《架空输电线路设计讲座》第章3

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,*,第九章 架空线的断线张力和不平衡张力,架空输电线路设计,第一节 概 述,1、定义,断线张力,：因架空线断线，断线档的相邻档架空线所具有的残余水平张力，称为架空线的断线张力。,不平衡张力,：因气象条件变化，在直线杆塔上产生的水平张力差，称为架空线的不平衡张力。,2、目的,（1）计算杆塔强度；,（2）验算架空线与杆塔的电气间隙；,（3）校验被跨越物间距；,（4）检查转动横担或释放线夹是否能动作。,3、产生的原因,原因,雷击,外力破坏,覆冰,大风,振动,压接管抽签,不明,次数,115,113,29,21,21,17,164,百分比,24,23.5,6,4,4,3.5,35,不平衡张力：,（1）高差悬殊的连续档气象条件变化；,（2）不均匀脱覆冰；,（3）集中荷载；,（4）改建中的档距变化。,表91 断线事故原因统计表,断线：,大多发生于小截面架空线。,4、确定方法,（1）设计杆塔时,：规定断线张力取,最大使用张力的百分数,作为杆塔校验荷载。（具体杆塔设计课程中讲述）,（2）计算电气间距时：,依据实际档距、高差、杆塔结构和气象条件，采用,公式具体计算,。（重点研究）,第二节 固定横担固定线夹下 单导线的断线张力,1、断线张力是断线冲击过程稳定后的已经衰减了的 “,残余张力,”。,2、影响断线张力大小的因素：,（1）绝缘子串越长，导线就越松弛，张力衰减就越多，残余张力就越小。,（2）直线杆塔产生绝缘子串偏斜方向的挠曲变形，增大了导线的松弛量，残余张力因而更小。,（3）断线引起的绝缘子串偏斜和杆塔挠曲变形，还使未断线侧各档的档距向减小的方向变化。紧邻断线档的档距减小得最多，距断线档越远减小得越少。,（4）断线张力的大小与断线后剩余的档数有关。一般情况考虑五档。,（5）未断避雷线的支持力。,一、断线张力的特点,当高压架空线路跨越铁路、公路、电车道、弱电线路以及特殊管道时，需要校验邻档断线后导线对交叉跨越物的距离，因而需要计算断线张力。,一、断线张力的有关方程及其求解,1、档距减小量与应力的关系,断线前气温为,t,，比载,，各档水平应力为,0,，第,i,档的档距为,l,i,0,，高 差角,i,0,。,断线后气温、比载不变，第,i,档档距减小了,l,i,变为,l,i,，水平应力变为,i,0,，仿公式（819），略去高差变化量的影响，断线后第,i,档的档距减小量为,（91）,用张力表示为,（92）,断线后由于架空线张力变小，弹性伸长量也减小，故断线后档内,悬线长度要比断线前缩短,一些。断线后,档距缩小，,l,i,取为正。,若断线后连续档剩余,k,档，则依式（92）可列出,k,个方程，但含有,T,i,、,l,i,（,i,=1，2.，,k,）共 2,k,个待求量，需再列出,k,个方程才能求解。,2、悬挂串偏移量与两侧张力的关系：,设悬垂串悬挂点处的杆塔挠度系数为,B,，可写出架空线悬挂点偏距,i,的计算式为,（93）,利用式（92）、（93）两组方程，按下面步骤试凑求解：,设已知,T,1,式（92）,l,1,；,1,=,l,1,；,1,、,T,1,式（93）,T,2,；,T,2,式（92）,l,2,；,2,=,1,+ ,l,2,；,2,、,T,2,式（93）,T,3,；,T,k,式（92）,l,k,；,k,=,k,1,+,l,k,；,k,、,T,k,式（92）,T,k,+1,0,。,利用上述方法试凑求解时，初值,T,1,（,l,1,）的取值对计算的反复次数影响很大。残余张力,T,1,一定小于未断线前的张力,T,0,=,0,A,。剩余档数越多，,T,1,与,T,0,的差值越小，档距的变化量,l,1,也越小。,二、求解断线张力的作图法,利用计算机采用试凑法求解断线张力是很方便的。在无条件应用时，可采用图解法。具体作法如下：,（1）以,（,l,）为横坐标，,T,（,T,）为纵坐标建立直角坐标系，如下图。,（2）利用式（92），绘制断线后各档档距变化与张力变化的关系曲线：,T,=,f,（,l,）,（3）利用式（93），绘制断线后直线杆塔上架空线悬挂点偏移量,i,与不平衡张力差,T,i,=,T,i,T,i+,1,的关系曲线：,=,f,（,T,）。,（4）图,解,解法求解,步,步骤,假定靠耐,张,张塔一档,的,的架空线,张,张力为,T,1,，由,T,1,查曲线,中,中相应曲,线,线1，得,到,到,l,1,。因,1,=,l,1,，据此查,曲,曲线中,相,相应曲线1，得到,T,1,，计算出,T,2,=T,1,T,1,。,由,T,2,查曲线,中,中相应曲,线,线2得到,l,2,，算出,2,=,l,2,+,1,。由,2,查曲线,中,中相应曲,线,线2，得,到,到,T,2,，算出,T,3,=T,2,T,2,。,由,T,i,查曲线,中,中相应曲,线,线,i,得到,l,i,，算出,i,=,l,i,+,i,1,。,由,i,查曲线,中,中相应曲,线,线,i,，得到,T,i,，算出,T,i+,1,=T,i,T,i,。,如此类推,下,下去，直,至,至算出断,线,线相邻档,的,的,T,k,，,由,T,k,查曲线,中,中相应曲,线,线,k，,得到,l,k,，算出,k,=,l,k,+,k,1,，,由,由,k,查,曲,曲,线,线,中,中,相,相,应,应,曲,曲,线,线,k,，,算,算,出,出,T,k,。,三,、,、,断,断,线,线,档,档,的,的,选,选,择,择,原,原,则,则,为,保,保,证,证,交,交,叉,叉,跨,跨,越,越,在,在,断,断,线,线,事,事,故,故,情,情,形,形,下,下,，,，,满,满,足,足,规,规,程,程,规,规,定,定,的,的,跨,跨,越,越,限,限,距,距,要,要,求,求,，,，,断,断,线,线,档,档,应,应,选,选,在,在,跨,跨,越,越,档,档,的,的,相,相,邻,邻,档,档,，,，,不,不,同,同,档,档,距,距,分,分,布,布,下,下,的,的,断,断,线,线,档,档,选,选,定,定,原,原,则,则,见,见,下,下,表,表,。,。,如,果,果,T,k,T,k,，,或,或,者,者,说,说,k,线,末,末,端,端,P,点,未,未,到,到,达,达,曲,曲,线,线,中,中,相,相,应,应,曲,曲,线,线,k,，,表,表,明,明,T,1,设,大,大,了,了,。,。,如,如,果,果,T,k,T,k,，,或,或,者,者,说,说,k,线,末,末,端,端,P,点,超,超,过,过,曲,曲,线,线,中,中,相,相,应,应,曲,曲,线,线,k,，,表,表,明,明,T,1,设,小,小,了,了,。,。,如,果,果,T,k,=,T,k,，,或,或,者,者,说,说,k,的,线,线,段,段,末,末,端,端,P,正,好,好,落,落,在,在,曲,曲,线,线,中,中,相,相,应,应,曲,曲,线,线,k,上,，,，,则,则,假,假,定,定,的,的,T,1,正,确,确,，,，,T,k,即,为,为,所,所,的,的,断,断,线,线,张,张,力,力,。,。,否,否,则,则,应,应,重,重,新,新,假,假,定,定,T,1,，,重,重,复,复,上,上,述,述,步,步,骤,骤,直,直,至,至,T,k,=,T,k,为,止,止,。,。,档距分布形式,档距特点,断线档选择,各档档距大致相等,选在档距较多的一侧断线。,跨越档两侧的档距分别为一大一小，即,l,l,5,。,选在大档距内断线。,跨越档两侧的档距一侧较大，一侧很小，且小档距的邻档为一大档距。,l,2,l,5,l,3,先选在较大档距,l,5,内断线，若计算结果裕度不大，需再选在小档距内断线计算，取裕度小的情况。,跨越档一侧为大档距，且靠近非直线杆塔。,l,1,l,3,先假定选在多档距一边，再计算大档距一边。,表9,4,断,断,线,线,档,档,选,选,取,取,原,原,则,则,一,一,览,览,表,表,【例91】,某,某35kV,架,架空,输,输电,线,线路,，,，无,地,地线,。,。一,耐,耐张,段,段内,共,共有10,档,档，,档,档距,基,基本,相,相等,，,，代,表,表档,距,距为,l,r,=273m，,如,如图,所,所示,。,。导,线,线截,面,面积,为,为,A,=146.73mm,2,。在,档,档距,l,8,内跨,越,越,级,级通,讯,讯线,，,，通,讯,讯线,高,高7m，,位,位于,距,距8号,杆,杆30m,处,处,。,。直,线,线杆,塔,塔悬,点,点高13m，,挠,挠度,系,系数,B,=0.0003m/N。,悬,悬垂,串,串长,=,0.886m,，,，重233.4N。,设,设气,温,温+15,、,无,无风,、,、无,冰,冰时,架,架空,线,线应,力,力为,0,=75MPa，,自,自重,比,比载,1,=35.210,3,MPa/m。,试,试核,验,验邻,档,档断,线,线后,的,的交,叉,叉垂,直,直距,离,离。,【解,】,】,欲,欲核,验,验跨,越,越间,距,距，,应,应选,取,取邻,档,档断,线,线进,行,行计,算,算。,因,因断,线,线后,剩,剩余,档,档数,越,越少,，,，张,力,力衰,减,减越,严,严重,，,，松,弛,弛弧,垂,垂越,大,大，,所,所以,取,取档,距,距,l,7,为断,线,线档,。,。,（1,）,）作,T,=,f,（,l,）曲,线,线,：,：,给出,不,不同,的,的,T,，可,求,求得,相,相应,的,的,l,，数,据,据示,于,于表95中,，,，曲,线,线,绘,绘制,于,于图94中,。,。,(m),T,（N）,2500,3000,3500,4000,4500,5000,5500,l,（m）,3.501,2.454,1.807,1.378,1.076,0.856,0.690,T,（N）,6000,6500,7000,7500,8500,9500,11004.75,l,（m）,0.560,0.456,0.371,0.300,0.187,0.100,0,（2,）,）作,=,f,（,T,）曲,线,线,因,因各,档,档距,基,基本,相,相等,，,，垂,直,直档,距,距,l,v,等于,水,水平,档,档距,l,h,，则,悬,悬垂,点,点的,垂,垂直,荷,荷载,将有,关,关数,值,值代,入,入式,（,（9,3,）,），,得,得,给出,不,不同,的,的,T,，求,出,出相,应,应的,悬,悬点,偏,偏移,量,量,，如,表,表9,6,。,。利,用,用该,组,组数,值,值作,出,出图94中,的,的曲,线,线,。,。,（N）,（m,）,）,T,（N）,250,500,750,1000,1500,2000,2500,（m）,0.2182,0.4258,0.6157,0.7855,1.0709,1.3043,1.5062,T,（N）,3000,3500,4000,4500,5000,5500,6000,（m）,1.6896,1.8621,2.0278,2.1890,2.3474,2.5037,2.6586,（3,）,）按,照,照作,图,图法,的,的步,骤,骤，,根,根据,图,图9,4,，,，求,得,得各,档,档导,线,线的,残,残余,张,张力,、,、直,线,线杆,塔,塔承,受,受的,不,不平,衡,衡张,力,力以,及,及悬,挂,挂点,偏,偏移,量,量，,列,列于,表,表9,7,。,。,导线残余张力（N）,不平衡张力差（N）,悬点偏移量（m）,T,7,T,8,T,9,T,10,T,7,T,8,T,9,7,8,9,0,4413,5907,6450,4413,1459,556,2.15,1.05,0.47,（4）,核,核验交,叉,叉垂直,距,距离,由于断,线,线张力,T,8,=4413N，所,以,以断线,应,应力为,跨越点,处,处导线,的,的弧垂,为,为,导线对,级通,讯,讯线的,交,交叉距,离,离为,S,=13,74.265=1.735,（,（m）,由规程,知,知，该,电,电压等,级,级的输,电,电线路,，,，断线,时,时对,级,级通讯,线,线交叉,跨,跨越距,离,离应不,小,小于1m，故,本,本例满,足,足要求,。,。,（MPa）,（m）,第三节,分,分,裂,裂导线,的,的断线,张,张力,分裂导,线,线一相,导,导线全,断,断的机,率,率很小,，即使,考,考虑一,根,根次导,线,线断线,，,，但由,于,于未断,次,次导线,的,的支持,，,，杆塔,上,上产生,的,的不平,衡,衡张力,也,也往往,小,小于线,路,路正常,运,运行和,施,施工紧,线,线时杆,塔,塔上出,现,现的最,大,大不平,衡,衡张力,。,。,设有,n,根次导,线,线，耐,张,张段内,有,有连续,m,档，,各档等,高,高等档,距,距,，档距,为,为,l,0,，断线,前,前每根,次,次导线,的,的水平,张,张力为,T,0,，悬垂,串,串长,，重,G,J,，第,k,档相导,线,线断线,后,后尚剩,n,根次导,线,线。,当一相,内,内有次,导,导线断,裂,裂时，,一,一般认,为,为断线,档,档内的,间,间隔棒,被,被拉脱,或,或损坏,，,，故不,承,承受张,力,力差，,即,即,张力差,全,全部作,用,用在悬,挂,挂点上,。,断线后,断,断线档,的,的档距,及,及剩余,n,根次导,线,线的张,力,力均要,增,增加，,其,其它档,的,的档距,及,及张力,均,均减小,。,。设断,线,线后第,i,档每根,次,次导线,的,的张力,T,i,，档距,变,变化量,l,i,与每根,导,导线张,力,力,T,i,的关系,，,，仍可,用,用式（92,）,）表示,。,。,分裂导,线,线断线,后,后，剩,余,余次导,线,线的支,持,持力使,杆,杆塔的,刚,刚度大,为,为增强,，,，因此,可,可以,忽略杆,塔,塔的挠,曲,曲变形,。断线,档,档的,非相邻,档,档,的悬挂,点,点偏移,量,量,i,与两侧,每,每根次,导,导线的,张,张力差,T,i,的关系,为,为,（94）,断线档,两,两侧直,线,线杆塔,上,上的悬,垂,垂串偏,移,移量,k,1,、,k,与其两,侧,侧每根,次,次导线,的,的张力,T,k,、,T,k+,1,的关系,为,为,（95）,（96）,各档档,距,距改变,量,量,l,i,与悬点,偏,偏移量,i,的关系,为,为,根据上,述,述各公,式,式即可,采,采用试,凑,凑法或,图,图解法,求,求解，,方,方法同,上,上节。,（97）,第四节,线,线路正,常,常运行,中,中的不,平,平衡张,力,力,直线杆,塔,塔承受,不,不平衡,张,张力的,几,几种情,况,况：,（1）,耐,耐张段,中,中各档,距,距长度,、,、高差,相,相差悬,殊,殊，气,象,象条件,变,变化引,起,起各档,张,张力不,等,等。,（2）,耐,耐张段,中,中各档,不,不均匀,覆,覆冰或,不,不同时,脱,脱冰，,因,因各档,比,比载不,同,同引起,张,张力不,等,等。,（3）,线,线路在,检,检修时,，,，采取,先,先松下,某,某悬点,的,的导线,或,或后挂,某,某悬点,的,的导线,，,，造成,两,两档合,为,为一档,，,，将引,起,起与相,邻,邻各档,张,张力不,等,等。,（4）,耐,耐张段,某,某档进,行,行飞车,、,、绝缘,爬,爬梯等,作,作业，,集,集中荷,载,载引起,不,不平衡,张,张力。,（5）,在,在高差,很,很大的,山,山区，,尤,尤其是,重,重冰区,的,的连续,倾,倾斜档,，,，山上,档,档和山,下,下档的,张,张力不,等,等。,计算方,法,法：,连续档,的,的精确,计,计算,第五节,地,地线的,支,支持力,断导线,时,时，断,线,线张力,使,使悬垂,串,串偏斜,，,，杆塔,挠,挠曲，,杆,杆塔顶,部,部地线,的,的悬挂,点,点产生,位,位移，,地,地线在,断,断线档,被,被拉紧,，,，起到,限,限制杆,塔,塔挠曲,的,的支持,作,作用，,此,此时的,断,断线档,的,的地线,张,张力称,为,为,地线的,支,支持力,。,地线的,支,支持力,与,与耐张,段,段的长,度,度、档,距,距大小,及,及断线,档,档的位,置,置有关,。,。对柔,性,性直线,杆,杆塔（,如,如无拉,线,线的直,线,线单杆,和,和门型,杆,杆），,地,地线的,支,支持力,可,可达导,线,线断线,张,张力,的40,70%，,对杆塔,及,及基础,设,设计的,影,影响不,可,可忽略,。,。,一、地,线,线支持,力,力对杆,塔,塔的作,用,用,断线档,两,两侧的,直,直线杆,塔,塔上作,用,用有导,线,线的不,平,平衡张,力,力,T,d,和地线,的,的支持,力,力,T,b,，二力,的,的作用,方,方向相,反,反，如,图,图（,a,）所示,。,。,杆塔可,视,视为一,端,端自由,、,、一端,固,固定的,悬,悬臂梁,，,，其弯,矩,矩图（,b,）。曲,线,线1、2分别,是,是,地线最,大,大支持,力,力和最,小,小支持,力,力情况,下杆塔,的,的弯矩,。,。,可以看,出,出，地,线,线支持,力,力最小,时,时，杆,塔,塔的弯,矩,矩在地,面,面处最,大,大，所,以,以,计算杆,塔,塔根部,受,受弯和,基,基础倾,覆,覆时，,需,需用最,小,小的地,线,线支持,力,力。,地线支,持,持力最,大,大时，,横,横担处,的,的弯矩,最,最大，,所,所以,计算横,担,担受弯,受,受扭时,，,，需用,最,最大的,地,地线支,持,持力。,二、地,线,线支持,力,力的计,算,算,1、假,设,设,（1）,忽,忽略非,断,断线档,直,直线杆,塔,塔上导,线,线不平,衡,衡张力,引,引起的,杆,杆顶挠,度,度；,（2,）不考,虑,虑导线,不,不平衡,张,张力与,地,地线支,持,持力的,相,相互影,响,响。,（,3,）耐张,段,段的第,n,+1档,导,导线断,线,线，导,线,线的断,线,线张力,已,已经求,得,得，需,确,确定地,线,线对,n,号杆塔,的,的支持,力,力。,2、杆,顶,顶挠度,系,系数,断线张,力,力和地,线,线支持,力,力作用,下,下的杆,顶,顶挠度,系,系数,B,d,和,B,b,，可分,别,别由下,二,二式计,算,算,（99）,（910）,杆塔根部嵌固处的刚度,与作用力位置有关的系数,地线线夹悬挂点距杆塔根部嵌固处（一般取埋深的1/3）的高度,（m/N）,（m/N）,3、求,地,地线支,持,持力,T,b,（1）,假,假定地,线,线支持,力,力,T,b,：,n,号杆塔,上,上地线,线,线夹的,位,位移为,（911）,n,号杆地线线夹的位,分别为导线断线张力,T,d,和地线支持力,T,b,引起的杆顶位移,地线悬垂串的偏移量,导线断线张力,地线的支持力,地线悬垂串长,地线作用于悬垂串上的垂直荷载,地线悬垂串的重量,（2）,求,求第,n,+1档,地,地线的,张,张力,T,n,+1,若,n,+1号,杆,杆为耐,张,张杆，,则,则该档,档,档距将,增,增加,l,n,+1,=,n,。,若,n,+1号,杆,杆为直,线,线杆，,位,位于耐,张,张段的,中,中部：,l,n,+1,=2,n,。,设断线,前,前后气,温,温相同,，,，地线,比,比载不,变,变，相,应,应集度,为,为,p,，第,i,档水平,张,张力分,别,别为,T,0,、,T,i,，仿式,（,（92）得,地,地线张,力,力与档,距,距变化,量,量,l,i,之间的,关,关系为,（912）,在确定,l,n,+1,后，第,n,+1档,地,地线的,张,张力由,下,下式确,定,定,（913）,按上式,计,计算时,，,，应判,别,别,l,n,+1,之正负,。,。断线,档,档的档,距,距增大,，,，,l,n+,1,应为正,值,值。,（3）,求,求第,n,档地线的张,力,力,T,n,T,n,应为整个耐,张,张段中地线,张,张力最小的,，,，并小于断,线,线前的地线,张,张力,T,0,。,（4）第,n,档的档距变,化,化量,l,n,利用公式（912,）,），算得,l,n,（,l,i,，,i,=,n,、,n,1、2,、,、1）。,l,i,应为负值，,因,因为非断线,档,档的档距减,小,小。,（6）第,i,基杆塔的地,线,线张力差,（915,）,）,该式适用于,自,自第,n,1基开始,递,递减的杆塔,，,，式中第二,项,项为地线张,力,力差引起的,杆,杆顶挠度，,对,对某些类型,的,的杆塔（如,拔,拔梢杆）而,言,言，其值影,响,响甚大。,（914）,（5）非断线档的地线线夹位移与档距变化量的关系,（8）,第,i,档地线的张,力,力,（916,）,）,（9）返步,骤,骤（4）反,复,复进行计算,，,，直至0号,耐,耐张杆塔为,止,止，此时应,有,有,0,=0。,如果,0,0，则应,修,修正原假设,T,b,，重新计算,，,，直到满足,要,要求为止。,某110kV架空线路,，,，导线为LGJ95/20，某,耐,耐张段共有10档，无,高,高差，档距,基,基本相等为,l,r,=250m，在档距,l,7,内跨越级,通,通讯线，靠,输,输电线路档,距,距中央侧的,通,通讯线高7m，位于距6号杆40m处，如图,所,所示。直线,杆,杆塔悬点高14m，挠,度,度系数,B,=0.0003m/N,，,，悬垂串长,=,1.322m，重393N。在气,温,温+15,、,、无风时的,导,导线应力为,0,=66MPa，试核验,邻,邻档断线后,的,的交叉垂直,距,距离。,作 业 题,谢谢观看,/,欢迎下载,BY FAITH IMEANA VISIONOF GOOD ONE CHERISHES ANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHES ONE TOSEEKITS FULFILLMENTREGARDLESS OFOBSTACLES.BY FAITHI BYFAITH,