提高导线平均运行应力的讨论--《电力建设》1991年07期
提高导线平均运行应力的讨论
【摘要】：本文介绍国内外特别是华东地区20多条线路提高了导线平均运行应力(为28.3%σ_b)而线路仍能安全运行及获得经济效益的实际经验,可供线路设计人员参考。但应该指出,提高导线平均运行应力后的导线振动强度(即振动次数增加和振动时间加长)将大大加剧起来,这将严重影响导线的使用寿命。本文没有用实际运行资料提出导线平均运行应力提高之后的导线振动强度的比较数据。希望线路设计人员在参考这一实际经验时注意这个问题,并特别强调做好防振工作。
【作者单位】：
【关键词】：
【正文快照】：
在SO0kV输电线路建设中,导线、杆塔和绝缘子等是主要设备材料,其中杆塔数量的多少取决于导线(弧垂最低点)最大使用应力和平均运行应力的大小。按我国现行《架空送电线路设计技术规程》SDJ3一79规定,导线安全系数(抗拉强度a、与导线弧垂最低点最大使用应力。。之比)不应小于2.5
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导线实用力学计算
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你可能喜欢标为挡距，纵坐标为应力或弧垂，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（或避雷线）应力弧垂特性曲线或称导线机械特性曲线。
当已知气象条件忽然挡距时，在导线和避雷线的机械特性曲线上，能够很快的查出相应的应力和弧垂。
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、安全系数和防治措施（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，所以应力必须明确设计条件，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。
导线特性曲线的计算程序如下： （1） 确定导线型号及设计气象区。 （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） 以有临界挡距判别结果为已知条件，利用状态方程式和弧垂公式，逐一求出其他各种气
象条件下各种代表挡距值时的应力（或弧垂）为纵坐标，绘制各种气象条件时的应力、弧垂曲线。
以代表档距为横坐标，应力（或弧垂）为纵坐标，绘制各种气象条件时的应力、弧垂曲
2.3.1 控制条件及比载计算
架空线路的导线应力,是随着挡距的不同和气象的改变而变化的。对同一耐张段，导线应力随气象规律符合导线状态方程式。为了保证架空线在任何气象条件下的应力都不超过最大使用应力，必须使架空线在长期运行中可能出现的最大应力等于最大使用应力。以控制条件和相应的控制应力为以知状态，利用状态方程式求出架线时相应气象条件下的应力和弧垂。按照计算出的应力和弧垂安装导线，就可以保证导线在运行中，在任何气象条件下，其应力不超过允许值。
线路设计用组合气象条件及相应比载示例表
备注：1、最高气温、最低气温、年平均气温、事故断线四种气象条件下：综合比载均为g1。
2、本例是以导线型号为LGJ?240/30、第II气象区为例。
一般情况下，可能成为控制应力，因为条件的气象条件有如下四种：
（1）最低气温、无风、无冰； （2）最大风速、无冰、相应的气温； （3）覆冰、相应风速、－５℃； （4）年平均气温、无风、无冰。
其中前三种情况，可能出现最大应力，因而其控制应力都是导线的最大使用应力。最后一种条件是从导线的防振观点提出的，为了满足导线耐振的要求。在年平均气温条件下，导线应力不得大于年平均运行应力。规程规定，导线的平均运行应力上限为其瞬时破坏应力的25%，即控制应力为25%?p。
架空线路通过第II气象区，风向垂直于线路，导线为LGJ?240/30型，计算其比载如下：从附表中查得：导线为LGJ?240/30的计算截面积A?275.96mm2，外径d?21.60mm，计算质量
m0?922.2kg/km。气象条件从表中查取，计算导线的各种比载。以下比载单位为N/(m?mm2)。
1、自重比载：
9.807m09.807?922.2
?10?3??10?3?32.77?10?3。 A275.96
2、冰重比载：
27.728b(d?b)27.728?5?(21.60?5)
?10?3??10?3?13.364?10?3
3、覆冰时垂直总比载）：
g3(5,0)?g1(0,0)?g2(5,0)?32.77?10?3?13.364?10?3?46.134?10?3
4、无冰时导线风压比载： 风速为10m/s时，
?0.625??c?scd?sin??10?0.625?1.0?1.0?1.1?21.60??1?10?3?4.892?10?3
风速为15m/s时，
?0.625??c?scd?sin??10?0.625?1.0?1.0?1.1?21.60??1?10?3?12.108?10?3
风速为27m/s时，
?0.625??c?scd?sin??10?0.625?0.75?1.0?1.1?21.60??1?10?3?29.422?10?3
5、覆冰时风压比载：
g5(5,10)?0.625??c?sc(d?2b)?sin??10?3
?0.625?1.0?1.0?1.1?(21.60?2?5)??1?10?3?7.873?10?3
6、无冰有风时的综合比载：g6?g12?g4
风速为10m/s时，
g6(0,10)?g12(0,0)?g432.772?4.?33.212?10?3 (0,10)?
风速为15m/s时，
222?3?3g6(0,15)?g12(0,0)?g4?32.77?12.108?10?34.935?10 (0,15)
风速为27m/s时，
2g6(0,27)?g12(0,0)?g432.772?29.?44.040?10?3 (0,27)?
7、有冰有风时的综合比载：
g7(5,10)?g3?g?46.134?7.873?10?46.801?10 (5,0)5(5,10)
2.3.2 临界挡距
以上四种控制条件，并不是在所有的挡距范围内都是控制条件，各控制条件可能在不同的挡距范围内起控制作用，而在某一挡距下可能某两个控制条件同时起控制作用，超过此挡距时是一个条件控制，而小于此挡距时是另一个条件控制。这样的挡距称为该两个控制条件的临界挡距。因控制条件可能有四个，对它们进行两两组合，则有六种不同组合。显然，每一种组合的两种控制控制条件之间均有一临界挡距，所以临界挡距共有六个。
根据临界挡距的概念，利用导线的状态方程式可推得临界挡距的计算式为
(?m??n)?24?(tm?tn)
（2-7） 22
?gm??gn?????????????m??n?
lj――临界挡距，m；
?n、?m――两种控制条件的控制应力，N/(mm2)；
gn、gm――两种控制气象条件时的比载，N/(m?mm2) tm、tn――两种控制气象条件时的气温，oC；
?――导线的膨胀系数，1/oC；
E――导线的弹性伸长系数，mm2/oC
由式可见，当两种控制条件的控制应力相等时，式子可简化为
24?(tn?tm)
下面计算平断面图所列耐张段的临界挡距，并确定其控制条件，查附表3得LGJ-400/20 导线参数如下：
计算拉断力： TP?75620N 计算截面:
A?275.96mm2
导线的综合瞬时破坏应力：
?P?TP?5N/mm2
弹性系数：
E?73000MPa
热膨胀系数：
a?19.6?10?6(1/0C)，
2.3.2.1 计算控制应力计算机在架空输电线路导线应力与弧垂计算中的应用
架空输电线路导线应力与弧垂的计算是架空线路设计前,进行各种电气及导线力学计算的前提。该计算是一项复杂繁琐的工作。据了解,目前全路还没有编制一个计算导线应力与弧垂的通用软件,本程序是在我院MV8000计算机_匕利用FoRTRAN77语言编制,在我院编制国家标准图“35kV架空送电线路安装图集”(D174和D175)和铁道部通用图的过程中,计劝了数百万个数据,充分验证了其正确性和精确性,该程序能计劳一出任何一种导线、在任意的安全系数、在某种气象条件及某一档距情况下导线的应力与弧垂,是架空输电线路设计计算的通用程序。 架空输电线路导线应力和弧垂的设计原则之一是保证导线安全系数的同时,要求在不利的气象条件下,导线材料应力恰好达到所允许的最大值(最大使用应力或许可的平均运行应力)以充分利用导线的机械强度。为此导线应力与弧垂设计必须先确定导线在什么气象下出现最大应力及对应的控制应力。 临界档距是确定导线应力出现最大值时控制气象条件的依据。在...&
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一、概述第一,在南方山区地带的许多输电线路,须经常跨越山谷、河流,跨越档的档距较大,且为了利用地形,降低线路工程造价,弧垂通常都设计的很大,弧垂的最低点比杆塔的施工基面甚至低几十米,运行若干年后,由于导线初伸长的影响(一般运行2～3年后初伸长影响较小),加上南方近年夏季不断持续的高温天气,令导线的弧垂变得更大,虽然设计线路时已考虑导线初伸长的影响,但对线路的运行、江面的通航等仍可能造成较大的安全隐患,故运行维护部门必须在特定的时间内重新测量该类档距的实际弧垂,记录在册,然后对其进行交叉跨越、风偏等校验。第二,在线路的竣工验收之时,大跨越特殊档距的弧垂验收往往因为不好检查测量而被忽略,但是,大跨越特殊档距与被跨越物的交叉安全距离是否合格对线路通电后的安全运行与否又是至关重要的。第三,如用常用的档端角度法等对大跨越特殊档距进行弧垂检查,由于导线弧垂的最低点低于杆塔的施工基面较多,测量检查时,经纬仪视线与导线的切线角θ1将比较大,使切...&
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弧垂是输电线路设计及运行维护中的重要参数之一,弧垂的大小将直接影响到线路的安全稳定运行。在保证系统安全运行的情况下,研究输电线路输送容量、弧垂与导线温度变化的关系有很现实的意义[1-3]。输电线路处于地理空间环境中,长时间经受着自然界中覆冰、日照和风吹等气象的影响,使得线路的弧垂相应发生较大变化。在交叉跨越和人烟密集地段,弧垂过大会限制线路的输送能力,容易发生导线的风摆、舞动和跳跃现象,甚至会引起导线与树木建筑物等发生放电导致线路跳闸。而在高寒地带,过小的弧垂还会导致在最低气温时线路的最大运行张力超过导、地线的最大允许值而发生断股甚至断线、倒塔事故,给输电线路的正常运行带来严重影响[4-7],大兴安岭地区曾发生过由于弧垂设计裕度过小而发生金具变形及导线断股的发生。1研究方法架空输电线路架设后,其应力和弧垂随气象条件的变化而改变[8-9]。一般最大应力发生在最低气温或最大荷载(冰载或风载),常以此作为已知的控制条件,来计算其他气象...&
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1引言输电线舞动是覆冰输电线在风的激励下产生的一种低频、大振幅自激振动。输电线的舞动已经对我国很多地区的输电线路造成了很大的危害。因此我们需要及时有效的对输电线舞动进行实时监控。随着视频分析及图像处理技术的快速发展,在输电线路上定位摄像机或者进行航拍取样,对输电线进行实时的视频监控,成为一种较为可行的输电线舞动监测方法。在视频分析中,应用数字图像处理技术对采集到数据进行分析计算,可以为防治输电线的舞动提供大量准确的数据支持。相关工作在国内外已经有了开展。自20世纪30年代起,国外学者开始对导线舞动进行了大量的试验和理论研究!文献[1]介绍了我国近年来在输电线防舞动方面的研究成果,以及由此开发的专利产品双摆防舞器和整体式偏心重锤的应用情况。文献[2]给出了输电线舞动的有限元分析方法,在此基础上编写了计算导线舞动的有限元程序,计算实例模拟了舞动的全过程,探讨了风速、攻角等对舞动的影响。在现代图像分析与计算机视觉技术日益完善的情况下,...&
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导线弧垂是指导线悬挂曲线上任意点到两侧悬挂点连线的垂直距离。弧垂大小与导线所受应力成反比,与档距的平方成反比。导线应力来源于导线自重及作用在导线上的外界荷载。计算导线弧垂可以确定线路交叉跨越的安全距离,选择跨越杆塔的高度,避免线路对跨越物产生影响及受外界因素的破坏。1计算方法的确定通常一般导线弧垂计算把导线自重、冰重、风压作为导线的荷载。在计算非承力导线弧垂时,其承受的自重及外在荷载通过与承力的钢绞线的连接作用在钢绞线上,使承力钢绞线要承受导线自身及非承力导线(如光缆)的重量和冰重、风压。当线路的挡距足够大时,可将附着在钢绞线上的光缆和钢绞线近似地合为1根导线,将光缆及其附件的自重及承受的其他负荷作为承力钢绞线的外在荷载。架空线路架设时,其线路形成的形状为“悬链线”,当线路的挡距足够大,电线材料的刚性影响可以忽略,导线的荷载沿线长均匀分布。悬链线方程一般将其简化为斜抛物线公式或平抛物线公式。在一般情况下,当h/L0.15时(两悬...&
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