节 导线安装曲线
2005/9
2.初伸长的补偿
主要内容
导线的状态方程 临界档距及 控制气象条件 判断 导线的机械 特性曲线 导线安装曲线 导线最大弧垂的 计算及判断 架空线路设计
（1）减小弧垂法 即架线时适当的减小导线的弧垂，待初伸长在 运行中被拉出后，所增加的弧垂恰好等于架线时减 少的弧垂，从而达到设计弧垂。 设导线状态为J状态，各参量为：gJ=g1、t1、σJ、 LJ；导线产生初伸长后的最终状态为m状态，个参 2 3 g l 量为：gm、tm、 σm、Lm最，其中， Lm l m
架空线路施工弧垂曲线的绘制技巧及其应用
作者： 王华伟;俞庆生
作者机构： 湖州电力局
出版物刊名： 湖州师范学院学报
页码： 42-45页
年卷期： 2012年 第2期
主题词： 架空线路;弧垂;绘制
摘要：将导地线弧垂曲线平均分成若干等分,通过在EXCEL表格内输入相应的数据,利用导地线曲线计算公式算出每段弧垂起始点的坐标,再利用CAD通过数据导入绘制出所需要的施工曲线,用以指导架线及升塔施工,使得在架线施工过程中张力的控制与弧垂的关系显得更加直接明了,对安全施工和保证施工质量有很大的益处.。
架空线的机械物理特性、许用应力及安全系数有关计算
架空线的机械物理特性、许用应力及安全系数有关计算在架空线的机械物理特性中，与线路设计密切相关的主要是弹性系数、线性温度膨胀系数、抗拉强度极限（瞬时破坏应力）以及抗弯强度。
由于钢芯铝绞线是常用的架空线，其结构也比较复杂，故作重点介绍，其它类型架空线的机械物理特性可类似研究得到。
一、钢芯铝绞线的综合弹性系数钢芯铝绞线的弹性系数E，指的是在弹性限度内，导线受拉时，其应力与应变的比例系数。
计算方法如下：m------铝钢截面比，m=Aa/AsAa------铝线部分截面As------钢线部分截面Ea------铝线的弹性系数，可取200900N/mm^2Es------钢线部分弹性系数，可取60300N/mm^2二、钢芯铝绞线的线性温度膨胀系数钢芯铝绞线的线性温度膨胀系数，指的是温度升高1℃时其单位长度的伸长量。
计算方法如下：m------铝钢截面比，m=Aa/Asαa------铝线的线性温度膨胀系数，查上表αs------钢线的线性温度膨胀系数，可取11.5×10^(-6) 1/℃Ea------铝线的弹性系数，可取200900N/mm^2Es------钢线部分弹性系数，可取60300N/mm^2三、钢芯铝绞线的瞬时破坏应力架空线在均匀增大的拉力作用下，缓慢伸长至拉断，此时的拉力称为拉断力。
对于钢芯铝绞线来说，拉断力由钢部和铝部共同承受，为二者的综合拉断力。
影响综合拉断力的因素主要有:（1）铝和钢的机械性能不同，铝的延伸率远低于钢的延伸率。
当铝部被拉断时，钢部的强度还未得到充分发挥，通常认为此时钢线的变形量为1%左右。
（2）绞合后单线与整体绞合线轴线间存在扭绞角，综合拉断力是各单线拉断力在轴线方向的分力构成。
（3）各层单线之间的应力分布不均匀。
（4）相邻两层单线间存在正应力和摩擦力。
抗拉强度（瞬时破坏应力）是指导线的计算拉断力与导线的计算截面积的比值。
对导线做拉伸试验，将测得的瞬时破坏拉断力除以导线的截面积，就得到瞬时破坏应力，即Tj------计算拉断力Tp------综合拉断力，计算拉断力的95%A-----架空线的截面四、架空线的许用应力架空线的许用应力是指架空线弧垂最低点所允许使用的最大应力，工程中称之为最大使用应力，计算公式如下：五、架空线的安全系数影响安全系数的因素很多，如悬挂点的应力大于弧垂最低点的应力，补偿初伸长需增大应力，振动时产生附加应力而且断股后架空线强度降低，因腐蚀、挤压损伤造成强度降低以及设计、施工中的误差等等。
28.架空导线的机械物理特性、应力及安全系数有关计算
架空导线的机械物理特性、应力及安全系数有关计算架空导线的机械物理特性，与线路设计密切相关的主要是弹性系数、线性温度膨胀系数、抗拉强度极限（瞬时破坏应力）以及抗弯强度。
由于钢芯铝绞线是常用的架空线，其结构也比较复杂，故作重点介绍，其它类型架空线的机械物理特性可类似研究得到。
一、钢芯铝绞线的综合弹性系数钢芯铝绞线的弹性系数E，指的是在弹性限度内，导线受拉时，其应力与应变的比例系数。
计算方法如下：二、钢芯铝绞线的线性温度膨胀系数钢芯铝绞线的线性温度膨胀系数，指的是温度升高1℃时其单位长度的伸长量。
计算方法如下：三、钢芯铝绞线的瞬时破坏应力架空线在均匀增大的拉力作用下，缓慢伸长至拉断，此时的拉力称为拉断力。
对于钢芯铝绞线来说，拉断力由钢部和铝部共同承受，为二者的综合拉断力。
影响综合拉断力的因素主要有:（1）铝和钢的机械性能不同，铝的延伸率远低于钢的延伸率。
当铝部被拉断时，钢部的强度还未得到充分发挥，通常认为此时钢线的变形量为1%左右。
（2）绞合后单线与整体绞合线轴线间存在扭绞角，综合拉断力是各单线拉断力在轴线方向的分力构成。
（3）各层单线之间的应力分布不均匀。
（4）相邻两层单线间存在正应力和摩擦力。
抗拉强度（瞬时破坏应力）是指导线的计算拉断力与导线的计算截面积的比值。
对导线做拉伸试验，将测得的瞬时破坏拉断力除以导线的截面积，就得到瞬时破坏应力，即四、架空线的许用应力架空线的许用应力是指架空线弧垂最低点所允许使用的最大应力，工程中称之为最大使用应力，计算公式如下：五、架空线的安全系数影响安全系数的因素很多，如悬挂点的应力大于弧垂最低点的应力，补偿初伸长需增大应力，振动时产生附加应力而且断股后架空线强度降低，因腐蚀、挤压损伤造成强度降低以及设计、施工中的误差等等。
各因素对架空线许用应力的影响程度示于下表。
最小安全系数值公式：k=(1+k1+k2+k3+k6+k7)/(1-k4-k5)由上表可以看出，即使不考虑悬挂点附加弯曲应力和振动时的附加动应力的影响，最小安全系数也要求达到1.86。
第四讲 导线机械特性曲线、安装曲线及初伸长处理
▲ ▲ ●
▲ ▲
▲ ▲
五、制作步骤
1．控制应力计算 ①最大使用应力计算； ②年平均运行应力计算。 2．导线的比载计算并列表编号 3．临界档距计算及有效临界档距的判别 4．计算在各有关气象条件下，不同的档距导线的 应力及弧垂 5．将计算结果，以横坐标为档距，纵坐标为应力 或弧垂，绘制成曲线。
【例4-1】
2
2 0
0
0
四、导线初伸长的处理
1．产生的原因 （1）塑性伸长：是材料本身的特点，在长期承受外力情况下，将 产生永久变形； （2）蠕变伸长：导线受拉后股与股间靠得更紧，虽各股线长未变， 但整根导线却伸长了。 2．造成的危害 初伸长引起弧垂增大，应力减小，使导线对地距离不够。 3．解决的办法 ①预拉法——消除初伸长 架线前对新线施加较大的拉力，一般施加的拉应力σ y ≈ 0.6σ p 大 于导线的许用应力[σ ] (即导线的最大使用应力)，拉力持续时间为 两分钟，初伸长即被拉出，架线后不再有明显的初伸长产生。
②减弧垂法——补偿初伸长 在安装紧线时适当减小弧垂，则待初伸长伸展出来后，弧垂增 大而恰达到设计弧垂。具体补偿方法，配电线路一般采用减小弧垂 法，弧垂减小的百分数为：铝绞线或绝缘铝线 20％；钢芯铝绞线 12％；铜绞线 7%~8%。 ③恒定降温法。 设架线安装时温度为tn℃，为了补偿初伸长，可用（tn一⊿t）代 替tn代入状态方程式计算应力，此时状态方程为：
第四讲 导线机械特性曲线、 安装曲线及初伸长出来
第一节 导线机械特性曲线 第二节 导线安装曲线
第一节 导线机械特性曲线
一、定义 二、制作方法 三、作用 四、计算项目 五、制作步骤
一、定义
所谓导线的机械特性曲线即具体表示在不同的气象条件下， 导线（或避雷线）的应力、弧垂和档距之间的关系曲线。
架空线的机械物理特性和比载-最全资料PPT
设钢芯铝绞线的截面积为A，其中钢线部分截面积为
As，铝线部分截面积为Aa，在拉力作用下相应的平均
应力分别为
此时铝部所受压力和钢部所受拉力在数值上 相等。对于长度为l的钢芯铝绞线，有
一、钢芯铝绞线的弹性系数 钢芯铝绞线由具有不同弹性系数的钢线和铝线两部分组成，当其受拉力作用时两部分绞合得更加紧密，因此可以认为两部分具有相同 的伸长量，即钢线部分和铝线部分的应变相等。 在下图中，AB是架空线在温度时某截面的位置。 一、钢芯铝绞线的弹性系数 对于钢芯铝绞线来说，拉断力由钢部和铝部共同承受，为二者的综合拉断力。 钢芯铝绞线的最终弹性系数列在表3-1中，铝绞线的最终弹性系数在表3-2中列出。 （2）绞合后单线与整体绞合线轴线间存在扭绞角，综合拉断力是各单线拉断力在轴线方向的分力构成。 （2）绞合后单线与整体绞合线轴线间存在扭绞角，综合拉断力是各单线拉断力在轴线方向的分力构成。 （1）铝和钢的机械性能不同，铝的延伸率远低于钢的延伸率。
抗拉强度（瞬时破坏应力）是指导线的计算拉断 力与导线的计算截面积的比值。对导线做拉伸试验， 将测得的瞬时破坏拉断力除以导线的截面积，就得到 瞬时破坏应力，即
对于钢芯铝绞线来说，是指综合瞬时破坏应力， 它可以通过对整根绞线做拉力试验得出，也可以通过 经验公式求得，即
在下图中，AB是架空线在温度时某截面的位置。当 温度增大升高时，若铝部与钢部没有联系，则两部分分别 伸长至EF和IK位置，如图中虚线所示。但实际上铝部和 钢部是紧密绞合在一起的，伸长量应相同。因此，铝部受 到钢部的作用受压伸长不到EF位置，钢部受到铝部的作 用受拉其伸长越过IK位置，共同作用的结果使二者平衡在 CD位置。
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序号 1
A＜0
d≥1
2
A＞0 A＝0
d＞0 d＝∞
3 4
n 3 b
根据公式：
A m
2 2 gm l (t n t m ) 2 24 m
B
2 2 gn l 24
已知最低气温时的气像条件及应力为：
vm 0 ， bm 0 ， t m 20 0 C ， g m g 1 29.615 10 3 N /( m.mm 2 )
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：
1
表 1-1 机械特性曲线计算项目表 计算项目 应 力 曲 线 弧 锤 曲 线 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 TP=27570N，计算截面 A=125.50mm ，所以导 线的综合瞬时破坏应力 P=27570/125.5=219。68N/mm ，LGJ-120/7 导线的铝钢结构比为 18/1，
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。
+10
0.539 10 3
B
最大风速
87.87
g 6 ( 25) 53.992 10 3
-5
0.614 10 3
C
覆冰
87.87
g 7 53.133 10 3
-5
0.604 10 3
D
3、计算临界挡距 根据 n m
l 时， j
24 ( n m ) 24 21 .210 6 ( t n t m ) g g ( n )2 ( m )2 n m
2 2
大风 △
覆冰 △
安装 △
事故 △
低温 △
高温 △
平均 气温 △
内过 电压 △
外过电压 有风 △ 无风 △
导线
避雷线
△
△
△
△
△
△
△
导线
△
*
△
△
避雷线
△
有附表 1-4 查得，弹性系数 d=21.2×10-6/℃， =1/E=15.15×10-6mm2/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
3 3 1 2 1 2 n
3 n
l l
3
i i
l AB
B 控制
l BC
C 控制
A 控制
136
224.4
图 1-4 判定最大应力的控制挡距范围 从图 1-4 中可得出，当 l D 136m, 控制条件为最低温度，控制应力为 cp 87.87 N / mm 2 ；当 控制应力 54.9N/mm 2 ， 当 l D 224.4m, 控制条件为最 136m l D 224.4m, 控制条件为年平均气温， 大风速，控制应力为 87.87N/mm 2 。
cp 87.87 N /( m.mm 2 )
求在知道最高气温时的气象条件下各孤立档的应力：
v n 0 ， bn 0 ， t n 40 0 C ， g n g 1 29.615 10 3 N /( m.mm 2 ) m ? N /( m.mm 2 ) ，
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 l D =50m 时
4
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 条件 1 A＜0
根据 A 的符号和 d 的大小直接算出应力的精确解： 条件 2 d≤1 求根公式
cos 1 d n C cos 3 ch 1d n C ch 3 sh 1d n C sh 3
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
2
表 1-2 出现控制应力的气象条 件 最低气温 控制应力
可能控制条件列表 比 载 温度 （℃） -20 比值
g / 0.337 10 3
顺序代 号 A
（ N / mm 2 ） ［N（ m mm 2 ） ］ 87.87
g 1 29.615 10 3
年平均气温
54.9
g 1 29.615 10 3
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
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 班 学
业 级 号
高压输配电线路施工运行与维护 电力 812 班 204081224 韦 曾 振 令 堂 通
学生姓名 指导教师
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。
3
1.3 确定控制条件
表 1-3 A
l AB 136 l AC 170 l AD 174
有效临界挡距判别表 B
l BC 224.4 l BD 242
C
l CD 0
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 l AB 136 m，然后判 别 B 栏，选取最小临界挡距 l BC 224.4m ，由于 l CD 为0 ，故 C 栏的所有临界挡距均无效。 代表挡距 D
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
l ab l bc l bd
24 15 . 15 10 6 ( 54 . 9 87 . 87 ) 24 21 . 2 10 6 ( 20 10 ) 136 m ( 0 . 337 10 3 ) 2 (10 . 539 10 3 ) 2 24 15 . 15 10 6 ( 54 . 9 87 . 87 ) 24 21 . 2 10 6 (10 5 ) 224 . 4 m ( 0 . 53 10 3 ) 2 ( 0 . 539 10 3 ) 2 24 15 . 5 10 6 ( 54 . 9 87 . 87 ) 24 21 . 2 (10 5 ) 242 m ( 0 . 53 10 3 ) 2 ( 0 / mm 2