第三章 气候条件变化时架空线计算.ppt

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,*,三章 气象条件变化时架空线计算,气象条件变化时架空线计算,（均匀荷载孤立档距导线力学应用计算）,第一节 导线的状态方程,导线内的应力随气象条件的变化规律可用导线状态方程来描述。,一、（悬挂点等高时）导线的状态方程,设档距为,l,，在,m,条件下的气温为,tm,架空线的比载为,g,m,，最低点应力为,m,现变到,n,气象条件即气温为,tn,，比载为,g,n,时应力为,n,。,当,m,气象条件变为,n,气象条件时，,由于温度的变化,t=,tn,-tm,使导线热胀冷缩，线长由,Lm,变为,Lt,；,由于应力的变化,=,n,-,m,，使导线弹性变形，线长由,Lt,变为,Ln,公式,Lt=1+a,（,tn,-tm,）,Lm,Ln,=1+1/E,（,n-m,）,Lt (3-1),经变换后隐去,Lt,值，可得,:,Ln,=Lm 1+a,（,tn,-tm,）,+1/E,（,n-m,）,(3-2),在一点条件下，线长,L,与,最低点应力,之间存在,Lm=l+gl/24,的关系，所以对应于两种条件,m,和,n,的导线长度分别为：（等高悬挂点）,Lm=l+gml/24m (3-3),Ln,=l+gnl/24n (3-4),不等高悬挂点,2-48,在一般情况下，,Lml,经整理后可得：,n,-E g,n,l/,（,24,n,）,=,m,-E g,m,l/,（,24,m,）,-,aE,（,t,n,-t,m,）,(3-5),（不等高悬挂点）,n,-,（,E g,n,lcos,）,/,（,24,n,）,=,m,-,（,E g,m,lcos,）,/,（,24,m,）,-,E,(,t,n,-t,m,),cos,-,导线温度线膨胀系数,-,t,m,、,g,m-,-,t,n,、,g,n,-,E-,n,、,m,-t,m,、,g,m,时，档内导线最低点应力,MPa,通常，令,A=E g,m,l/24,m,-,m,+,aE,（,t,n,-t,m,）,(3-6),B=E g,n,l/24 (3-7),则,n,（,n,+A,）,=B (3-8),该公式常用一元三次方程的解法,牛顿迭代法,（,k+1,）,=,(k,),-,(k,),+,A,(k,）,2,+B/,（,3,(k),+2A,(k),）,(3-9),二、连续档距的,代表档距,及状态方程,式,(3-5),是按悬挂点等高是的一个孤立档距推得的，实际工程中有不同的连续档距，其高度不完全相等。可将连续档距用一个等价孤立档距代表,-,代表档距,Lr,=(l,1,+l,2,+l,3,+,l,n,)/(l,1,+l,2,+l,3,+,l,n,)=,l,i,/l,i,(3-10),则得 耐张段连续档的状态方程,n,-E g,n,l,r,/24,n,=,m,-E g,m,l,r,/24,m,-aE,（,t,n,-t,m,）,(3-11),不考虑高差 类似,3-5,补充题,4,完成以下表格：,第二节 临界档距及控制气象条件的判断,某种气象条件下，架空导线应力达到最大，这一气象条件这一叫控制气象条件。此最大应力叫控制应力。,架空线设计中，必须找到其控制气象条件，保证其最大应力（控制应力）允许使用应力（许用应力），从而保证其他气象条件下架空导线应力均允许使用应力（许用应力）,一般情况下，可能成为控制条件的气象条件有四种：,（,1,）、最低气温、无风、无冰；,（,2,）、最大风速、无冰、相应的气温；,(3),、覆冰、相应风速、,-5C,；,（,4,）、年平均气温、无风、无冰；,前三种情况，可能出现最大应力，一般设定 控制应力,=,导线的允许应力，（也叫最大使用应力。）,最后一种条件，导线要求有耐振能力，要求导线的应力不得大于“年平均运行应力上限”，,规程规定，导线年平均运行应力上限,=,其瞬时破坏应力的,25%,，即控制应力,=25%p,。,【,在一点的档距范围内，究竟哪种条件为控制气象条件，可通过有效临界档距的判断来确定。,】,一、导线的允许控制应力,导线最低点的最大使用应力（允许控制应力）公式,m,=,p,/K (3-16),二、临界档距及判别控制条件的原则,1,、控制条件的判别,设控制条件为,m,，,gm.tm.,控制应力,km,为已知,利用状态方程（,3-5,），可得另一状态,n,下比载为,gn,、气温为,tn,时的应力,n,n,n,+(E gml)/(24km)-km-,aEtm,+,aEtn,=(E gnl)/24 (3-17),把四种情况分别代人式，可求出不同的,n,，其中最小的值对应的气象条件才是真正的控制条件。,设,Fm(l,)=(E gml)/(24km)-(km-,aEtm,)(3-18),哪个,Fm(l,),最大，求得的,n,值就最小，所以该式叫控制条件判别式。,Fm(l,),的特点：,1,）、与,l,是抛物线关系，且抛物线对称于纵坐标轴,F(l,),。,2,）、当,l=0,时，的初始值为负值。,Fm(l,)=-(,km,-,aEtm,),3,）、抛物线斜率为,dFm(l,)/dl=El/12(gm/km),2,、临界档距,（,1,）、临界档距的含义,(,图,3-1,）,（,2,）、临界档距的计算公式,(,式,3-23),设,i,状态的参数为：比载,gi,、气温,ti,、导线的控制应力,ki,、相应的控制条件判别式为：,Fi(l,)=(E g,i,l)/(24,ki,)-(,ki,-,aE,t,i,),设,j,状态的参数为：比载,gj,、气温,tj,、导线的控制应力,kj,、相应的控制条件判别式为：,Fj(l,)=(E g,j,l)/(24,kj,)-(,kj,-,aE,t,j,),两个判别式的交点,p,所对应的档距就是临界档距。,令,Fi(l,)=,Fj(l,),，则两条件的临界档距为,Li=24(,ki,-,kj,)+,aE(t,i,-t,j,)/E(g,i,/,ki,)-(g,j,/,kj,),（,3-23,）,公式中,ki,、,kj,可能控制条件所对应的控制应力，,MPa,;,gi,、,gj,可能控制条件的比载,N/m.mm;,ti,、,tj,可能控制条件的气温，；,a,、,E ,导线温度线膨胀系数,1/C,导线的弹性系数，,MPa,;,l ,临界档距，,m,。,3,、判别控制条件的原则（表,3-1,中）,根据（,3-23,）计算出来的临界档距，有四种情况：,（,1,）、假设,Ll0,，如果初始值,Fi(o,)Fj(0),则,(,ki-kj,)+aE(ti-tj)0,，,必然有,(,gi/ki,)(,gj/kj,),即,Fi(l,),曲线斜率上升的快。,当,lli,时，,Fi(l,),Fj(l),i,条件为控制条件；,当,lli,时，,Fi(l,),Fj(l),j,条件为控制条件；,当,l=,li,时，两种条件均为控制条件；,（,2,）、假设,Ll,=0,，则初始值,Fi(o,)=Fj(0),，由于,(,gi/ki,)(,gj/kj,),，所以,Fi(l,),Fj(l,),，,i,条件为控制条件；,（,3,）、假设,L,l,=,，则,(,gi/ki,)=(,gj/kj,),且初始值,Fi(o)Fj(0),，,i,条件为控制条件。,初始值,Fi(o,)Fj(0),，,(,kj,-,aEtj,)(,kj,-,aEtj,),，则,(,k,-,aEt,),值小的为控制条件,。,（,4,）、假设,L,l,0,，如果初始值,Fi(o,)Fj(0),则,(,ki-kj,)+aE(ti-tj)0,，,(,gi/ki,)(,gj/kj,),所以,(,g/k,),较大的条件即,i,条件为控制条件；,三、临界档距的计算,1,、按照,(,g/k,),值的由小到大，给出,A,、,B,、,C,、,D,编号（表,3-3,）,诺两种气象条件,g/k,=,，计算,(,k,-a Et),，取小,2,、将可能的临界档距列表,A,、,B,、,C,栏 图,3-2,3,、有效临界档距的判定,a.,零 或 虚数 舍去,b.A,栏开始，诺,0,，取最小为该栏有效临界档距,c.,隔越,第三节 导线机械特性曲线,(,应力弧垂曲线,),横坐标为档距，纵坐标为应力和弧垂绘制成 各种气象条件 的档距与应力、弧垂曲线，就是导线的,应力弧垂曲线,或称机械特性曲线。,第四节 导线安装曲线,定义：以横坐标为档距、以纵坐标为弧垂和应力，利用导线的状态方程式，将不同档距、,不同气温,时的弧垂和应力绘成曲线。该曲线供施工安装导线使用，并作为线路运行的技术档案资料。,只绘弧垂曲线，条件无冰、无风,弧垂,二、施工紧线时的观测弧垂,1,、观测档的选择,弧垂观测档应力符合的两个条件：档距较大及悬挂点高度差较小的档。,（,1,）、当连续档在,6,档时，靠近中间选择一大档距作为观测档。,（,2,）、当连续档在,7-15,档时，靠近两端选择一大档距作为观测档。,（,3,）、当连续档在,15,档以上时，应在两端及中间附近各选选一大档距作为观测档,2,、观测档的弧垂计算,f=,fr(l/lr,),f-,观测档的弧垂，,fr,-,代表档的弧垂,l-,观测档长度,lr,-,代表档距,三、导线的初伸长处理,1,、初伸长及其影响,什么是初伸长？,危害,-,弧垂永久性增大,初伸长与导线的张力的大小和作业时间的长短有关。初伸长增加了档距内的导线长度，从而使弧垂永久性增大。故在进行新线架设施工时，必须对架空线预作,补偿,或,实行预拉。,2,、初伸长的补偿,补偿方法：,（,1,）、,减小弧垂法,在架线时适当地减小导线弧垂（增加架线应力），待初伸长在运行中被拉出后，所增加的弧垂恰恰等于架线减小的弧垂，从而达到设计弧垂。,公式：,用状态方程式计算的架线应力,j,相应地增大了，因而架线的弧垂,fj,相应减小了，恰好抵偿线路运行后由初伸长所造成的弧垂增大。,（,2,）、,降温法,这是目前广泛使用的方法。即将紧线时的气温降低一定的温度，然后按降低后的温度，从安装曲线查得代表档距的弧垂再按（,3-24,）计算出紧线时,观测档距的弧垂,。,公式：,3-27,第五节 最大弧垂的计算及判断,最大弧垂可能在,最高气温,时或,最大垂直比载时,出现。,直观的方法是将两种情况下的弧垂分别计算出来加以比较。,简便方法是，先,判断出现最大弧垂的气象条件，然后计算出此气象条件下的弧垂,，即为最大弧垂。判断出现最大弧垂的气象条件的方法：,一、临界温度法,二、临界比载法,三、举例：,