第三章特殊情况导线张力弧垂计算Word下载.doc
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导线张力、弧垂应按一端有耐张绝缘子串而另一端没有的架线情况进行计算。
在架空线路施工已架好导线或线路处于运行情况时,孤立档两端均有耐张绝缘子串,如图3-1-3所示。
此时,导线张力、弧垂应按两端有耐张绝缘子串情况进行计算。
图3-1-2孤立档施工紧线图3-1-3孤立档竣工运行
显然,以上两种情况的张力、弧垂大小计算结果是不同的。
在中性点直接接地的电力网中,长度超过100km的线路均应换位。
换位循环长度不宜大于200km。
目前换位方式有直线换位塔,耐张换位塔等。
也可采用在一般直线杆塔上悬空换位方式,如图3-1-4所示,它是在每相导线上串接一组承受相间电压的耐张绝缘子串,通过两根短跳线A相换至B相,B相换至C相,一根长跳线C相换至A相。
这种换位方法在瑞典、芬兰等国用的较多。
我国辽宁、山西等省也采用过。
由于在档距中串接了许多耐张绝缘子,因此,在导线张力、弧垂计算中,也应考虑串接耐张绝缘子串的影响。
图3-1-4直线杆塔悬空换位
第二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
图3-2-1
(1)中,导线悬挂点A、B等高,导线单位荷载为p(N/m)。
若距悬挂点A为x处悬挂一个集中荷载Q(N),必然将曲线拉的直一些。
因此,可将导线近似的看成是一个弦三角形AcB来代替悬链线。
Ac边重力是px,Bc边重力是p(l-x),它们的合力作用点分别在Ac、Bc边中点处。
因此,可根据弦多边形原理,将Ac、Bc边重力的一半各移至A、c、B三点上,则c点集中力G为
图3-2-1
(1)档距中有一个集中荷载曲线
(1)图3-2-1
(2)档距中有一个集中荷载曲线
(2)
用T1表示Ac边拉力,T2表示Bc边拉力,三角形AcB在以上各力作用下仍处于静止状态,作用于c点的水平分力为T2cosφ2-T1cosφ1=0,T2cosφ2=T1cosφ1=T0,从而可求出
,(3-2-1)
作用于c点的垂直分力为T1sinφ1+T2sinφ2-G=0,其中G=Q+pl/2,则
T1sinφ1+T2sinφ2=G(3-2-2)
将式(3-2-1)代入式(3-2-2),得
T0(tanφ1+tanφ2)=G(3-2-3)
由图3-2-1看出tanφ1=fx/x,tanφ2=fx/(l-x)。
代入式(3-2-3)得T0[fx/x+fx/(l-x)]=G
由此得档距中任意一点有一个集中荷载时的弧垂公式为
(3-2-4)
若集中荷载Q位于档距中央时,即x=l/2,又得档距中央有一个集中荷载时的弧垂f为
(3-2-5)
若集中荷载为动荷载,如飞车或滑索运输,Q应按实际重量乘1.3的冲击系数计算。
二、档距中有一个集中荷载的张力
图3-2-1
(2)表示当集中荷载Q位于距A杆x处时,弧垂fx由式(3-2-4)为
同理可求出距A杆任意点x1处导线弧垂y1为(3-2-6)
亦可求出距B杆任意点x2处导线弧垂y2为(3-2-7)
曲线上微小的长度
架空线的弧垂与档距之比都是远小于1的,相应的dy/dx<
1,故有
(3-2-8)
有了式(3-2-8),可求得Ac曲线长LAc,Bc曲线长LBc,AB曲线总长L=LAc+LBc。
对式(3-2-6)与式(3-2-7)分别求导,得
(3-2-9)
按第二章推导状态方程式的方法,可求出n气象情况下的状态方程式为
(3-2-10)
m气象情况下,导线未悬挂集中荷载时状态方程式为
(3-2-11)
由式(3-2-10)减去式(3-2-11),即可求出导线上有一个集中荷载时状态方程式为
(3-2-12)
当集中荷载在档距中央时,x=l/2,则式(3-2-12)为
(3-2-13)
若集中荷载在连续档内,则l为代表档距lD,任意点有集中荷载和集中荷载在某一档距中央时状态方程式分别为
(3-2-14)
(3-2-15)
由式(3-2-12)看出:
有了集中荷载Q,导线的张力在孤立档中比没有Q时增加了,对其求导令其为零后得x=l/2处最大。
由式(3-2-14)看出:
有了集中荷载Q,导线的张力在连续档中增加了,而且在x=l/2处lmax=l时最大。
故连续档导线张力最大时的状态方程式由式(3-2-15)得
(3-2-16)
令,
得
即可用式(2-6-33)求解。
式中Tm、Tn—集中荷载作用前后架空线的张力,N;
tm、tn—集中荷载作用前及作用时的气温,℃,一般集中荷载作用前后气温相同,可取tm=tn;
pm、pn—集中荷载作用前后架空线的单位荷载,N/m;
Q—集中荷载,N,可取作业人员和工具总重的1.3倍;
E—导线的弹性系数,N/mm2;
A—导线的截面积,mm2;
lD—耐张段中各个倾斜档距计算的代表档距长度,
;
li—耐张段中任意档的档距,m;
Δhi—耐张段中任意档的悬点高差,m;
φi—耐张段中任意档的悬点高差角,(°
),;
lmax—连续档中有集中荷载作用的最大一档的档距,m;
分析有一个集中荷载时的状态方程式,可以得出其导线张力弧垂有以下特点:
1.对于某一档距,一集中荷载作用在档距中央时,导线张力最大。
2.对于受集中荷载作用的耐张段,档数越少,∑l越小,导线张力增加越多,以孤立档的张力为最大。
3.当集中荷载作用于耐张段中较大的档距中时导线张力也较大。
因此,如耐张段中各个档距均需上人作业时,可取最大一档验算,此档若安全,其他各档必安全。
若飞车通过某档,则可取该档距中央点验算,如验算结果符合要求,则飞车在该档其他各点时亦符合要求。
三、导线强度及对地或交叉跨越物距离的校验
沿连续档距的导线、地线上悬挂软梯或飞车进入强电场的作业,其导、地线的截面不准小于:
钢芯铝绞线和铝合金绞线为120mm2,铜绞线为70mm2,钢绞线为50mm2(等同OPGW光缆和配套的LGJ-70/40导线)。
在孤立档距的导、地线上的作业,在有断股的导、地线上的作业,在有锈蚀的地线上的作业,在其他型号导、地线上的作业,2人以上在同档同一根导、地线上的作业,只要属上列情况之一,按规定必须经验算合格经过批准后才可进行。
当受集中荷载作用时,导、地线强度的安全系数应满足下式的要求,即
(3-2-17)
式中K—导、地线的安全系数;
Tps—导、地线的设计破坏张力,N;
Tn—带电作业气象条件下,集中荷载作用时的导线、地线张力,N。
图3-2-2集中荷载与交叉跨越物的距离
带电作业时,利用式(3-2-13)和(3-2-16)可求出集中荷载作用下的张力Tn,再用式(3-2-4)可得到作用点处弧垂fx。
由图3-2-2所示的几何关系,可求出集中荷载对地面或交叉跨越物的距离y值,即
(3-2-18)
式中H—杆塔悬点A对地高度,m;
Δh—杆塔两悬点A、B的高差,m;
其他符号意义同前。
【例3-2-1】位于四川零级气象区的某线路耐张段有三个连续档,各档距分别为100、200、500,各档悬点高差角为0°
,导线型号为LGJ—185/25,其导线的设计安全系数为2.5,年平均运行张力为破坏张力的25%。
现欲用飞车在导线上作业,设飞车、人、工具总重为1100N,作业时无风,温度为0℃,试验算导线的强度并计算作业时的最大弧垂。
1、查资料找出LGJ—185/25导线的相关数据,计算导线的最大使用张力和平均运行张力:
表3-2-1LGJ—185/25导线的物理特性和最大使用张力和平均运行张力计算表
项目
截面积
A(mm²
)
外径
d(mm)
质量
m0(kg/km)
拉断力
Tp(N)
弹性系数
E(N/mm²
线膨胀系数
α(1/℃)
最大使用张力
Tmax(N)
平均运行张力
Tcp(N)
计算公式
(查资料)
=0.95*Tp/2.5
=0.95*Tp*0.25
数值
211.29
18.9
706.1
59420
73000
1.96E-05
22580
14112
2、四川0级气象区的设计条件数据如下表。
表3-2-2四川零级气象区气象条