输电线路设计(导线力学).ppt 17页

第一章导线力学分析一、导线的力学特性1.导线的破断拉力TP:新导线标准不要求厂家做导线拉断试验，导线特性参数表只提供计算拉断力，考虑绞合系数0.95（37股及以下钢芯铝绞线；37股以上取0.9），导线的破断拉力TP=0.95T计导线应力：99设计规程的提法不使用安全系数，而以最大使用应力代替，导线最大允许使用应力不得大于40%破断拉力，和原规程相比较，导线安全系数不得小于2.5是相当的。08规程仍提安全系数，所以在设计计算中仍以应力计算。导线的破坏应力导线的最大使用应力导线的使用应力说明：导线的使用应力是导线水平应力，也就是导线弧垂最低点的应力，当最大应力气象条件出现时其应力可使用到导线的使用应力。其他气象条件时的应力以σ0表示，其值均小于σm9/8/20211输电线路设计 第一章导线力学分析2.导线的弹性系数E导线的弹性系数E指的是单位截面上作用单位应力时其单位长度伸长量的倒数值。其单位为：N/mm2，或MPa。因导线一般都是钢芯铝绞线，E是一综合值，理论上可按式其中m=Ag/Al成为铝钢截面比。E和铝钢截面比有关，还与其扭绞角度有关，也和使用应力有关，所以工程实际中都由厂家试验提供数据。3.导线的温度线膨胀系数α导线的温度线膨胀系数α指的是温度升高1℃时其单位长度的伸长量。单位为1/℃。与E相似，由厂家试验提供数据。4.导线的质量G在此质量指的是所含物质的多少，不是指好坏。导线参数表中一般给出kg/km9/8/20212输电线路设计 第一章导线力学分析二、导线比载定义：单位长度、单位截面积上的导线荷载称为比载。单位：N/mmm21.垂直比载自重比载g1：冰重比载g2(b)：圆筒形覆冰的体积自重冰重总比载g3(b)=g1+g2(b)2.水平比载无冰有风时水平比载g4(v)有冰有风时水平比载g5(b,v)3.综合比载无冰有风时总比载g6(v)有冰有风时总比载g7(b,v)g1也有综合比载的特性。比载选用原则：1、计算目的；2、计算气象条9/8/20213输电线路设计 第一章导线力学分析三、导线的悬挂曲线方程1.悬链线方程（精确式）导线上的荷载分布是沿导线悬挂曲线均匀分布的，如图中红色所示。以此为受力图，以导线最低点建立坐标系，进行推导可得：上式适用于普遍情况2.斜抛物线近似式导线上的分布荷载假定为沿两悬点的连线均匀分布，如绿色所示，以此进行推导可得：上式适用于10%≤h/l<25%的情况9/8/20214输电线路设计 第一章导线力学分析3.平抛物线近似式导线上的分布荷载假定为沿档距均匀分布，如蓝色所示，以此进行推导可得：OP段导线受力分析T0=б0ATP=бXAW=gAx静力平衡条件：∑X=0∑Y=0∑MO（F）=0取对P点的力矩平衡，其平衡方程：б0AY-gAx（X/2）=0得：上式即导线平抛物线式悬挂曲线方程,适用于h/l<10%的情况9/8/20215输电线路设计 第一章导线力学分析四、导线弧垂在此以平抛物线近似式进行推导,所得计算式能适用工程中大部分情况.1、定义：导线上任意一点到两侧悬点连线间的铅垂距离2、弧垂计算式：任意点弧垂：中点弧垂：分析：（1）弧垂与地形高差无关（2）无论悬点等高与否，最大弧垂都在档距中点。9/8/20216输电线路设计 第一章导线力学分析五、导线上任意点应力导线上各点的应力是不相等的，但它们的水平分量均相等，且等于导线最低点的应力。规程中规定的最大使用应力值得就是最低点的应力。所以，最低点应力一般以σ0表示，其值最大不得大于最大使用应力σm六、一档导线长由上式可知，高悬点应力最大。规程规定，最大悬点应力可比最低点应力大10%过牵引问题9/8/20217输电线路设计 第一章导线力学分析七、导线传递给杆塔的荷载１。水平档距和水平荷载水平档距定义：数值：计算杆塔前后档距的平均值作用：计算导线传递给杆塔的水平荷载计算式：式中g为比载，有冰取g5;无冰取g49/8/20218输电线路设计 第一章导线力学分析2.垂直档距和垂直荷载垂直档距定义：数值：计算杆塔前后档导线最低点之间的水平距离作用：计算导线传递给杆塔的垂直荷载计算式：其中m:9/8/20219输电线路设计 第一章导线力学分析分析：（1）、水平档距与地形无关，垂直档距与地形有关；（2）、水平档距与气象条件无关，垂直档距与气象条件有关；（3）、水平档距恒为正，垂直档距有正有负；实际工程中吊档、压档直线杆上拔、耐张杆耐张串倒挂摇摆角9/8/202110输电线路设计 第一章导线力学分析八、状态方程悬挂于两悬挂点间的一档导线，当气象条件发生变化，其线长随之变化，进而引起应力、弧垂变化。线长、应力随气象条件变化的规律可以“导线状态方程”来表述。状态方程式中n下标表示已知状态，m下标表示待求状态。当已知一种状态时的应力可利用状态方程求出其他状态的应力。状态方程中的档距应理解为耐张段的代表档距，其值按下式计算：9/8/202111输电线路设计 第一章导线力学分析九、控制条件前面我们已讲到，导线的使用应力σm只能让其在最大应力气象条件出现时达到。那么，那几种气象条件可能出现较大应力呢？分析九种组合气象条件可知，最低气温、最大风速、最大覆冰三种气象条件有可能出现较大应力，另外，因年平均应力较小，也可能起控制作用，所以，综合起来，可能的控制条件有四个：最低气温和最大使用应力最大风速和最大使用应力最大覆冰和最大使用应力年平均气温和年平均运行应力在实际工程中，对一确定的耐张段，其控制条件只有一个，那么是那一个呢？这就要通过“临界档距的计算和判别”。一旦确定了控制条件，该条件即是已知状态，然后利用状态方程即可求出其他状态的应力。9/8/202112输电线路设计 第一章导线力学分析导线弧垂安装曲线形式：安装气象条件：无冰、无风、气温tn~tm9/8/202113输电线路设计 第一章导线力学分析9/8/202114输电线路设计 第一章导线力学分析十、避雷线的敷设架设在杆塔上的避雷线是电力系统防雷的第一道防线，它主要有三方面的作用：1.减少雷电直接击于导线的机会；2.避雷线一般直接接地，且要求接地电阻较低，因此，通过接地体泄导雷电流，降低累积过电压；3.避雷线对导线有屏蔽作用、导线、避雷线间有耦合作用，从而降低雷击过电压。为此，避雷线的敷设一般要求：35千伏线路要求在变电所进出线段（1.5～2公里）架设避雷线。110千伏线路全线架设单避雷线，雷电活动强烈地区全线架设双避雷线。220千伏及以上线路全线架设双避雷线。防雷保护角一般应小于30˚，220千伏及以上线路要求小于20˚，为提高防雷水平，应尽量减小保护角，甚至采用0保护角和负保护角。双避雷线间距离不得大于避雷线与导线间垂直距离的5倍。（对特高压因绝缘子串较长，一般达10.5～13米，按该要求中相导线易遭雷击，所以采用了三避雷线）9/8/202115输电线路设计 第一章导线力学分析保护角示意图9/8/202116输电线路设计 谢谢!9/8/202117输电线路设计