输电线路设计—导线风偏计算及校验

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,输电线路设计,2011,年,7,月,29,日,张 鸣,导线风偏计算及校验,1,、概述,2,、风偏计算基本参数,3,、档距中导线风偏,4,、直线塔悬垂绝缘子串风偏,5,、风偏校验方法,6,、摇摆角太大时解决方法,一、概 述,架空输电线路长期运行在野外，受自然界气候变化的影响。风是自然界影响线路的主要现象之一。大风引起的导线风偏对地或对杆塔塔头构件放电是线路故障的主要形式。,下面介绍导线风偏对地或交叉跨越计算和绝缘子串风偏计算。,二、风偏计算基本参数,（1）比载 （,N/m.mm,2,）,比载是电线单位长度、单位截面上的荷载,自重比载,g1,冰重比载,g2,自重冰重综合比载,g3,风比载,g4,覆冰后风比载,g5,自重风重综合比载,g6,覆冰、风综合比载,g7,二、风偏计算基本参数,比载以荷载方向分类,分为垂直比载、水平比载、综合比载。,垂直比载有,g1,、,g2,、,g3,水平比载有,g4,、,g5,综合比载有,g6,、,g7,二、风偏计算基本参数,自重比载,g1,计算,式中：,g,1,电线自重比载（,N/m.mm,2,）,W,0,电线自重,（,N/m）,g,重力加速度,g = 9.80665,S,电线截面（,mm,2,）,二、风偏计算基本参数,冰重比载,g2,计算,式中：,g,2,电线覆冰的冰重比载（,N/m.mm,2,）,b,覆冰厚度,（,mm）,g,重力加速度,g = 9.80665,S,电线截面（,mm,2,）,d,电线外径,（,mm）,二、风偏计算基本参数,电线覆冰垂直综合比载,g3,计算,式中：,g,1,电线自重比载（,N/m.mm,2,）,g,2,电线覆冰的冰重比载（,N/m.mm,2,）,二、风偏计算基本参数,风比载,g4,计算,式中：,g,4,电线上风比载（,N/m.mm,2,） g,重力加速度,g = 9.80665,V,大风风速 （,m/s）,风压不均匀系数,S,电线截面（,mm,2,）,K,电线体型系数,d,电线外径,（,mm） d,17mm K=1.2,d,17mm K=1.1,二、风偏计算基本参数,覆冰后风比载,g5,计算,式中：,g,4,电线上风比载（,N/m.mm,2,） g,重力加速度,g = 9.80665,V,大风风速 （,m/s）,风压不均匀系数,S,电线截面（,mm,2,）,K,电线体型系数,d,电线外径,（,mm） b,覆冰厚度,（,mm）,二、风偏计算基本参数,风压不均匀系数,取值,基准风速,m/s,20,20V,27,27V,31.5,31.5,计算杆塔荷载,1.0,0.85,0.75,0.70,计算风偏用,1.0,0.75,0.61,0.61,水平档距,m,200,250,300,350,400,450,500,550,校验杆塔间隙用,0.80,0.74,0.70,0.67,0.65,0.63,0.62,0.61,二、风偏计算基本参数,风电线综合比载,g6,计算,式中：,g,1,电线自重比载（,N/m.mm,2,）,g,4,电线的风比载（,N/m.mm,2,）,二、风偏计算基本参数,冰、风、电线综合比载,g7,计算,式中：,g,3,覆冰、电线垂直比载（,N/m.mm,2,）,g,5,覆冰后电线上的风比载（,N/m.mm,2,）,二、风偏计算基本参数,P,单位荷重,（,N/m）,单位荷重是电线单位长度上的荷载，单位荷重为应力与电线截面的乘积。,自重,P1,冰重,P2,自重冰重综合,P3,风,P4,覆冰后风,P5,自重风重,P6,覆冰、风,P7,（2）应力 （,N/mm,2,）,应力,是电线单位截面上所受的力,电线张力,T,是应力与截面的乘积,二、风偏计算基本参数,不同的气象条件下，导线有不同的应力。,在线路档距中，电线弧垂上各点的应力是不相同的，施工图设计应力表是指电线弧垂最低点单位截面所受的力。,二、风偏计算基本参数,获得导线应力方法：,1、查施工图设计中的应力表。,2、采用状态方程式计算。,3、根据施工图图纸中的导地线放线,K,值表进行换算。,二、风偏计算基本参数,式中：,m,、,g,m,、t,m,已知条件的应力、比载、温度,、,g、 t,待求条件的应力、比载、温度,线膨胀系数,E,弹性模量（,N/mm,2,）,代表档距(,m),二、风偏计算基本参数,三、档距中导线风偏,式中：,电线应力,（,N/mm,2,）,g,1,电线自重比载（,N/m.mm,2,）,K,K,值（,x10,-4,）,利用施工图图纸中的放线,K,值表中数值反算相应温度下的导线应力。,由于施工图中放线,K,值表中的数值是降温后对应温度的数值，因此表中的温度减去,K,值表降温的度数，才是所求应力对应的实际温度。,二、风偏计算基本参数,档距中央的弧垂（最大）计算：,三、档距中导线风偏,电线风偏角计算：,式中：,电线风偏角（度）,g,1,电线自重比载（,N/mm,2,）,g,4,风比载（,N/mm,2,）,三、档距中导线风偏,风偏是,导线弧垂,以档距两侧导线悬挂点连线为轴旋转。,电线上档距中央的弧垂（最大）计算：,式中：,f,电线任意一点弧垂（,m）,g,1,电线自重比载（,N/mm,2,）,b,电线应力 （,N/mm,2,）,g,1,电线自重比载（,N/mm,2,）,L,档距（,m）,h,电线悬挂点高差（,m）,高差角,三、档距中导线风偏,导线风偏计算中任一点对地弧垂计算：,式中：,f,电线任意一点弧垂（,m）,g,6,电线综合比载（,N/mm,2,）,b,电线应力 （,N/mm,2,）,g,1,电线自重比载（,N/mm,2,）,距两侧杆塔的距离（,m）,h,电线悬挂点高差（,m）,高差角,三、档距中导线风偏,绝缘子串风偏计算：,式中：,P,绝缘子串风压（,N） L,h,水平档距（,m）,W,绝缘子串重量（,N） L,v,垂直档距（,m）,S,电线截面 （,mm,2,）,线路转角度数（度）,g,1,电线自重比载（,N/mm,2,） T,相导线张力（,N,）,g,4,电线风压比载（,N/mm,2,） W,J,重锤重量（,N,）,四、直线塔悬垂绝缘子串风偏,绝缘子串风压计算：,式中：,P,绝缘子串风压（,N）,V,风速（,m/s）,n,绝缘子片数,单联串金具算1片，,双联串算2片。,四、直线塔悬垂绝缘子串风偏,垂直档距计算：,四、直线塔悬垂绝缘子串风偏,式中：,L,v,垂直档距（,m） L,h,水平档距（,m）,电线应力 （,N/mm,2,） g,1,电线自重比载（,N/mm,2,）,h,1,、h,2,计算杆塔两侧导线悬挂点高差（,m）,l,1,、l,2,计算杆塔两侧档距（,m）,绝缘子串极限摇摆间隙圆图绘制需考虑的因素：,1,、角钢及脚钉宽度一般取,150mm,。,2,、线夹出口处的弧垂（瓶口弧垂）与塔身宽度和计算塔两侧杆塔相 对位置有关。,3,、电气间隙应根据海拔高度进行修正。,在外过电压、内过电压及正常工作电压情况下，分别求出绝缘子串的风偏角,1,、,2,、,3,，然后绘出间隙圆，如右图所示，由图中的间隙距离,e1,、,e2,、,e3,，即可得知各种情况下的空气间隙是否满足规程要求。,五、风偏校验方法,为便于设计验算，可采用反推法，先利用已知参数，反算出直线杆塔的允许高差,h,，再在定位中进行控制。,五、风偏校验方法,也可以利用上述公式算出各种条件下水平档距与垂直档距的关系，画出摇摆角临界曲线，若定位图上某杆塔的垂直档距和水平档距落在临界曲线以上，说明摇摆角在安全范围以内，反之则说明该杆塔摇摆角太在，存在安,全风险。,五、风偏校验方法,1,、调整杆塔位置；,2,、加高杆塔或更换塔型；,3,、加重锤（该方法慎用）；,4,、降低导线应力；,5,、采用其他绝缘子固定方式，如“,V”,型。,六、摇摆角太大时解决方法,