架空送電線斷線張力影響因素研究

楊澤江，李榮久

(1.四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 都江堰，611830；2.四川安岳電力公司，四川 安岳，642350)

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架空送電線斷線張力影響因素研究

楊澤江1，李榮久2

(1.四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 都江堰，611830；2.四川安岳電力公司，四川 安岳，642350)

影響架空線的斷線張力的因素有多種。以斷線余二檔、安裝情況當(dāng)作初始條件，用懸鏈線公式進(jìn)行計算，其結(jié)果說明對斷線后各檔殘余張力影響最大的是檔距差異，其次是絕緣子串長度，高差和緊線時溫度的影響相對較小。

斷線張力 檔距 架空送電線 影響因素

在線路設(shè)計時，如果沒有考慮防范導(dǎo)線斷線造成的各種可能，那么在運(yùn)行中一旦發(fā)生了斷線，就將使事故擴(kuò)大，以致造成整個耐張段甚至全線路倒桿，修復(fù)工作量很大。因此，設(shè)計線路桿塔時，應(yīng)考慮一根至兩根導(dǎo)線與地線折斷時的事故情況。斷線的根數(shù)依桿塔的型式而定。

影響架空線的斷線張力的因素有多種，如檔距和高差的差異、導(dǎo)線使用張力、斷線條件、絕緣子串長度、緊線時溫度等。本文對斷線余二檔的總長度不變，檔距組合不同的情況，以安裝氣象為初始條件，采用懸鏈線公式進(jìn)行計算，得出相應(yīng)結(jié)果。

1 計算方法及計算參數(shù)

以LGJ-300/50導(dǎo)線和IX級氣象區(qū)作為基本條件，選用一個代表檔距，用架空線的懸鏈線狀態(tài)方程式計算出斷線前張力和安裝張力作為已知條件。假設(shè)斷線余二檔的總長為1000m，按檔距比分別為1/9～9/1共9種組合求斷線后各檔殘余張力TC與斷線前張力TQ的比值TC/TQ進(jìn)行比較。

(1)LGJ-300/50導(dǎo)線的計算參數(shù)如下：

截面積A=348.36 mm2，外徑d=24.26mm，彈性系數(shù)E=76000N/mm2，熱膨脹系數(shù)α=0.0000189 /℃。

(2)計算用氣溫、風(fēng)速、單位荷載和計算用初始張力如下表1。

表1 計算用環(huán)境參數(shù)及初始張力

(3)補(bǔ)償降溫為△ti=20℃。

絕緣子串的計算重量Gi(N)如下表2。

表2 絕緣子串的計算重量

2 計算公式

計算以安裝緊線時的條件為初始條件。

(1)檔距變化與導(dǎo)線張力的關(guān)系的懸鏈線方程式

(1)

式中：T0、Ti——分別為第i檔導(dǎo)線架線和斷線時的水平張力，N；

△li——第i檔檔距比架線情況懸垂串處于中垂位置時檔距的增長量(檔距縮短時為負(fù)值)，△li=li-li0，m；

△hi——第i檔懸垂串偏斜后懸掛點(diǎn)間高差hi0的變化量，m；

hi0、hi——架線時和斷線時第i-1基桿塔與第i基桿塔導(dǎo)線懸掛點(diǎn)的高差，大號塔比小號塔高為正值，大號塔比小號塔低為負(fù)值，hi=hi0+⊿hi，m；

φi0——第i檔架線時懸掛點(diǎn)高差角，φi0=tg-1(hi0/li0)；

p0、pi——分別為第i檔導(dǎo)線架線和斷線時的單位荷載，N/m；

tj、tb、t0——分別為第i檔導(dǎo)線架線、覆冰和制造導(dǎo)線時的氣溫，℃；

li0、li——分別為第i檔導(dǎo)線架線和斷線時的檔距，斷線檔可取li0=10m(約為懸掛點(diǎn)至地面高度)，m；

E——導(dǎo)線的彈性系數(shù)，N/mm2；

α——導(dǎo)線的熱膨脹系數(shù)，1/℃；

A——導(dǎo)線的截面積，mm2；

△tj——架線時為補(bǔ)償塑性伸長對弧垂的影響而降低的溫度，℃。

(2)第i檔高差變化△hi與第i基桿塔懸掛點(diǎn)偏移δi間的關(guān)系

(2)

式中： △hi——第i檔高差hi0的增量，hi=hi0+△hi，其中△hi≥0，△hn≤0，m；

δi、δi-1——分別為第i檔兩端第i和第i-1基桿塔上懸掛點(diǎn)偏移的水平距離，其中兩端耐張桿塔上的δ0=0(δ1-1=δ0=0)，δn=0，m；

λ——各桿塔上的懸垂絕緣子串長度，其中兩端耐張桿塔上也假定有λ，但δ=0m。

(3)懸垂絕緣子串偏斜與導(dǎo)線張力間的關(guān)系

(3)

式中：δi——第i基直線桿塔上導(dǎo)線懸掛點(diǎn)的偏移，m，δi=△l1+△l2+…+△li=δi-1+△li；

hi0、h(i+1)0——懸垂串均處于中垂位置時，分別為第i基直線塔上導(dǎo)線懸掛點(diǎn)對鄰塔第i-1和第i+1基導(dǎo)線懸掛點(diǎn)間的高差，大號塔比小號塔高為正值，大號塔比小號塔低為負(fù)值，m；

Gi——第i基直線塔上懸垂串的垂向荷載，N，架線時為懸垂絕緣子串的重力Gi0，覆冰時可按覆冰厚度b(mm)和懸垂絕緣子串的重力Gi0用公式Gi=Gi0(1+0.015b)計算。

3 計算結(jié)果

計算時檔距編號以斷線時與耐張桿相連的一檔為l1，與斷線檔相鄰的一檔為l2。

計算設(shè)置的變化條件有緊線時氣溫t、高差檔距比(即高差角正切)h/l、絕緣子串長度λ和斷線時的覆冰厚度b等四個。計算結(jié)果分別固定其中的三個條件，第四個條件在不同的數(shù)值時得出的TC/TQ比值。

計算結(jié)果如下列各表。

(1)b=15mm，t=10℃，λ=2.488m時，Tc/TQ比值見表3。

表3 不同h/l的TC /TQ比值

(2)b=15mm，t=10℃，h/l=0時，TC/TQ比值見表4。

表4 不同λ的TC /TQ比值

(3)b=15mm，h/l=0，λ=2.488m時，TC/TQ比值見表5。

(4)t=10℃，h/l=0，λ=2.488m時，TC/TQ比值見表6。

4 結(jié)論

由上列計算結(jié)果得出以下結(jié)論：

表5 不同t的TC /TQ比值

表6 不同b的TC /TQ比值

(1)在斷線前張力相同時，對斷線后各檔殘余張力影響最大的是檔距差異，其次是絕緣子串長度，而高差和緊線時溫度的影響相對較小。因此，在勘察設(shè)計過程中，應(yīng)盡可能地縮小同一耐張段內(nèi)的檔距差異。

(2)在安裝溫度、高差檔距比和絕緣子串長度相同時，相同檔距組合的斷線后各檔殘余張力與斷線前張力之比值變化不大。

〔1〕邵天曉.架空送電線路的電線力學(xué)計算(第二版)[M].北京：中國電力出版社，2003.

〔2〕楊澤江，李榮久.輸電線路設(shè)計基礎(chǔ)[M].浙江：浙江大學(xué)出版社，2014.

〔3〕張殿生.電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊[M].北京：中國電力出版社，2003.

〔4〕陳祥和，劉在國，肖 琦.輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計[M].北京：中國電力出版社，2008.

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2095-1809(2017)04-0114-03