导线实用力学计算ppt课件

导线实用力学计算By Leng.YS导线实用力学计算By Leng.YS1 1Outline 导线型式选择导线型式选择 分裂导线次导线张力分裂导线次导线张力 导线实用力学计算导线实用力学计算-导线张力驰度计算导线张力驰度计算Outline导线型式选择2 2导线型式选择导线截面的选择和校验导线截面的选择和校验1 1）持续工作电流持续工作电流 Ixu=Ig Ixu=Ig 按海拔及环境温度，日照进行修正。多导体结按海拔及环境温度，日照进行修正。多导体结构应考虑临近效应和热屏蔽。构应考虑临近效应和热屏蔽。2)2)经济电流密度经济电流密度 Sj=Ig/jSj=Ig/j3)3)热稳定热稳定 最小热稳定截面，短路时导体允许最高温度：铝及铝镁合金最小热稳定截面，短路时导体允许最高温度：铝及铝镁合金200200铜取铜取300 300 4)4)电晕电压电晕电压-最小导体外径最小导体外径5)5)无线电干扰无线电干扰电压110220330500软导线型号LGJ-70LGJ-300LGKK-6002XLGJ-3002XLGKK6003XLGJ500管型导线外径20304060导线型式选择导线截面的选择和校验电压1102203305003 3导线型式选择分裂导线分裂导线220kv220kv及以下软导线宜选用钢芯铝绞线；及以下软导线宜选用钢芯铝绞线；330kv330kv软导线宜选用空心扩径导软导线宜选用空心扩径导线，线，500kv500kv软导线宜选用双分裂导线软导线宜选用双分裂导线1 1）载流量载流量2)2)分裂间距及次导线的最小直径分裂间距及次导线的最小直径 ，220KV220KV及以下取及以下取100200mm,330KV100200mm,330KV及及以上取以上取200400mm200400mm。对设备间的连接导线，间距取较小的值。对设备间的连接导线，间距取较小的值3)3)次档距长度次档距长度 导线次档距导线次档距 引下线次档距引下线次档距 设备间连线档距设备间连线档距导线型式选择分裂导线4 4分裂导线次导线张力简介简介分裂导线在短路时对架构产生的附加力可通过调整间隔棒的位置加以限制，一分裂导线在短路时对架构产生的附加力可通过调整间隔棒的位置加以限制，一般不作为验算条件。般不作为验算条件。1 1）第一最大张力）第一最大张力-同相导线间吸引力同相导线间吸引力 以下为影响因素：以下为影响因素：档距长度档距长度 短路电流大小短路电流大小 分裂间距分裂间距 初始张力初始张力 导线允许接触状态：不接触，接触导线允许接触状态：不接触，接触2 2）第二最大张力相间斥力）第二最大张力相间斥力数值很小，不做为验算条件数值很小，不做为验算条件分裂导线次导线张力简介5 5分裂导线次导线张力第一最大张力计算第一最大张力计算1 1）原始输入数据）原始输入数据-构架部分：构架部分：跨距跨距 初始张力初始张力 分裂间距分裂间距 三相短路电流三相短路电流2 2）原始输入数据）原始输入数据-导线部分：导线部分：导线半径导线半径 导线截面导线截面 温度线膨胀系数温度线膨胀系数 弹性模量弹性模量 导线单位重量导线单位重量分裂导线次导线张力第一最大张力计算6 6分裂导线次导线张力第一最大张力计算第一最大张力计算3 3）计算原理）计算原理力学公式力学公式 形变形变 求得导线张力求得导线张力Fx=E*S*Fx=E*S*电磁学公式电磁学公式-电动力电动力对于非接触情况下对于非接触情况下对于非接触情况下对于非接触情况下，两个公式计算求得的导线电动力数值应相同，两个公式计算求得的导线电动力数值应相同假设导线间距假设导线间距假设导线间距假设导线间距bb力学公式求电动力学公式求电动力学公式求电动力学公式求电动力力力力 FmFm电磁学公式求电电磁学公式求电电磁学公式求电电磁学公式求电动力动力动力动力 FmFmFm=FmFm=Fm?YNT分裂导线次导线张力第一最大张力计算假设导线间距力学公式求电动7 7分裂导线次导线张力第一最大张力计算第一最大张力计算-计算原理计算原理对于临界接触情况下对于临界接触情况下对于临界接触情况下对于临界接触情况下，b=2rdb=2rd已知，假设次档距已知，假设次档距对于接触情况下，假设导线接触的长度对于接触情况下，假设导线接触的长度对于接触情况下，假设导线接触的长度对于接触情况下，假设导线接触的长度分裂导线次导线张力8 8导线实用力学计算1 1）计算目的）计算目的2 2）基本假设）基本假设3 3）气象条件）气象条件-荷重组合荷重组合4 4）安装检修荷载）安装检修荷载5 5）实用计算）实用计算6 6）导线及绝缘子受力校验）导线及绝缘子受力校验7 7）标准计算书）标准计算书8 8）土建资料）土建资料导线实用力学计算9 9导线实用力学计算1 1）计算目的）计算目的提供土建架构受力资料提供土建架构受力资料校验导线，绝缘子，金具机械强度校验导线，绝缘子，金具机械强度 导线实用力学计算1010导线实用力学计算2 2）基本假设条件）基本假设条件等高角等高角151515OO,导线荷载沿支点连线分布导线荷载沿支点连线分布弧垂弧垂1/15 1/301/15 1/30忽略导线刚性，绝缘子串当作柔线的一部分，只是单位重量不同忽略导线刚性，绝缘子串当作柔线的一部分，只是单位重量不同不考虑绝缘子的偏角，集中负荷的水平位移，架构挠度不考虑绝缘子的偏角，集中负荷的水平位移，架构挠度 导线实用力学计算1111导线实用力学计算3 3）气象条件）气象条件-导线绝缘子荷重组合导线绝缘子荷重组合温度温度-风速风速-覆冰厚度覆冰厚度-污秽污秽-湿度湿度-地震地震-海拔海拔风速风速风速风速:离地离地1010米高米高30(50)30(50)年一遇年一遇10min10min平均最大风速平均最大风速覆冰覆冰覆冰覆冰厚度：厚度：10mm10mm温度：温度：温度：温度：对屋外裸导体取最热月平均最高温度对屋外裸导体取最热月平均最高温度地震地震地震地震：8 8度及以上一般设备，度及以上一般设备，7 7度及以上重要设备校验抗震度及以上重要设备校验抗震缺乏当地气象条件时，对于京津塘地区按照第缺乏当地气象条件时，对于京津塘地区按照第IVIV气象区条件计算气象区条件计算-最高最低温度最高最低温度 -20(Tmin)+40(Tmax)-20(Tmin)+40(Tmax)，0(Vwind)0(Vwind)，0(Ithick)0(Ithick)最大风速最大风速 -5-5，2525，0 0有冰有风有冰有风-5-5，1010，5 5安装检修安装检修-10-10，1010，0 0 导线实用力学计算1212导线实用力学计算3 3）气象条件）气象条件-导线绝缘子荷重组合导线绝缘子荷重组合典型气象区典型气象区典型气象区典型气象区为使线路设计、部件的制造统一化、标准化，综合分析了我国各地历年气象记录资料，归纳制定了为使线路设计、部件的制造统一化、标准化，综合分析了我国各地历年气象记录资料，归纳制定了7 7个气象区，各区除最高温度一致外，最低温度、最大风速、导线覆冰均有个气象区，各区除最高温度一致外，最低温度、最大风速、导线覆冰均有 较大差别。其中：最大较大差别。其中：最大风速系指离地面风速系指离地面10m10m高，高，1010年一遇的年一遇的10min10min平均最大值。平均最大值。I I气象区气象区气象区气象区分布在南方沿海受台风侵袭地区，如广东、广西、福建、浙江、上海等。最大风速为分布在南方沿海受台风侵袭地区，如广东、广西、福建、浙江、上海等。最大风速为30m30ms s，最低温度为一，最低温度为一5 5。II II气象区气象区气象区气象区分布在华东大部分地区，最大风速为分布在华东大部分地区，最大风速为25m25ms s，覆冰厚度为，覆冰厚度为5mm5mm，最低温度为一，最低温度为一1010。IIIIII气象区气象区气象区气象区分布在西南地区分布在西南地区(非重冰区非重冰区)，福建、广东受台风影响较弱的地区，最大风速为，福建、广东受台风影响较弱的地区，最大风速为25m25ms s，覆，覆冰厚度为冰厚度为5mm5mm，最低温度为一，最低温度为一5 5。IVIV气象区气象区气象区气象区在西北大部分地区及华北京津唐地区，最大风速为在西北大部分地区及华北京津唐地区，最大风速为25m25ms s，覆冰厚度，覆冰厚度10mm10mm，最低温度，最低温度为一为一2020。V V在华北平原、湖北、湖南、河南，最大风速为在华北平原、湖北、湖南、河南，最大风速为25m25ms s，覆冰为，覆冰为5mm5mm最低温度为一最低温度为一2020。VIVI气象区气象区气象区气象区在华北西北大部分地区，张家口、承德一带，最大风速在华北西北大部分地区，张家口、承德一带，最大风速25m25ms s，覆冰为，覆冰为10mm10mm，最低温，最低温度为一度为一4040。C C。VIIVII气象区气象区气象区气象区在覆冰严重地区，如山东、河南部分地区，湘中、鄂北、粤北地带，最大风速为在覆冰严重地区，如山东、河南部分地区，湘中、鄂北、粤北地带，最大风速为25m25ms s，覆冰为，覆冰为15mm15mm，最低温度为一，最低温度为一2020。C C。VIII IX VIII IX 气象区气象区气象区气象区为高覆冰大风速的极端气象条件区为高覆冰大风速的极端气象条件区 导线实用力学计算1313导线实用力学计算3 3）气象条件）气象条件-导线绝缘子荷重组合导线绝缘子荷重组合导线及绝缘子串八种荷重组合导线及绝缘子串八种荷重组合导线及绝缘子串八种荷重组合导线及绝缘子串八种荷重组合1 1最高最低温度最高最低温度最高最低温度最高最低温度2 2覆冰覆冰覆冰覆冰3 3无风覆冰无风覆冰无风覆冰无风覆冰4 4无冰时风荷重无冰时风荷重无冰时风荷重无冰时风荷重5 5覆冰时风荷重覆冰时风荷重覆冰时风荷重覆冰时风荷重6 6无冰有风时的总重无冰有风时的总重无冰有风时的总重无冰有风时的总重7 7有冰有风时的总重有冰有风时的总重有冰有风时的总重有冰有风时的总重66安装检修安装检修安装检修安装检修最大弧垂可能：最大弧垂可能：1 1 最高温度或最高温度或7 7最大荷载最大荷载最大应力可能：最大应力可能：7 7最大荷载或最大荷载或66检修检修*注：计算实例注：计算实例-手册手册P386P386导线实用力学计算1414导线实用力学计算4 4）安装检修荷载）安装检修荷载安装紧线时不考虑导线上人但应考虑安装引起的附加垂直荷载和横梁上人的安装紧线时不考虑导线上人但应考虑安装引起的附加垂直荷载和横梁上人的安装紧线时不考虑导线上人但应考虑安装引起的附加垂直荷载和横梁上人的安装紧线时不考虑导线上人但应考虑安装引起的附加垂直荷载和横梁上人的2000N2000N集中荷载集中荷载集中荷载集中荷载检修时，对导线跨中有引下线的检修时，对导线跨中有引下线的检修时，对导线跨中有引下线的检修时，对导线跨中有引下线的110kv110kv及以上电压的架构，应考虑导线上人及以上电压的架构，应考虑导线上人及以上电压的架构，应考虑导线上人及以上电压的架构，应考虑导线上人并分别验算单相作业和三相作业的受力状态，导线集中荷载如下：并分别验算单相作业和三相作业的受力状态，导线集中荷载如下：并分别验算单相作业和三相作业的受力状态，导线集中荷载如下：并分别验算单相作业和三相作业的受力状态，导线集中荷载如下：集中荷重安装检修三相检修单相检修横梁200+Q+Tsina200+Q+Tcosb200+W(L-b)/L200+W(L-b)/L导线无330kv及以下100kg330kv及以下200kg330kv及以下150kg330kv及以下150kg导线实用力学计算4）安装检修荷载集中荷重安装检修三相检修单相1515导线实用力学计算5 5）实用计算）实用计算张力计算的两个限制条件张力计算的两个限制条件张力计算的两个限制条件张力计算的两个限制条件(1)(1)最大弧垂不大于允许弧垂最大弧垂不大于允许弧垂最大弧垂不大于允许弧垂最大弧垂不大于允许弧垂(2)(2)最大应力不大于构架，导线及绝缘子串的允许受力最大应力不大于构架，导线及绝缘子串的允许受力最大应力不大于构架，导线及绝缘子串的允许受力最大应力不大于构架，导线及绝缘子串的允许受力 弧垂610kV35kV110kV220kV330kV500kV母线1.00.91.12.03.03.5进出线2.00.70.91.12.03.03.5导线实用力学计算5）实用计算弧垂610kV35kV110k1616导线实用力学计算5 5）实用计算）实用计算计算原理计算原理计算原理计算原理简支梁力矩平衡简支梁力矩平衡不等高转化为等高模型不等高转化为等高模型最大弧垂发生在剪力为最大弧垂发生在剪力为0 0处处剪力零点为最大力矩分界点，零值点左右的力矩总和相等且为最大力矩剪力零点为最大力矩分界点，零值点左右的力矩总和相等且为最大力矩 计算目的计算目的计算目的计算目的求导线张力求导线张力H H A,BA,B点支座反力点支座反力 Ra,RbRa,Rb最大弧垂最大弧垂导线在不同温度下的安装曲线导线在不同温度下的安装曲线 导线实用力学计算5）实用计算1717导线实用力学计算5 5）实用计算）实用计算初始输入条件初始输入条件初始输入条件初始输入条件 允许弧垂允许弧垂 导线在各种荷载组合下的荷重导线在各种荷载组合下的荷重 绝缘子串及联板在各种荷载组合下的荷重绝缘子串及联板在各种荷载组合下的荷重 跨距跨距 在各种荷载组合下集中荷重及位置在各种荷载组合下集中荷重及位置 检修荷重检修荷重 风速风速 最高温度最高温度 最低温度最低温度 覆冰荷重覆冰荷重导线实用力学计算5）实用计算1818导线实用力学计算5 5）实用计算）实用计算）实用计算）实用计算计算流程计算流程计算流程计算流程 初始条件初始条件初始条件初始条件fn fmaxfn fmax?Ra不等高转化不等高转化不等高转化不等高转化四种荷载四种荷载四种荷载四种荷载各点各点各点各点MM，DDHH 假设最大弧垂假设最大弧垂假设最大弧垂假设最大弧垂发生在最大荷发生在最大荷发生在最大荷发生在最大荷载载载载f=2mf=2mmmmm最大荷载最大荷载最大荷载最大荷载解应力状解应力状解应力状解应力状态方程态方程态方程态方程nnnn最大温度或最大温度或最大温度或最大温度或检修检修检修检修HnHnfnfnFT假设正确假设正确假设正确假设正确输出输出输出输出HHff及及及及RaRaH=M/f=H/Sm2(m-A)=Cm=H/SH=M/fRa=Ra+Htgr导线实用力学计算5）实用计算初始条件fn fmaxRa不1919导线实用力学计算6 6）导线及绝缘子受力校验）导线及绝缘子受力校验在正常运行和短路时，电力设备引线的最大作用力不应大于电气设备端子允在正常运行和短路时，电力设备引线的最大作用力不应大于电气设备端子允在正常运行和短路时，电力设备引线的最大作用力不应大于电气设备端子允在正常运行和短路时，电力设备引线的最大作用力不应大于电气设备端子允许的荷载。屋外配电装置的导体，套管，绝缘子和金具其安全系数不应小于许的荷载。屋外配电装置的导体，套管，绝缘子和金具其安全系数不应小于许的荷载。屋外配电装置的导体，套管，绝缘子和金具其安全系数不应小于许的荷载。屋外配电装置的导体，套管，绝缘子和金具其安全系数不应小于以下规定。以下规定。以下规定。以下规定。注：注：注：注：悬式绝缘子对应的安全系数对应于悬式绝缘子对应的安全系数对应于悬式绝缘子对应的安全系数对应于悬式绝缘子对应的安全系数对应于1h1h机电试验荷载，而不是破坏荷载，后者的安全系数分别应为机电试验荷载，而不是破坏荷载，后者的安全系数分别应为机电试验荷载，而不是破坏荷载，后者的安全系数分别应为机电试验荷载，而不是破坏荷载，后者的安全系数分别应为5.35.3和和和和3.33.3。硬导体的安全系数对应于破坏应力，若对应屈服点应力，其安全系数分别为硬导体的安全系数对应于破坏应力，若对应屈服点应力，其安全系数分别为硬导体的安全系数对应于破坏应力，若对应屈服点应力，其安全系数分别为硬导体的安全系数对应于破坏应力，若对应屈服点应力，其安全系数分别为1.61.6和和和和1.41.4。类别荷载长期作用时荷载短时作用时套管支持绝缘子2.51.67悬式绝缘子及其金具4(5.3)2.5(3.3)软导体42.5硬导体2.0(1.6)1.67(1.4)导线实用力学计算6）导线及绝缘子受力校验类别荷载长期作用时荷2020导线实用力学计算7 7）标准计算书）标准计算书土建资料受力安全系数土建资料受力安全系数土建资料受力安全系数土建资料受力安全系数 计算条件计算条件,导体选择计算导体选择计算 绝缘子选择计算绝缘子选择计算-泄漏比距，内过电压，大气过电压，机械强度泄漏比距，内过电压，大气过电压，机械强度 各种荷载组合条件下的导线的荷载，包括导线，跳线及引下线各种荷载组合条件下的导线的荷载，包括导线，跳线及引下线 绝缘子串绝缘子串(包括悬垂及耐张包括悬垂及耐张)及联板在各种荷载组合下的荷重及联板在各种荷载组合下的荷重 数据输入表数据输入表 张力驰度计算张力驰度计算 导线实用力学计算7）标准计算书2121导线实用力学计算8 8）土建资料）土建资料架构土建资料架构土建资料架构土建资料架构土建资料 架构平面布置图架构平面布置图 架构负荷图，表示出架构高度，避雷针高度，宽度，导线悬挂点高度，悬挂架构负荷图，表示出架构高度，避雷针高度，宽度，导线悬挂点高度，悬挂点距离，避雷线悬挂点高度，导线偏角，及架构受力情况点距离，避雷线悬挂点高度，导线偏角，及架构受力情况(单侧或双侧受力单侧或双侧受力)架构预埋件，包括挂环，爬梯架构预埋件，包括挂环，爬梯 架构荷载，包括垂直荷载，水平荷载和侧向风压架构荷载，包括垂直荷载，水平荷载和侧向风压 如在架构上安装悬垂绝缘子或阻波器时，还应另加垂直荷重和侧向风压如在架构上安装悬垂绝缘子或阻波器时，还应另加垂直荷重和侧向风压。安装紧线图及紧线角度安装紧线图及紧线角度 导线实用力学计算8）土建资料2222导线实用力学计算8 8）土建资料）土建资料土建资料受力安全系数土建资料受力安全系数土建资料受力安全系数土建资料受力安全系数 导线拉力安全系数导线拉力安全系数1.21.2 垂直荷重安全系数垂直荷重安全系数1.05-1.21.05-1.2 如果土建已经考虑，可不考虑安全系数如果土建已经考虑，可不考虑安全系数其他注意事项其他注意事项其他注意事项其他注意事项是否为终端构架是否为终端构架 是否配避雷针及避雷线是否配避雷针及避雷线 注明是否需要检修爬梯注明是否需要检修爬梯 注意与送电线路的配合，预留送电挂线点注意与送电线路的配合，预留送电挂线点 导线实用力学计算8）土建资料2323导线实用力学计算8 8）土建资料）土建资料架构受力情况表架构受力情况表架构受力情况表架构受力情况表受力状态荷载水平拉力侧向风压垂直荷重HPtRaRb正常状态有冰有风最大风速最低温度安装状态检修状态三相上人330kv及以下500kv单相上人330kv及以下500kv导线实用力学计算8）土建资料受力状态荷载水平拉力侧向风压垂直2424导线实用力学计算8 8）土建资料）土建资料土建专业的考虑土建专业的考虑土建专业的考虑土建专业的考虑永久荷载，永久荷载，设备重，导线及避雷线张力设备重，导线及避雷线张力可变荷载，风荷载，冰雪荷载，活荷载，安装检修临时荷载，地震作用及温可变荷载，风荷载，冰雪荷载，活荷载，安装检修临时荷载，地震作用及温度变化度变化偶然荷载，短路电动力，阵风，验算稀有冰荷载偶然荷载，短路电动力，阵风，验算稀有冰荷载导线荷载的荷载分项系数导线荷载的荷载分项系数 荷载名称最大风工况覆冰工况检修安装工况水平张力1.31.31.2垂直荷重1.31.31.2侧向风压1.41.41.4导线实用力学计算8）土建资料荷载名称最大风工况覆冰工况检修安2525导线实用力学计算8 8）土建资料）土建资料承载能力极限状态的四种构架荷载基本组合承载能力极限状态的四种构架荷载基本组合承载能力极限状态的四种构架荷载基本组合承载能力极限状态的四种构架荷载基本组合 运行情况运行情况 安装情况安装情况 检修情况检修情况 地震情况地震情况对软导线一般不考虑短路电动力对构架及支架的影响，但对组合导线的挂线对软导线一般不考虑短路电动力对构架及支架的影响，但对组合导线的挂线板和节点强度应要满足短路电动力的要求，一般取板和节点强度应要满足短路电动力的要求，一般取3 3倍导线张力。倍导线张力。导线实用力学计算8）土建资料2626导线实用力学计算主要参考规范标准主要参考规范标准 DL/T 5218 220KV500KVDL/T 5218 220KV500KV变电所设计技术规程变电所设计技术规程 DL/T 5352 DL/T 5352 高压配电装置设计技术规程高压配电装置设计技术规程 DL/T 5222DL/T 5222导体和电器选择设计技术规定导体和电器选择设计技术规定 GB 50059 35110KV GB 50059 35110KV 变电所设计技术规范变电所设计技术规范 GB 50060 3110KVGB 50060 3110KV高压配电装置设计规范高压配电装置设计规范 GB/T 16434 GB/T 16434 高压架空线路和发电厂变电所环境污区分级及外绝缘选择标准高压架空线路和发电厂变电所环境污区分级及外绝缘选择标准 DL 5014 330500KVDL 5014 330500KV变电所无功补偿装置设计技术规定变电所无功补偿装置设计技术规定 GB 15707 GB 15707 高压交流架空送电无线电干扰限值高压交流架空送电无线电干扰限值 GB 6830 GB 6830 电信线路遭受强电线路危险影响容许值电信线路遭受强电线路危险影响容许值 GB 2314 GB 2314 电力金具通用技术条件电力金具通用技术条件 GB/T 2315 GB/T 2315 电力金具标称破坏载荷系列及连接形式尺寸电力金具标称破坏载荷系列及连接形式尺寸 DL/T 5103 35110KV DL/T 5103 35110KV 无人值班变电所设计技术规程无人值班变电所设计技术规程 DL/T 5056 DL/T 5056 变电所总布置设计技术规程变电所总布置设计技术规程 GB 50229 GB 50229 火力发电厂与变电所设计防火规范火力发电厂与变电所设计防火规范 GB 50053 10KVGB 50053 10KV及以下变电所设计规范及以下变电所设计规范 GB 50260 GB 50260 电力设施抗震设计规范电力设施抗震设计规范导线实用力学计算主要参考规范标准2727Questions?Questions?2828Next?Next?2929NEXT 硬导体计算硬导体计算 接地计算接地计算 防雷计算防雷计算 所用电设计所用电设计 屋外配电装置的图面布置及尺寸标注屋外配电装置的图面布置及尺寸标注 专业间互提资料专业间互提资料 变电所配电装置的接线，布置及安装设计变电所配电装置的接线，布置及安装设计 短路电流计算短路电流计算 电气设备选择计算电气设备选择计算NEXT硬导体计算3030Thank YouThank You3131