送电线路导、地线最大使用应力配合分析

数代入状态方程式ktl的右端 o而将待求气温 n
tx ε 无风时的应力 Ρ导 及其气象条件 k温 度 n
tx ε 自重比载 ª导t v qwzu ≅ ts p v®ªr ° °°ul作 为另一种状态的参数代入状态方程式ktl的左端 o
即可解出所需要的应力 Ρ导 v q||®ªr°°u ∀
由弧垂的计算公式
tu
供用电
第 ut 卷第 w 期 ussw 年 { 月
送电线路导 地线最大使用应力配合分析
汕头电力设计研究院 张东升
摘 要 在满足防雷要求的导地线间距离的情况下 o根据送电线路导线的最大使用应力取值 o确定地线的最 大使用应力的最小值 ∀ 使线路的转角 终端杆塔受导 地线拉力最小 o从而节省杆塔材料及杆塔的基础 o节约 工程投资 ∀ 本文大部分的数据可用电脑编程计算得出 o其计算过程省略 o涉及的公式 参数等均按 电力工程 高压送电线路设计手册 的有关规定 ∀ 关键词 送电线路 ~导 地线 ~最大使用应力 中图分类号 } zxu 文献标识码 } 文章编号 }tssyyvxzkusswlswsstusv
以气温 ε 无风 相应地线的应力
Ρ地 值作为一种状态的参数代入状态方程
式 分别求出最低气温时 最大风速时地线
的应力 然后根据判断选合适的应力做为
地线的最大使用应力
最低气温时地线的应力 }以气象条件k气温 tx ε o自重比载 ª地t { qxyz ≅ ts p v®ªr ° °°ul下 的应力 Ρ地 为已知 o根据状态方程式ktl o求得最
表 设计气象组合条件 只提供本例需要的参数
气象条件 项 目
温度k ε l
风速k °r¶l
最高气温
ws
s
年平均气温
us
s
最低气温
s
s
最大风速
us
vx
本气象组合条件只适合广东省沿海不结冰地区
本例导 地线的最大使用应力如何匹配 o具体 分析过程如下 }
导线最大使用应力的选定 年平均运行 应力的取值
导线应力等于导线的最大使用应力 o则任何气象
情况时的导线应力 o就绝不超过最大使用应力 o保
证导线的强度要求 ∀
现在 o将导线的最大使用应力 x q{{®ªr°°u 和
最大风速时的气象条件k温度 n us ε 综合总比载
ª导 y x qzyt ≅ ts p v®ªr ° °°ul作为一种状态的参
至此 o如果地线的最大使用应力受最低气温 气象条件控制 o其值 Ρ°¤»温 | qsz®ªr°°u o如果地 线的最大使用应力受最大风速气象条件控制 o其 值 Ρ°¤»风 tv qw®ªr°°u ∀ 究竟采用那个做为地线 的最大使用应力更合适 更匹配 o必须算出这两个 应力相对应的有效临界档距 ∀ 然后根据实际工程 的档距与临界档距比较 o判别受哪种气象条件控 制 o取相应的应力做为地线的最大使用应力 ∀
τ¤ τ¥ 分别表示任两种气象情况的气温 ~
Λ 表示档距 ~
Α Β 分别表示电线的温度线膨胀系数 弹性伸长系数 ∀
按kul式算出任两种气象条的临界档距 o然后
采用 逻辑图 的办法k过程略l判别有效的临界档
距 o最终将实际档距与临界档距比较 o确定实际档
距的最大应力由何种气象条件控制 ∀
因 uwsrws 钢芯稀土铝绞线的年平均运
ussw 年第 w 期
供用电
tv
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电线的状态方程式
Ρ
Λu γu uw ΒΡu
Λu γu Ρ uw ΒΡu
Ατ τ Β
ktl
当某一气象条件k比载为 γ ° o气温为 τ°l下的
应力 Ρ° 为已知 o欲求得另一气象条件k比载为 γ o
气温为 τl下的应力 Ρ 时 o可用上述的状态方程式
按上述结果 o当最低气温时 o地线的最大使用 应力 Ρ°¤»温 | qsz®ªr °°u 的有效临界档距为 xz q y° o气象控制条件有二种情况 }最低气温 最大风 速 ∀ 显然本工程的档距大于有效临界档距 o不受
最低气温控制 oΡ°¤»温 | qsz®ªr°°u 不合格 ∀ 当最大风速时 o地线的最大使用应力 Ρ°¤»风
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送电线路导线的最大使用应力的取值受杆塔 种类 风偏要求 线路经过地理位置等多种因素影 响 ∀ 一般地 o采用钢管杆其取值较小 o采用普通组 合铁塔其取值较大 ~风偏要求高k风偏小l其取值 较大 o否则其取值较小 ~线路经过的地理位置重 要 o则其取值较小 ∀
导 地线的瞬时破坏应力与其最大使用应力 的比值称为导 地线的安全系数 ∀ 导 地线的最大 使用应力越大 o其安全系数越小 o否则相反 ∀
低气温时k气温 s ε o自重比载 ª地t { qxyz ≅ ts p v ®ªr° °°ul的应力 Ρ°¤»温 | qsz®ªr °°u ∀
最大风速时地线的应力 }以气象条件k气温 tx ε o自重比载 ª地t { qxyz ≅ ts p v®ªr ° °°ul下 的应力 Ρ地 为已知 o根据状态方程式ktl o求得最 大风速时k气温 us ε o综合总比载 ª地y tw qxsv ≅ ts p v®ªr ° °°u ol的应力 Ρ°¤»风 tv qw®ªr°°u ∀
ktl解出 ∀电线的应力随温度 比载的变化而变化 ∀
由状态方程式可推算出任两种气象条件的临
界档距Hale Waihona Puke Baidu式
Λαβ
uw Β Ρ¤ Ρ¥ γ¤ u
uw Α τ¤ τ¥ γ¥ u
kul
Ρ¤
Ρ¥
上面两式中 }
Ρ¤ Ρ¥ 分别表示任两种气象情况的最大
使用应力或年平均运行应力上限 ~
γ¤ γ¥ 分别表示任两种气象情况的比载 ~
最低气温ks ε l
最大风速kvx°r¶l
应力
x q{{®ªr °°u
x q{{®ªr°°u
比载 v qwzu ≅ ts p v®ªr ° °°u
x qzyt ≅ ts p v®ªr ° °°u
温度
sε
us ε
按临界档距公式kul计算 o本例的临界档距为
tuu° o即档距在 tuu° 以下时 o导线应力受最低气
一般 o送电线路设计要先确定导线的最大使 用应力 o对于采用钢管杆的架空送电线路 o其安全 系数一般取 x 左右 o可使综合投资最经济 ∀ 本例 的安全系数取值为 x qu o则导线最大使用应力为
x q{{®ªr°°u ∀
ttsxss® 架 空 送 电 线 路 设 计 技 术 规 程 kr xs|ut|||lk以下简称 规程 l规定 }导 地 线的年平均运行应力上限为导 地线瞬时破坏应 力的 ux h ∀ 本例中 ouwsrws 钢芯稀土铝绞 线的年平均运行应力上限为 z qyx®ªr°°u oxs 稀土钢绞线的年平均运行应力上限为 vt qux®ªr °°u ∀导 地线的年平均运行应力上限在计算临 界档距 确定气象条件控制时应用到 ∀
φ导

uª导t {Ρ导
o可得出
}在档
距为 uss° 温度 n tx ε 无风的情况下 o导线的弧
垂值为 φ导 w qvx° ∀
在满足规程的防雷要求情况下 气温 ε 无风时地线的最大弧垂值及相应应 力的计算
规程 要求 }为满足防雷的要求 o在一般档距 的档距中央 o导线与地线间的距离 o应满足下式要 求k计算条件为 }气温 n tx ε o无风l
为保证架空线长期的安全可靠性 o导线在满 足强度要求的同时 o还必须满足耐振的要求 ∀ 满 足强度要求的导线在任意气象情况下的导线应力 不得超过其最大使用应力 ~满足耐振要求的导线 o 其在年平均气温下的应力不得超过其年平均运行 应力上限 ∀
导线临界档距的确定
导线的最大使用应力 年平均运行应力上限 确定后 o要判断不同的档距究竟受哪种气象条件 控制 o以便保证在任意气象情况下的导线应力不 会超过最大使用应力或年平均运行应力上限 o必 须计算有效的临界档距 ∀
tv qw®ªr°°u 的有效临界档距为 {x qt° ∀ 气象控制 条件有二种情况 }最低气温 最大风速 ∀ 本工程的 档距大于有效临界档距 o受最大风速气象条件控 制∀
至此 o最 大风速时 地线的应 力 Ρ°¤»风 tv qw ®ªr°°u 就是地线的最大使用应力 ∀ 该最大使用 应力对应于气温 n tx ε 无风 档距为 uss° 的地 线的最大弧垂值 φ地 w q|x° o为满足 规程 的防 雷要求 o选择的地线最大使用应力应等于或大于 Ρ°¤»风 tv qw®ªr °°u ∀ 也就是说 o本工程中 o导线 的最大使用应力为 x q{{®ªr°°u 时 o其地线的最大 使用应力的最小值为 tv qw®ªr°°u ∀
w° n w qvx° p v qw° w q|x° ∀
简图如下 }
tw
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注 }∃ 为导 地线挂点的间隔
由弧垂的计算公式
φ地

uª地t {Ρ地
o可反推出
}在
档距为 uss° 温度 n tx ε 无风的情况下 o地线的
应力 Ρ地 { qyxw®ªr °°u ∀
导 地线最大使用应力配合适当 o有较大的经 济价值 o但在设计过程中必须注意一些问题及满 足有关的要求 o总结如下 }
ktl如遇电压等级 杆塔尺寸 导 地线等其他 参数变动 o考虑问题的方法雷同 ∀
kul根据实际线路工程设计直线 转角 终端 杆塔时 o当导线最大使用应力确定后 o在满足 规 程 的防雷要求情况下 o若地线的最大使用应力取 最小值 o可使导 地线对转角 终端杆塔的作用力 最小 o从而使设计的转角 终端杆塔最省料 o同时 相应的杆塔基础可降到最省 ∀
行应力上限为 z qyx®ªr°°u o而本例导线的最大使
用应力为 x q{{®ªr°°u o年平均运行应力上限已大
于最大使用应力 o因此年平均气温不构成本例的
气象控制条件 ∀ 本例的气象控制条件有二种情
况 }最低气温 最大风速 ∀
计算临界档距过程中 o涉及的参数如下表 u }
表 计算临界档距的参数
kvl当采用定型的直线 转角 终端杆塔时 o 导 地线最大使用应力配合得当 o可使杆塔基础投 资最小 ∀
温条件控制 o档距在 tuu° 以上时 o导线应力受最
大风速气象条件控制 ∀
导线出现最大使用应力的气象条件的 确定 气温 ε 无风时 导线应力 弧垂 值的计算
本例档距为 uss° o根据上述推论 o可确定导
线应力受最大风速气象条件控制 o即导线的最大
使用应力在最大风速时出现 ∀ 若令最大风速时的
∴s qstun t
式中 } 导线与地线间的距离 o° ~ 档距 o° ∀
本例档距按 uss° 计算 o导线与地线间的距 离要求为 }
∴s qstun t s qstu ≅ uss n t v qw°
根据上述结果 o气温 n tx ε o无风时 o档距为 uss° 的导线弧垂值 φ导 w qvx° o而导 地线挂点 的间隔为 w° o假定地线在导线的垂直上空 o则可 推算出地线的最大弧垂值允许为 φ地 ∃ n φ导 p
为更好分析问题 o本文结合具体例子来进行 理论分析 ∀ 例子的参数如下 }设计气象组合条件 见表 t o线路电压等级为 tts® o导线为 uwsr ws 钢芯稀土铝绞线k截面积为 uzz qzx°°u o瞬时破 坏应力为 vs qy®ªr°°u o自重比载 γ导t v qwzu ≅ ts p v®ªr ° °°u o综合总比载 γ导y x qzyt ≅ ts p v ®ªr° °°u o温度线膨胀系数 Α导 t| ≅ ts p yr ε o弹 性伸长系数 Β导 tux ≅ ts p y °°ur®ªl o地线为 xs 稀土钢绞线k截面积为 w| qwy°°u o瞬时破坏应 力为 tux qs®ªr°°u o自重比载 γ地t { qxyz ≅ ts p v ®ªr° °°u o综合总比载 γ地y tw qxsv ≅ ts p v®ªr° °°u o温度线膨胀系数 Α地 tt qx ≅ ts p yr ε o弹性 伸长系数 Β地 xw qsxw ≅ ts p y °°ur®ªl o采用钢管 杆 o导 地线挂点间距为 w° o档距为 uss° ∀