导线实用力学计算

最大风工况 1.3 1.3 1.4
覆冰工况 1.3 1.3 1.4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
检修安装工况 1.2 1.2 1.4
8）土建资料
导线实用力学计算
承载能力极限状态的四种构架荷载基本组合
•
运行情况
•
安装情况
•
检修情况
•
地震情况
对软导线一般不考虑短路电动力对构架及支架的影响，但对组合导线的挂线
板和节点强度应要满足短路电动力的要求，一般取3倍导线张力。
6）导线及绝缘子受力校验
在正常运行和短路时，电力设备引线的最大作用力不应大于电气设备端子允
许的荷载。屋外配电装置的导体，套管，绝缘子和金具其安全系数不应小于 以下规定。
类别
荷载长期作用时
荷载短时作用时
套管支持绝缘子
2.5
1.67
悬式绝缘子及其金具
4 (5.3)
2.5 (3.3)
软导体
4
2.5
硬导体
2.0 (1.6)
导线实用力学计算
4）安装检修荷载
安装紧线时不考虑导线上人但应考虑安装引起的附加垂直荷载和横梁上人的 2000N集中荷载 检修时，对导线跨中有引下线的110kv及以上电压的架构，应考虑导线上人 并分别验算单相作业和三相作业的受力状态，导线集中荷载如下：
集中荷重 横梁 导线
安装
200+Q+Tsina 200+Q+Tcosb 无
导线实用力学计算
1）计算目的 2）基本假设 3）气象条件-荷重组合 4）安装检修荷载 5）实用计算 6）导线及绝缘子受力校验 7）标准计算书 8）土建资料
导线实用力学计算
1）计算目的
✓
提供土建架构受力资料
✓
校验导线，绝缘子，金具机械强度
导线实用力学计算
2）基本假设条件
➢O 等高角<15 ,导线荷载沿水平轴向分布
导线实用力学计算
By Leng. YS
Outline
▪导线型式选择 ▪分裂导线次导线张力 ▪导线实用力学计算-导线张力驰度计算
导线型式选择
导线截面的选择和校验
1） 持续工作电流 Ixu >= Ig 按海拔及环境温度，日照进行修正。多导体结 构应考虑临近效应和热屏蔽。
2) 经济电流密度 Sj=Ig/j
3) 次档距长度
• 导线次档距 • 引下线次档距 • 设备间连线档距
分裂导线次导线张力
简介
分裂导线在短路时对架构产生的附加力可通过调整间隔棒的位置加以限制，一 般不作为验算条件。
1）第一最大张力-同相导线间吸引力
▪ 以下为影响因素： ▪ 档距长度 ▪ 短路电流大小 ▪ 分裂间距 ▪ 初始张力 ▪ 导线允许接触状态：不接触，接触
5) 无线电干扰
导线型式选择
分裂导线
220kv及以下软导线宜选用钢芯铝绞线；330kv软导线宜选用空心扩径导 线，500kv软导线宜选用双分裂导线 1） 载流量
2) 分裂间距及次导线的最小直径 ，220KV及以下取100~200mm,330KV及
以上取200~400mm。对设备间的连接导线，间距取较小的值
导线实用力学计算
主要参考规范标准
• DL/T 5218 220KV~500KV变电所设计技术规程 • DL/T 5352 高压配电装置设计技术规程 • DL/T 5222导体和电器选择设计技术规定 • GB 50059 35~110KV 变电所设计技术规范 • GB 50060 3~110KV高压配电装置设计规范 • GB/T 16434 高压架空线路和发电厂变电所环境污区分级及外绝缘选择标准 • DL 5014 330~500KV变电所无功补偿装置设计技术规定 • GB 15707 高压交流架空送电无线电干扰限值 • GB 6830 电信线路遭受强电线路危险影响容许值 • GB 2314 电力金具通用技术条件 • GB/T 2315 电力金具标称破坏载荷系列及连接形式尺寸 • DL/T 5103 35~110KV 无人值班变电所设计技术规程 • DL/T 5056 变电所总布置设计技术规程 • GB 50229 火力发电厂与变电所设计防火规范 • GB 50053 10KV及以下变电所设计规范 • GB 50260 电力设施抗震设计规范
3）计算原理
力学公式– 形变 求得导线张力Fx=E*S*Ǘ*ε 电磁学公式-电动力 对于非接触情况下，两个公式计算求得的导线电动力数值应相同
假设导线间距 b
力学公式求电动 力 Fm
电磁学公式求电 动力 Fm’
Fm = Fm’ ?
N
Y T
分裂导线次导线张力
第一最大张力计算-计算原理
对于临界接触情况下，b=2rd已知，假设次档距 对于接触情况下，假设导线接触的长度
荷载 侧向风压
Pt
√
垂直荷重
Ra
Rb
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
8）土建资料
导线实用力学计算
土建专业的考虑
永久荷载， 设备重，导线及避雷线张力 可变荷载，风荷载，冰雪荷载，活荷载，安装检修临时荷载，地震作用及温 度变化 偶然荷载，短路电动力，阵风，验算稀有冰荷载
导线荷载的荷载分项系数
荷载名称 水平张力 垂直荷重 侧向风压
导线实用力学计算
Ra=Ra’+Htgr
初始条件
四种荷载 各点M，D
假设正确 输出H f及Ra
T
假设最大弧垂 发生在最大荷
载f=2m
F
fn < fmax ?
H=M/f
H
不等高转化
Ra
Б=H/S
Бm
m最大荷载
Бm2(бm-A)=Cm
解应力状 态方程
H=M/f
Б=H/S
Бn
fn
Hn
n最大温度或
检修
导线实用力学计算
导线实用力学计算
3）气象条件-导线绝缘子荷重组合
导线及绝缘子串八种荷重组合 1 最高最低温度 2 覆冰 3 无风覆冰 4 无冰时风荷重 5 覆冰时风荷重 6 无冰有风时的总重 7 有冰有风时的总重 6’ 安装检修 最大弧垂可能：1 最高温度或7最大荷载 最大应力可能：7最大荷载或6’检修
*注：计算实例-手册P386
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▪ 硬导体计算 ▪ 接地计算 ▪ 防雷计算 ▪ 所用电设计 ▪ 屋外配电装置的图面布置及尺寸标注 ▪ 专业间互提资料 ▪ 变电所配电装置的接线，布置及安装设计 ▪ 短路电流计算 ▪ 电气设备选择计算
Thank You
2）第二最大张力－相间斥力 数值很小，不做为验算条件
分裂导线次导线张力
第一最大张力计算
1）原始输入数据-构架部分：
▪ 跨距 ▪ 初始张力 ▪ 分裂间距 ▪ 三相短路电流
2）原始输入数据-导线部分：
▪ 导线半径 ▪ 导线截面 ▪ 温度线膨胀系数 ▪ 弹性模量 ▪ 导线单位重量
分裂导线次导线张力
第一最大张力计算
O
➢
等高角>15 ,导线荷载沿支点连线分布
➢
弧垂1/15 ~1/30
➢
忽略导线刚性，绝缘子串当作柔线的一部分，只是单位重量不同
➢
不考虑绝缘子的偏角，集中负荷的水平位移，架构挠度
导线实用力学计算
3）气象条件-导线绝缘子荷重组合
温度-风速-覆冰厚度-污秽-湿度-地震-海拔 风速: 离地10米高30(50)年一遇10min平均最大风速 覆冰厚度：10mm 温度：对屋外裸导体取最热月平均最高温度 地震：8度及以上一般设备，7度及以上重要设备校验抗震
▪ 架构预埋件，包括挂环，爬梯 ▪ 架构荷载，包括垂直荷载，水平荷载和侧向风压 ▪ 如在架构上安装悬垂绝缘子或阻波器时，还应另加垂直荷重和侧向风压。 ▪ 安装紧线图及紧线角度
8）土建资料
导线实用力学计算
土建资料受力安全系数
▪
导线拉力安全系数1.2
▪
垂直荷重安全系数1.05-1.2
▪
如果土建已经考虑，可不考虑安全系数
检修
三相检修
单相检修
200+W(L-b)/L 200+W(L-b)/L
330kv及以下 100kg 330kv及以下 200kg
330kv及以下 150kg 330kv及以下 150kg
5）实用计算
导线实用力学计算
张力计算的两个限制条件 (1)最大弧垂不大于允许弧垂
弧垂
6~10kV 35kV
母线
1.0
1.67 (1.4)
注： 悬式绝缘子对应的安全系数对应于1h机电试验荷载，而不是破坏荷载，后者的安全系数分别应为 5.3和3.3。
硬导体的安全系数对应于破坏应力，若对应屈服点应力，其安全系数分别为1.6和1.4。
7）标准计算书
导线实用力学计算
土建资料受力安全系数
▪
计算条件,
▪
导体选择计算
▪
绝缘子选择计算- 泄漏比距，内过电压，大气过电压，机械强度
其他注意事项
▪
是否为终端构架
▪
是否配避雷针及避雷线
▪
注明是否需要检修爬梯
▪
注意与送电线路的配合，预留送电挂线点
8）土建资料
导线实用力学计算
架构受力情况表
受力状态
正常状态 检修状态
有冰有风
最大风速
最低温度
安装状态
三相 330kv及以下 上人 500kv 单相 330kv及以下 上人 500kv
水平拉力 H √ √ √ √ √ √ √ √
▪
各种荷载组合条件下的导线的荷载，包括导线，跳线及引下线
▪
绝缘子串(包括悬垂及耐张)及联板在各种荷载组合下的荷重
▪
数据输入表
▪
张力驰度计算
导线实用力学计算
8）土建资料
架构土建资料
▪ 架构平面布置图 ▪ 架构负荷图，表示出架构高度，避雷针高度，宽度，导线悬挂点高度，悬挂
点距离，避雷线悬挂点高度，导线偏角，及架构受力情况(单侧或双侧受力)
缺乏当地气象条件时，对于京津塘地区按照第IV气象区条件计算最高最低温度 -20(Tmin)+40(Tmax)， 0(Vwind)，0(Ithick) 最大风速 -5， 25， 0 有冰有风-5， 10， 5 安装检修-10， 10， 0
导线实用力学计算
3）气象条件-导线绝缘子荷重组合
典型气象区
为使线路设计、部件的制造统一化、标准化，综合分析了我国各地历年气象记录资料，归纳制定了 7个气象区，各区除最高温度一致外，最低温度、最大风速、导线覆冰均有 较大差别。其中：最大 风速系指离地面10m高，10年一遇的10min平均最大值。 I气象区分布在南方沿海受台风侵袭地区，如广东、广西、福建、浙江、上海等。最大风速为30m ／s，最低温度为一5℃。 II气象区分布在华东大部分地区，最大风速为25m／s，覆冰厚度为5mm，最低温度为一10℃。 III气象区分布在西南地区(非重冰区)，福建、广东受台风影响较弱的地区，最大风速为25m／s，覆 冰厚度为5mm，最低温度为一5℃。 IV气象区在西北大部分地区及华北京津唐地区，最大风速为25m／s，覆冰厚度10mm，最低温度 为一20℃。 V在华北平原、湖北、湖南、河南，最大风速为25m／s，覆冰为5mm最低温度为一20℃。 VI气象区在华北西北大部分地区，张家口、承德一带，最大风速25m／s，覆冰为10mm，最低温 度为一40。C。 VII气象区在覆冰严重地区，如山东、河南部分地区，湘中、鄂北、粤北地带，最大风速为25m／s， 覆冰为15mm，最低温度为一20。C。 VIII IX 气象区为高覆冰大风速的极端气象条件区
3) 热稳定 –最小热稳定截面，短路时导体允许最高温度：铝及铝镁合金200
铜取300
Qd
S
C
4) 电晕电压-最小导体外径
电压 软导线型号
管型导线外径
110 LGJ-70
Φ20
220 LGJ-300
Φ30
330 LGKK-600 2XLGJ-300 Φ40
500 2XLGKK600 3XLGJ500 Φ60
进出线 2.0
0.7
110kV 220kV 0.9~1.1 2.0 0.9~1.1 2.0
330kV 3.0 3.0
500kV 3.5 3.5
(2)最大应力不大于构架，导线及绝缘子串的允许受力
5）实用计算
导线实用力学计算
计算原理 简支梁力矩平衡 不等高转化为等高模型 最大弧垂发生在剪力为0处 剪力零点为最大力矩分界点，零值点左右的力矩总和相等且为最大力矩
计算目的 求导线张力H A,B点支座反力 Ra, Rb 最大弧垂 导线在不同温度下的安装曲线
5）实用计算
导线实用力学计算
初始输入条件
▪
允许弧垂
▪
导线在各种荷载组合下的荷重
▪
绝缘子串及联板在各种荷载组合下的荷重
▪
跨距
▪
在各种荷载组合下集中荷重及位置
▪
检修荷重
▪
▪
风速
▪
最高温度
▪
最低温度
▪
覆冰荷重
5）实用计算 计算流程