第五章导线和避雷线的弧垂和应力.pptx

第第5 5章章 导线和避雷线的弧垂和应力导线和避雷线的弧垂和应力悬链线悬链线导线的重力系沿线长均匀分布斜抛物线斜抛物线导线的重力沿两悬挂点的连线均匀分布平抛物线平抛物线导线的重力沿两悬挂点间的水平线均匀分布5.15.1概述概述5.1.1 5.1.1 相关概念相关概念1.1.挡距挡距 l l相邻杆塔导线悬挂点之间的水平距离2.2.弧垂弧垂(弛度弛度)导线悬挂曲线上任一点至两悬点连线的铅垂距离，称为该点弧垂，常用fx表示3.3.导线应力导线应力0 0导线单位横截面上的内力。导线对地面或对被跨越设施的最小距离，一般是指导线最低点到地面的最小允许距离,h。5.限距限距(安全距离安全距离)：4.4.最大允许应力和最大使用应力最大允许应力和最大使用应力由此可知，当由此可知，当由此可知，当由此可知，当 K=2.5 K=2.5 K=2.5 K=2.5 时，有时，有时，有时，有 m=m m=m m=m m=m，导，导，导，导线按正常应力架设；当线按正常应力架设；当线按正常应力架设；当线按正常应力架设；当 K 2.5 K 2.5 K 2.5 K 2.5 时，则时，则时，则时，则m m m m d=3.0m,满足要求5.4.25.4.2小高差挡距导线悬点应力的计算小高差挡距导线悬点应力的计算悬点不等高时，悬点应力分别为将fA=yA,fb=yB 的计算公式代入上式5.4.35.4.3小高差挡距导线的线长计算小高差挡距导线的线长计算 由悬点等高的线长计算公式，得出悬点A和B的等效挡距线长，悬点不等高时导线的线长为5.5 5.5 导线的状态方程式导线的状态方程式 导线气象条件变化，导线上作用的荷载或环境温度发生变化时，导线线长会随之发生变化，进而引起导线的应力、弧垂发生相应的变化。这种导线应力随气象条件变化的规律的数学表达式叫做状态方程式。5.5.1 5.5.1 孤立挡的状态方程式孤立挡的状态方程式 引起导线线长变化的主要因素有两个，其一是由于气温的改变，导线由于热胀冷缩引起线长的变化;另一因素是由于荷载变化，导线发生弹性变形而引起线长的变化。应力的变化n状态气温的变化导线挡距导线挡距l lm状态气温tm 比载gm 应力m 应力的变化 n状态气温tn 比载gn 应力nm和n两种气象条件下的导线线长表达式 上式为导线在孤立挡距中的状态方程式。当已知一种气象条件时导线应力为m，求另一种气象条件时的应力n 求解方法一般用试凑法和计算机叠代法求解。5.5.2 连续挡耐张段的代表挡及状态方程式连续挡耐张段的代表挡及状态方程式 一般情况下，耐张段中各挡导线在一种气象条件下的水平张力(水平应力)总是相等或基本相等的。这个相等的水平应力称为该耐张段内导线的代表应力，其值是用耐张段内的所谓“代表挡距”代人状态方程式求得 5.6 5.6 临界挡距临界挡距5.6.1 5.6.1 控制条件控制条件 在线路运行中，导线应力随气象条件和大小而变化。任何气象条件下的应力都不超过最大使用应力，必须使架空线在长期运行中可能出现的最大应力等于最大使用应力。因此，需要找出出现最大应力时的气象条件，该气象条件叫控制气象条件，与之对应的导线的最大使用应力叫控制应力。可能成为控制条件的气象条件有如下四种:(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、一5C;(4)年平均气温、无风、无冰出现最大应力年平均运行应力5.6.25.6.2临界挡距临界挡距 以上四种控制条件，并不是在所有的挡距范围内都是控制条件，各控制条件可能在不同的挡距范围内起控制作用，而在某一挡距下可能某两个控制条件同时起控制作用，超过此挡距时是一个条件控制，而小于此挡距时是另一个条件控制。这样的挡距称为该两个控制条件的临界挡距。利用导线的状态方程式可推得临界挡距的计算式为当控制应力相等时，5.6.35.6.3有效临界挡距的判别有效临界挡距的判别 真正有意义的临界挡距最多三个。这样的临界挡距称之为有效临界挡距。临界挡距的计算值有六个，而有效临界挡距最多只有三个，因此必须进行判别，以确定有效临界挡距，进而确定控制条件及其控制代表挡距范围。具体方法如下：1.1.按照按照g/g/值的大小排列四种可能控制条件的次序值的大小排列四种可能控制条件的次序 对四种控制条件分别计算g/值，并由小到大分别给予A,B,C,D的编号。2.2.将临界挡距列表将临界挡距列表3.3.判别判别A,B,CA,B,C栏的有效临界档距栏的有效临界档距（1）从A栏确定有效临界挡距，有零或虚数则舍弃该栏；若无零或虚数，则选最小的一个做为有效临界挡距 (2)对所选得的第一个有效临界挡距下标中后一个字母所代表的栏进行判别（3）根据上述原则，依次类推，直至判别到最后一栏(4)在有效临界挡距的判别过程中，如在A,B,C三栏中均有零或虚数，则没有有效临界挡距，此时所有可能的代表挡距，其导线应力均受D条件控制。当代表挡距lDLAB时，导线应力受A控制条件控制，当代表挡距lAB lDlBD时，导线应力受B控制条件控制;当代表挡距LDlBD。时，导线应力受D控制条件控制。例例5 5一一2 2 某架空线路导线采用LGJ-120/20，通过IV类典型气象区，试计算临界挡距，并确定控制条件。解解:由附表1-3查得，LGJ-120/20导线的计算拉断力T TP P =41000N=41000N，计算截面A=134.49mmA=134.49mm2 2，所以导线的综合瞬时破坏应力p p=41000/134.49=304.855N/mm=41000/134.49=304.855N/mm2 2,LGJ 120/20导线的铝钢结构比为26/7，由附表1-4查得，弹性系数E=76000N/mmE=76000N/mm2 2，热膨胀系数=18.9 X=18.9 X 1010-6-6/C/C，=1/E=13.2 X 10=1/E=13.2 X 10-6-6 mm mm2 2/N/N，由表2-5查得IV气象区最低气温最低气温-20C-20C，年平均气温，年平均气温10C10C，最大风，最大风速和覆冰温度取速和覆冰温度取-5C-5C。1.1.计算控制应力，取安全系数计算控制应力，取安全系数K=2.5K=2.5，最大使用应力，最大使用应力在平均气温时，控制应力为平均运行应力的上限2.2.可能控制条件列表可能控制条件列表3.3.计算临界档距计算临界档距4.4.确定控制条件确定控制条件当当l lD D725.007m725.007m，控制条件为年平均气温，控制应力76.214N/mm2;当当l lD D 725.007m725.007m，控制条件为最大覆冰，控制应力121.942N/mm2。5.85.8避雷线最大使用应力的确定避雷线最大使用应力的确定5.8.1 5.8.1 避雷线最大使用应力的选择原则避雷线最大使用应力的选择原则 (2)为了防止雷击挡距中央反击导线，在15无风气象条件（大气过电压）下，导线与避雷线在挡距中央的距离应满足以下要求 (1)对边导线的保护角应满足防雷的要求，一般为20-30，山区一般为25，所以避雷线的弧垂小于导线的弧垂。（3）从机械强度方面考虑，避雷线的设计安全系数应大于导线的安全系数（4）防振要求：避雷线的平均运行应力不应超过破坏强度的25%（5）送电线路所经地段地势起伏较大时，需要验算悬点应力。5.8.25.8.2避雷线最大使用应力的选择方法避雷线最大使用应力的选择方法导线与避雷线间的垂直距离5.95.9导线安装曲线导线安装曲线5.9.15.9.1导线的安装曲线导线的安装曲线 安装曲线就是以挡距为横坐标，以弧垂曲线和张力为纵坐标，利用导线的状态方程式，计算出各种可能的安装气象条件下，不同挡距时的弧垂和张力。当电线架设在杆塔上时，就受一定的拉力。在此拉力作用下，除各股单线互相滑动、挤压使线股绞合后更紧而产生永久伸长外，还产生塑性伸长和蠕变伸长，统称为塑蠕伸长，简称初伸长初伸长。在线路运行中，由于这种初伸长逐渐放出而增加了档内线长，引起弧垂增大（应力减小），致使导线对地及其他跨越物的安全距离减小，所以在架线施工中必须考虑初伸长的补偿。5.9.25.9.2导线的初伸长导线的初伸长初伸长补偿方法恒定降温法：恒定降温法：线路设计规程规定，导线和避雷线的塑性伸长对弧垂的影响，一般用降温法补偿，镀锌钢绞线可采用降低温度10；钢芯铝绞线可采用下表所列值。5 5、导线、避雷线初伸长的弥补方法、导线、避雷线初伸长的弥补方法5.9.35.9.3施工紧线时的观测弧垂施工紧线时的观测弧垂 在连续挡的施工紧线时，从一个耐张段中选出一个或几个观测挡进行弧垂观测。为了使一个耐张段的各挡弧垂都能满足要求，弧弧垂观测挡应力求符合两个条件:即挡距较大及悬挂点高度差较小的挡习题习题5-125-12有一悬点等高悬点等高挡距，l=360m，导线自重比载g1=34.038X10-3N/(mmm2），最高气温时导线应力为=67.3N/mm2，试计算:(1)挡距中点弧垂;（2)距杆塔100m处的弧垂;（3)悬点应力;(4)挡中导线的长度。解：解：(1)(1)根据公式5-10，中点弧垂=34.0381010-3-33603602 2/（867.3867.3）=8.2m=8.2m(2)(2)离悬点100m处的弧垂，由于是等高挡距，所以离两悬点各100m处弧垂相等，由公式（由公式（5-115-11）=34.03810-3100260/（267.3）=6.6m(3)(3)悬点应力，由公式（悬点应力，由公式（5-135-13）=67.3+34.03810-38.2=67.6（4 4）线长，由公式（）线长，由公式（5-145-14）=360+88.22/（3360）=360.5m解：(1)f f100100=g1lalb/(2x66)=34.038 10-3100 200/132=5.16md=62-(62-53)/300 x100-49-f100=4.84m4m满足要求。满足要求。(2)应力和气温成反比，应力和弧垂成反比，可知在平均运行应力为66N/mm2时的气温高于15C,弧垂在平均运行应力为66N/mm2时达到最大弧垂，所以要验算平均运行应力时的安全距离f f 15 15 =62-49-3-5=5m 5/fmax=66/81.6 fmax=81.65/66=6.2md=62-49-3-6.2=3.84m,不满足要求。不满足要求。