代表檔距法應(yīng)用分析

王柳

摘 要：常用代表檔距法計算連續(xù)檔的應(yīng)力與弧垂，用代表檔距法計算的應(yīng)力與弧垂與實際的應(yīng)力弧垂有細(xì)小的誤差，但在工程上是可以接受的。但是，在線路設(shè)計中，不免遇到非常規(guī)的微地形、微氣象，此種情況下代表檔距法是否繼續(xù)滿足工程要求就需要進(jìn)行驗證。本研究將在現(xiàn)有計算公式和規(guī)律的基礎(chǔ)上對非常規(guī)的微地形、微氣象進(jìn)行研究，分別改變檔距分布、高差分布、絕緣子串長這三個因素，計算并比較代表檔距法的應(yīng)力弧垂與各檔距精確應(yīng)力弧垂大小誤差，從中得出規(guī)律，給代表檔距法應(yīng)用提供建議。

關(guān)鍵詞：代表檔距法；輸電線路設(shè)計；微地形；微氣象；應(yīng)力；檔距；高差；絕緣子串長度

中圖分類號：G633 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

連續(xù)檔是指包含有若干基直線桿塔構(gòu)成的耐張段。在一個耐張段內(nèi)，由于地形、交叉跨越等因素的影響，各個檔距大多數(shù)情況下時不相等的。施工架線安裝直線桿塔上的線夾時，保證懸垂絕緣子串處于鉛垂位置，因此，各檔架空線的水平應(yīng)力是相等的。架線后氣象條件發(fā)生變化時，根據(jù)狀態(tài)方程式可知，各檔架空線將以各自的參數(shù)發(fā)生變化，必然使各檔水平張力不等，造成懸垂絕緣子串偏斜。懸垂絕緣子串偏斜后，架空線的懸掛點位置發(fā)生改變，從而使得各檔檔距發(fā)生變化ΔLi。但在一個耐張段內(nèi)，檔距變化量的總和為零，即∑ΔLi=0，在計算連續(xù)檔架空線的應(yīng)力、弧垂等參數(shù)時，必須考慮各檔之間的影響。代表檔距法的定義是假設(shè)在懸垂絕緣子串偏移后各檔水平應(yīng)力趨于相等的基礎(chǔ)上，因此，這種定義與實際工程條件不符合，從而加大了代表檔距法的誤差。

現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和普及應(yīng)用，使得代表檔距法不斷被完善和修復(fù)，從而大大提高了其精確度，來滿足日益增長的工程要求。但是，代表檔距法的基本定義依舊保持在原來的基礎(chǔ)上，這個基礎(chǔ)也就使得代表檔距法的應(yīng)用范圍出現(xiàn)了限制，下文就依此來探討代表檔距法的應(yīng)用。

1 研究背景、目的及意義

在輸電線路設(shè)計中，對于連續(xù)耐張段，通常都是用代表檔距法計算連續(xù)檔的應(yīng)力與弧垂，然后就將結(jié)果提供給施工方，用代表檔距法計算的應(yīng)力與弧垂有細(xì)小的誤差，這些誤差在工程中是可以接受的，然而在線路設(shè)計過程中，不免遇到一些微地形，微氣象，在這種情況下代表檔距法是否繼續(xù)滿足要求還有待于考究。在連續(xù)傾斜檔距架空線的計算中，對于弧垂的求解，除了代表檔距法之外，還有彈性伸長作圖法和彈性伸長解析法，彈性伸長作圖法就是找出弧垂與施工段線長變化量的關(guān)系作出曲線，在工程計算時，找出區(qū)間再作出兩點連線就可求出弧垂。彈性伸長解析法則是緊線時導(dǎo)線的的彈性伸長與導(dǎo)線在線夾中的伸長近似相等時，求出弧垂，只要其應(yīng)力誤差小于0.5%，則滿足工程要求。在超越傳統(tǒng)代表檔距法的基礎(chǔ)上，一些新的理論可能會被提出，包括等效條件等，國外現(xiàn)在正在研究的在三維空間中使用代表檔距法的理論很有實踐意義。也值得我們借鑒和思考。

2 代表檔距法應(yīng)用分析

對于輸電線路中連續(xù)耐張段的設(shè)計，代表檔距法的應(yīng)用系統(tǒng)誤差主要來自于檔距的大小與不均勻性，高差的大小與不均勻性，絕緣子串長度等幾個因素的影響，以下就通過這幾種條件的影響來判斷代表檔距法的應(yīng)用。以達(dá)到對誤差補償控制效果評價。

2.1 檔距的大小及變異檔對代表檔距法誤差的影響

根據(jù)傳統(tǒng)南方氣候及施工情況，選用第三種微氣象條件及相應(yīng)絕緣子串串長，當(dāng)高差不變時。則有（圖1，圖2）：

由圖2得出的規(guī)律：

（1）當(dāng)變異檔距分布于連續(xù)檔的端頭時，變異檔距的誤差起伏最大。

（2）當(dāng)代表檔距等于變異檔距時，各檔的誤差趨于相等。

（3）變異檔距在檔距變化末期，其對應(yīng)的誤差成下降趨勢，而正常檔距對應(yīng)的誤差成上升趨勢。

（4）當(dāng)變異檔距分別分布于連續(xù)檔兩個端頭或者集中于連續(xù)檔中間時，變異檔對應(yīng)的誤差兩兩重合，正常檔對應(yīng)的誤差兩兩重合。

（5）當(dāng)變異檔距分別分布與連續(xù)檔的兩個端頭時，其對應(yīng)的誤差最容易超過工程誤差要求。

（6）檔變異檔距集中于連續(xù)檔的中央時，其對應(yīng)的誤差最優(yōu)于滿足工程要求。

（7）變異檔距對應(yīng)的誤差波動最大，而正常檔距對應(yīng)的誤差則趨于平穩(wěn)。

2.2 高差大小及變異高差對代表檔距法誤差的影響

根據(jù)以上示例情況，當(dāng)檔距不變時，求變異高差存在時對代表檔距法的計算誤差影響，（如圖3所示）。

由圖3得出的規(guī)律：

（1）高差角對于代表檔距法的誤差的影響近似一條拋物線。

（2）變異高差對于應(yīng)的檔距的誤差變化速率最快。

（3）變異高差對連續(xù)檔中對應(yīng)直線檔的影響最大，對于距離其較遠(yuǎn)的檔影響逐漸減小。

（4）代表檔距法的誤差隨著高差角的減小呈現(xiàn)先減后增的趨勢。

（5）變異高差對應(yīng)的誤差相互靠攏，正常高差對應(yīng)的誤差相互靠攏。

（6）當(dāng)高差角余弦值在0.75左右時，誤差超出工程誤差要求，說明高差角對于代表檔距法的誤差影響小于檔距的影響。

2.3 連續(xù)檔絕緣子串串長對代表檔距法應(yīng)用的影響

誤差分析表見表1。

由此得出規(guī)律：

（1）隨著絕緣子串長的增加，代表檔距法誤差稍微減小。

（2）絕緣子串長度對于代表檔距法的誤差影響很小，在一定范圍內(nèi)可以忽略。

3 總結(jié)與展望

（1）代表檔距法應(yīng)用分析了代表檔距法的成因，約束因素以及其重點影響因素，分析結(jié)果表明：代表檔距法是連續(xù)檔導(dǎo)線力學(xué)計算方法、動態(tài)方法和孤立檔計算方法的一個集中處理結(jié)果。代表連續(xù)檔的架空線應(yīng)力隨氣象條件的變化規(guī)律，符合一般工程要求。

（2）在大跨越，陡高差時，代表檔距法將不再適用，在代表檔距法的應(yīng)用分析中，發(fā)現(xiàn)其最容易出現(xiàn)超出工程誤差要求的最大誤差的分布也有一定規(guī)律：在存在變異檔距的連續(xù)檔中，其最大誤差一般出現(xiàn)在距離變異檔最遠(yuǎn)的一檔中；在存在變異高差的連續(xù)檔中，其最大誤差一般出現(xiàn)在變異檔距一檔中。

（3）代表檔距法的誤差分布也有規(guī)律性：在一段連續(xù)檔中，如果變異條件是對稱分布，那么其對應(yīng)的誤差也是對稱分布的。

（4）在本文所研究的影響代表檔距法的誤差的三個主要因素中，絕緣子串長的影響最小，這三種影響因素對代表檔距法的誤差要求的影響是檔距的影響大于高差的影響，高差的影響大于絕緣子串長的影響。

（5）代表檔距法中還有其他的一些影響因素對于其應(yīng)用要求影響未知，比如風(fēng)偏，渦流以及輸電的載流量等的影響都還有待于研究。

（6）本文選用的是鋼芯鋁絞線，其自身在自然條件下發(fā)生的一些反應(yīng)所產(chǎn)生的影響都在應(yīng)用中忽略，線路自身的影響還有待于研究。

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