导线机械特性曲线绘制.docx

1、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

2、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。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

3、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）计算临界档距并进行有效临界档距辨别，确定控制条件及控制范围；（5）以有效临界档距辨别结果为已知条件，逐一求出其他各种气象条件下各种代表档距值时的应力和弧垂值；（6）以代表档距为横坐

4、标，应力或弧垂为纵坐标，绘制各种气象条件时的应力曲线弧垂曲线。下面就以上述步骤完成此次设计。1导线型号的确定本次需要绘制的是LGJ-185/45型导线，经过第二气象区。第二气象区各参数如下表1-1所示。表1-1 第二气象区气象参数大气温度（）风速（m/s）最高最低覆冰最大风速安装情况外过电压内过电压最大风速覆冰安装情况外过电压内过电压+40-10-5+100+15+15+3010101015覆冰厚度b=5mmLGJ-185/45型导线在各种情况下的比载如下表1-2所示。 表1-2 LGJ-185/45型导线比载表 10-3N/(mmm2)g136.510g4（15）13.050g5（15,10

5、）16.012g6（35）61.698g2（5）14.969g4（18）18.792g5（15,15）36.028g7（5,10）52.359g2（10）36.024g4（21）21.742g5（20,10）19.241g7（5,15）55.789g2（15）63.164g4（25）30.813g5（20,15）43.291g7（10,10）73.652g2（20）96.389g4（30）39.151g6（10）36.968g7（10,15）78.029g3（5）51.479g4（35）49.736g6（15）38.772g7（15,10）100.952g3（10）72.534g5（5,10）

6、9.566g6（18）41.062g7（15,15）105.985g3（15）99.674g5（5,15）21.500g6（21）42.493g7（20,10）134.284g3（20）132.899g5（10,10）12.784g6（25）47.775g7（20,15）139.772g4（10）5.800g5（10,15）28.764g6（30）53.5332.各气象条件时的比载确定根据表1-1以及表1-2可列出第二气象区的各种气象条件参数及比载表，如下表2-1所示。表2-1 第二气象区的各种气象条件参数及比载编号气象条件风速（m/s）气温（）覆冰（mm）比载N/(mmm2)1最低气温0-1

7、0036.51010-32平均气温015036.51010-33最大风速3010053.53310-34最大覆冰10-5552.35910-35最高气温040036.51010-36安 装100036.96810-37事 故00036.51010-38外过电压1015036.96810-39内过电压1515038.77210-33.安全系数及防振措施的确定本设计的导线强度安全系数K=2.5，防振锤防振。4.临界档距计算及辨别4.1计算数据由架空输配电线路设计可查的LGJ185/45型导线的导线截面积A=227.83 mm2，热膨胀系数=17.810-6(1/)，弹性系数E=80000MPa，计

8、算拉断力TP=80190N，导线最大使用应力，年平均运行应力，其他数据列于表4-1中。表4-1 计算数据表气象条件风速（m/s）气温（）覆冰（mm）控制应力（MPa）比载N/(mmm2)g/(1/m)编号最低气温0-100140.7936.51010-32.59310-4A最大覆冰10-55140.7952.35910-33.71910-4B最大风速30100140.7953.53310-33.80210-4C年平均气温015087.9936.51010-34.14910-4D4.2临界档距计算 计算式为 4.3有效临界档距辨别有效临界档距辨别见表4-2，判别结果见图4-1 表4-2 有效临界

9、档距判别表ABCLcr.AB=173.38Lcr.BC=1010.81Lcr.CD=虚数Lcr.AC=332.48Lcr.BD=虚数Lcr.AD=虚数 （m）图4-1 判别结果图4.4结论从表4-2中可以看出，A,B,C中都有虚数，故控制气象条件为D控制，即控制气象条件为年平均气温，控制应力为。5.机械特性应力特计算以有效临界档距辨别结果为已知条件，逐一求出其他各种气象条件下各种代表档距值时的应力和弧垂值。以最低气温为例，计算出应力特性，计算结果列入表5-1。 其中， ， ，。表5-1 应力特性计算表控制条件（m）2ABabcd(MPa)(m)年平均气温gm=36,51010-3N/(mmm2

10、)m=87.99MPa tm=15502500122.155 11108.168 122.155 11108.168 8.258 0.203 122.891 0.093 10010000117.851 44432.670 117.851 44432.670 16.816 0.428 120.891 0.378 15022500110.677 99973.508 110.677 99973.508 26.028 0.706 117.873 0.871 20040000100.634 177730.680 100.634 177730.680 36.395 1.085 114.250 1.598

11、2506250087.721 277704.188 87.721 277704.188 48.727 1.666 110.475 2.582 3009000071.939 399894.030 71.939 399894.030 64.569 2.693 106.920 3.842 35012250053.287 544300.208 53.287 544300.208 87.526 4.928 103.803 5.386 40016000031.766 710922.720 31.766 710922.720 129.557 12.235 101.193 7.216 4502025007.3

12、75 899761.568 7.375 899761.568 302.484 123.038 99.063 9.329 500250000-19.885 1110816.750 19.885 1110816.750 204.687 30.881 97.343 11.721 其余各天气情况应力特性列入表5-2，表5-3中。表5-2 应力特性计算表控制气象档距平均气温最大风速最大覆冰最高气温g1=36。510t=15g1=53.533t=10g7=52.359t=-5g1=36.510t=40ffff年平均气温gm=36,51010-3N/(mmm2)m=87.99MPa tm=155087.990 0.130 96.253 0.119 116.712 0.098 54.672 0.209 10087.990 0.519 99.098 0.461 117.365 0.389 59.291 0.770 15087.990 1.167 102.611 1.001 118.259 0.868 63.935 1.606 20087.990 2.075 106.098 1.721 119.228 1.531 67.939 2.687 25087.990 3.242 109.257 2.611 120.159 2.374 71.240 4.004 300