定位后的校验

一、导线悬挂点应力校验即导线悬挂点应力验算。 首先应当明确:导线应力是以最低点应力不超过相应控制应力（即允许应力）进行设计的。在杆塔定位后，对于大档距、大高差的档距，应进行导线悬挂点应力校验，因为这些情况导线悬挂点的应力可能比最低点的应力高得多。根据设计规程的规定，导线在悬挂点处的应力可较弧垂最低点应力高10% 。验算方法是：用求导线任一点应力的计算公式，求出导线应力最大的气象条件下悬挂点的应力是否小于1.1倍的最大使用应力比较来判定。设导线应力最大的气象条件下悬挂点(A或B点)的应力为，则应使成立。也可用工程设计手册绘制的通用曲线进行验算。在线路设计中，为了提高设计效率和保证设计质量，一般都预先制作一些常用的校验图表和曲线，以便在进行相关项目校验时查用。下面介绍一下悬挂点应力临界曲线的制作过程。设导线最低点应力为0，导线悬挂点最大应力为A或B，最低点到悬挂点水平距离为与。由临界条件:或。由悬链线曲线方程可得 = 则，由导线悬链曲线方程可得 ，根据几何关系，悬挂点高差h等于式中 g验算条件下导线的最大垂直比载；校验档的档距。按上式给出不同的值，即可计算相应的h值，将其绘制成悬挂点应力临界曲线，临界曲线的下方为安全区，上方为非安全区，如图5-12所示。图5-12导线悬挂点应力临界曲线总之，对高差较大和档距很大的杆塔，必须校验导线悬挂点的应力是否超过规定的允许值。 二、绝缘子选择与校验1绝缘子选择 310KV线路可选用瓷横担或针式绝缘子。耐张杆选用悬式绝缘子或悬式绝缘子与蝶式绝缘子组合使用。 35KV及以上电压线路一般选用悬式绝缘子。35KV直线杆塔也可用瓷横担。35KV及以上线路在选择悬垂绝缘子串每串绝缘子片数时，一般要考虑在运行电压下不发生湿污闪，在内过电压下不发生雨闪或把雨闪概率限制到合理的程度，同时不应少于规程规定的片数。直线杆塔每串绝缘子片数一般选为：35KV，2-3片；110KV，6-7片；220KV，12-13片等。耐张杆塔上耐张绝缘子串的片数应比直线杆塔上同型绝缘子多1片。在海拔1000m以上地区，每升高100m,绝缘子片数增加1%。在污染较严重的地区，也可采用合成悬式绝缘子。这种绝缘子以字母表示型式，以分式数据表示额定电压和额定机械破坏负荷。 2绝缘子机械强度的校验绝缘子机械强度用安全因数（原称安全系数）进行校验， 由下式表示: （5-19） 式中K安全因数，针式、蝶式正常运行取2.5；悬式绝缘子正常运行取2.0、断线时取1.3，瓷横担分别取3.0和2.0；T绝缘子机械强度值，对于瓷横担和针式绝缘子为其受弯破坏荷载，对于蝶式绝缘子为其破坏荷载；对于悬式绝缘子为其1h机电试验负荷；Tmax绝缘子最大荷载（N）。悬垂绝缘子串正常运行时：耐张绝缘子串或在断线时对于悬式绝缘子串 式中gmax最大比载N（mmm2）S导线截面（mm2）；最大比载下的垂直档距（m）；对于耐张绝缘子串为导线的最大运行应力（覆冰、大风或低温），对于悬垂绝缘子串为断线应力（Mpa）。此外，依据悬垂绝缘子串在某气象条件下承受最大垂直荷载（一般是覆冰情况），得到绝缘子串的允许垂直档距，然后将其换算为定位模板气象条件下的垂直档距值，最后可得悬垂绝缘子串机械强度临界曲线来进行校验。 三、耐张绝缘子串倒挂的校验耐张杆A的垂直档距，其中和分别为耐张杆A的右侧和左侧档距的垂直档距分量。假定耐张杆A低于右侧的杆位，即耐张杆A的导线悬挂点高度低于右侧相邻杆的悬挂点高度时，耐张杆的该侧档距的导线垂直档距分量为 式中各量均为耐张杆A的右侧档距的数据。若悬点高差h1过大，将使耐张杆A 的垂直档距分量为负值，这时该侧导线对耐张杆A的拉力具有倒拔力。当倒拔力大于一侧耐张绝缘子串的重量时，耐张绝缘子串将处于向上翘的状态，从而将引起绝缘子瓷裙积水污秽，降低绝缘强度，遇到这种情况为防积水，往往将耐张绝缘子串倒挂处理。在工程设计中，一般只在定位模板曲线上发现耐张杆某一侧的垂直档距分量为负值，才校验耐张绝缘子串是否倒挂。校验耐张绝缘子串是否倒挂既可以采用公式法也可以采用临界曲线法。判别耐张绝缘子串倒挂的临界条件，取年平均应力气象条件下（即年平均气温条件）。因为校验耐张绝缘子串是否倒挂，也是在最大弧垂定位模版的条件下进行的，故将年平均气温条件下垂直档距分量设为m状态，即最大弧垂定位模板条件下的垂直档距分量设为n状态，即由上两式可得导线在两种气象条件下垂直档距分量换算公式为（5-20）式中最大弧垂条件下导线应力和比载； 年平均气温条件下导线应力和比载；若取年平均运行应力气象条件下杆塔一侧导线的垂直荷载等于耐张绝缘子串的重量Gj，即，或 将代入式（5-20），可得定位条件下耐张绝缘子串倒挂临界垂直档距分量为 （5-21） 是在定位条件下，耐张绝缘子串处于倒挂临界状态时的垂直档距分量。令，代入式（5-21）得 （5-22） 依式（5-22），即可计算并绘制出一条耐张绝缘子串的倒拔临界曲线，如下图所示。校验方法是从断面图上量取耐张杆垂直档距分量的绝对值和档距，并将他们标在耐张绝缘子串倒挂临界曲线图上，如其交点落在曲线上方则绝缘子串应倒挂，反之应正挂。四、直线杆塔导线的倒拔校验 对相邻杆塔高差很大的直线杆，在最不利气象条件下，可能是杆塔一侧或两侧导线最低点位于档距之外处，导线的垂直档距出现负值，即，说明导线作用于杆塔的垂直荷载也变为负值，此时作用于杆塔上的垂直荷载是方向向上的倒拔力。 一般用最低温度作为杆塔倒拔的校验条件。在该条件下杆塔不倒拔，便不会出现倒拔现象。校验方法如下： 校验方法包括“冷板”校验法(本章第二节已介绍)和临界曲线法，下面介绍临界曲线法。导线倒拔临界曲线及倒拔校验:设m状态为校验模板状态，即最小弧垂状态（最低温度）：n状态为定位模版状态，即最大弧垂状态。则m状态时垂直档距为n状态时的垂直档距为由以上两式可得两种不同气象条件的导线垂直档距换算式为（523）当0时，导线对杆塔产生倒拔力，因此导线处于倒拔的临界状态是，就此结论代入式（523） ，可得（524）对于某一耐张段的代表档距而言，其导线的gm、m、gn、n均为已知数，以为横坐标、为纵坐标可绘制出杆塔倒拔临界曲线，如图5-13所示。图中临界曲线上半部分为不倒拔区，下半部分为倒拔区。图5-13导线临界曲线(1)根据被校验杆塔所处的耐张段的代表档距选取一条临界曲线，该曲线的上方区域为安全区，曲线下方为非安全区(倒拔区)。(2)将被校验杆塔的水平档距和垂直档距标在校验曲线平面上，若该点落在安全区，则表示导线不倒拔，若该点落在非安全区，则表示导线倒拔，若落在临界曲线上，则表示临近状态。(3)若该点落在倒拔区时，设该点到临界曲线的垂直距离为，则最低温度时导线的倒拔力为 （525） 式中导线倒拔力或者为抵抗倒拔力而安装的重锤的重量；导线的截面； gn导线最大弧垂时的比载。在倒拔的情况下，当导线的倒拔力较大时，直线杆塔绝缘子串会被导线提升起来或针式绝缘子瓷件被拉脱；同时使相邻杆塔的垂直档距增加，荷载增加。此时，需要安装重锤以平衡倒拔力。所需要安装的重锤过重，杆塔不允许时，可调整杆位或将直线杆塔改为耐张杆塔。当架设线路经过山区或丘陵地段时，应注意杆塔的倒拔校验。 五、摇摆角校验当导线和绝缘子串受风压作用时，悬垂绝缘子串将发生摇摆，其偏斜的角度称为摇摆角，如图5-14所示。 图5-14最大允许摇摆角 1.最大摇摆角的确定当已知直线杆塔的头部尺寸和绝缘子串的长度时，可按一定的比例尺，用正面间隙圆图来检查空气间隙。若要确定导线最大允许摇摆角，根据绝缘配合的原则，间隙圆图与杆塔构件只能相切不能相交，有时还应留出间隙裕度，在正常大风、内过电压、外过电压三种情况下的带电部分与杆塔构件的最小空气间隙有不同的规定值，见本章第一节表5-2所示。根据表5-2用作图法求出不同情况下的最大允许摇摆角，如图5-14所示。(1)正常大风情况下最大允许摇摆角的确定此时最大允许摇摆角应满足靠近横担的第一片绝缘子不得碰到横担的要求。(5-26)式中R1正常大风时最小空气间隙；间隙裕度；绝缘子串长度。(2)内过电压下最大允许摇摆角的确定 则（5-27）式中R2内过电压时的最小空气间隙； d电杆直径； L横担长度； B2内过电压时最大水平偏移。 （3）外过电压下最大允许摇摆角的确定则（5-28）R3外过电压时的最小空气间隙；B3外过电压时最大水平偏移。2.摇摆角校验绝缘子串受力如下图所示，设绝缘子查串的自重和其风压集中在绝缘子串中央/2处。 悬垂绝缘子串在横线路方向的风偏摇摆角用下式计算，即前述式（5-1）。在选定杆塔后，根据塔头尺寸、绝缘子串长度和最小空气间隙及其他条件可以确定最大允许的摇摆角，其校验原则是：实际运行中产生的摇摆角应小于允许摇摆角。即 （5-29） 式中实际摇摆角； 允许摇摆角。 在工程设计中，杆塔及塔头尺寸确定后往往采用摇摆角临界曲线进行校验。令运行中的最大摇摆角等于最大允许摇摆角y，代入式（5-1）得m 状态下垂直档距为： （5-30） 把m状态下的垂直档距，换算为定位模板n状态下的垂直档距为（5-31） 式中gn，n最大弧垂模板条件下的导线比载和应力； g1，mm状态下校验条件下的导线比载和应力； 定位条件下的垂直档距； 定位条件下的水平档距。 上式即为定位条件下的绝缘子串摇摆角临界曲线计算式。当已知运行电压（最大风情况）、内过电压、外过电压情况的绝缘子串最大允许摇摆角后，将不同的角和代入式（5-31）中就可以求出三条斜率不同、截距不同的直线。三条直线相交后的上包线叫做摇摆角临界曲线，如图5-15所示。曲线的上方为安全区，下方为非安全区，校验杆塔绝缘子串摇摆角的方法是：从杆塔排定的断面图上量出被校验杆塔的垂直档距和水平档距，然后把两者标在临界曲线图上，其交点落在曲线上部则摇摆角合格，否则不合格。图5-15绝缘子串摇摆角临界曲线 六、杆塔基础校验杆塔基础是关系到架空线路机械稳固和安全运行的重要构件。在线路杆塔逐步规范化、标准化的情况下，基础的设计是线路设计人员遇到的重要课题。杆塔基础设计内容包括：选型与定型，确定基础埋深，确定基础断面尺寸，进行结构计算，最后进行验算。验算包括基础稳定性验算和基础强度验算。所谓杆塔基础是指筑在土壤里的杆塔地下部分的总体。杆塔必须有稳定的基础，以防杆塔上拔、下沉和倾倒，确保架空线路安全、可靠的运行。杆塔基础包括有电杆基础和铁塔基础。电杆基础的组成部件有底盘、卡盘和拉线盘。铁塔基础有以下几种类型：混凝土和钢筋混凝土普通浇制基础、预制钢筋混凝土基础、金属基础和灌注式桩基础等。按基础的变力情况，杆塔基础可分为两类：(1)上拔、下压式基础。该类基础主要承受的荷载为上拔力或下降力，并兼受较小的水平力，如带拉线的电杆基础和分开式铁塔基础则属于此类。(2)倾覆类基础。该类基础主要承受倾覆力矩，如无拉线电杆基础、整体式铁塔基础和宽身铁塔的联合基础皆属于此类。杆塔基础可能承受下压力、上拔力及倾覆力三种荷载。我们仅就杆塔基础稳定性校验内容作一简要说明，详细内容及相关计算可参见教材介绍。1.基础上拔校验受上拔力的基础，如阶梯式分开基础、拉线盘等，一般采用开挖基础施工，因基础周围土壤受到破坏，所以计算土抗力时不考虑摩擦阻力，只计算基础本身自重及上拔倒截四棱土锥台的重量(图略)，以抵抗上拔力。基础上拔力由基础自重和基础底板上的土重来平衡。基础上拔校验对象常为拉线盘，拉线盘埋入土中，有平放和斜放两种。校验基础上拔稳定的方法常用土重法，即通过计算拉线盘的极限抗拔力与上拔力的平衡来校验基础上拔稳定。(其中要考虑一定的安全系数)。2.基础下压校验受下压力的基础有两种：一种是经常受下压的基础，如转角杆塔内角侧基础和带拉线的直线型及拉长型杆塔基础；另一种是承受反复荷载，既有时基础受倒拔，有时受下压，如无拉线直线型杆塔。底盘常作为水泥杆承受基础，由于水泥杆坐在预制的底盘上，杆塔与底盘间无连接，在结构上称他为“简支”，所以在计算上它不承受水平力和弯矩，而是按中心受压基础计算。校验时，主要是计算底盘底面压应力，然后将其与天然地基许可耐压力进行比较，若小于天然地基许可耐压力则校验合格。3.基础倾覆校验电杆的倾覆计算中是假定土壤达到了一个极限平衡状态，即依靠电杆两侧面的被动土压力达到平衡。当电杆的基础受到外力矩作用时，电杆倾覆，从而引起侧面土对基础侧壁的被动压力（为被动土压力的合力），形成对基础抵抗倾覆力矩（基底摩擦阻力忽略不计）。对于无拉线单杆，基础的倾覆力矩为全部水平力对地面的弯矩之和。对基础倾覆稳验算，需要计算基础的极限倾覆力矩、抗倾覆力及卡盘尺寸等数据，当电杆基础本身所受土壤的极限抗倾覆力不足以抵抗外部倾覆力时，须加卡盘以增强之。另外杆塔定位后的校验还包括交叉跨越校验、导线悬垂角校验等。 本章结束语这一章主要是讨论杆塔荷载与杆塔定位后的各项校验问题。通过以上介绍，我们应当搞清楚以下三个方面的问题:其一是为什么要进行某项校验(原因)；其二是进行该项校验应采用什么气象条件或其它条件(条件)；其三是进行校验时使用的验算方法(方法)。在所介绍的校验项目中，重点是档距中央导地、线的线间距离校验，难点是杆塔基础校验。