導(dǎo)線的機(jī)械計(jì)算-導(dǎo)線弧垂和應(yīng)力計(jì)算

配電線路基礎(chǔ)第二章導(dǎo)線的機(jī)械計(jì)算§2-1導(dǎo)線計(jì)算的氣象條件

§2-2導(dǎo)線的機(jī)械物理特性

§2-3導(dǎo)線的比載§2-4導(dǎo)線的檔距§2-5導(dǎo)線弧垂和應(yīng)力計(jì)算

習(xí)題/教學(xué)視頻教學(xué)目的掌握弧垂、導(dǎo)線應(yīng)力概念及其關(guān)系了解導(dǎo)線的狀態(tài)方程式了解導(dǎo)線的安裝曲線及應(yīng)用教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)方法講述法弧垂、導(dǎo)線應(yīng)力之間關(guān)系導(dǎo)線的狀態(tài)方程式導(dǎo)線的安裝曲線及應(yīng)用一、概述1、弧垂：導(dǎo)線懸掛曲線上任一點(diǎn)至兩懸點(diǎn)連線的鉛垂距離，稱為該點(diǎn)弧垂，常用fx表示。2、導(dǎo)線應(yīng)力(

) 導(dǎo)線單位橫截面上的內(nèi)力。一檔導(dǎo)線中各點(diǎn)應(yīng)力是不相等的，導(dǎo)線上某點(diǎn)應(yīng)力的方向與導(dǎo)線懸掛曲線上該點(diǎn)的切線方向相同，因此，一檔導(dǎo)線中其導(dǎo)線最低點(diǎn)應(yīng)力的方向是水平的。在導(dǎo)線應(yīng)力、弧垂分析中，除特別指明者外，導(dǎo)線的應(yīng)力都指檔中導(dǎo)線最低點(diǎn)的水平應(yīng)力，常用表示3、最大允許應(yīng)力和最大使用應(yīng)力

導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度允許的最大應(yīng)力稱為最大允許應(yīng)力，用

表示。架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，導(dǎo)線和避雷線的設(shè)計(jì)安全系數(shù)不應(yīng)小于2.5。所以，導(dǎo)線的最大允許應(yīng)力為

4、弧垂和應(yīng)力的關(guān)系懸掛于兩基桿塔之間的一檔導(dǎo)線，弧垂越大，則導(dǎo)線的應(yīng)力越小，使安全系數(shù)增加;反之，弧垂越小，應(yīng)力越大，機(jī)械安全性降低。因此，從導(dǎo)線強(qiáng)度安全角度考慮，應(yīng)加大導(dǎo)線弧垂，從而減小應(yīng)力，以提高安全系數(shù)。但是，若片面強(qiáng)調(diào)增大弧垂，則為保證帶電導(dǎo)線的對(duì)地安全距離，在檔距相同的條件下，必須增加桿高，或在相同桿高條件下縮小檔距，結(jié)果使線路基建投資成倍增加。同時(shí)，在線間距離不變的條件下，增大弧垂也就增加了運(yùn)行中發(fā)生混線事故的機(jī)會(huì)。因此，在設(shè)計(jì)架空線路時(shí)，使導(dǎo)線在機(jī)械強(qiáng)度允許的范圍內(nèi).盡量減小弧垂，從而最大限度地利用導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度，又降低桿塔高度，做到經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行安全。5、避雷線的應(yīng)力和弧垂計(jì)算方法，除最大使用應(yīng)力計(jì)算中的最小安全系數(shù)與導(dǎo)線有不同外，基本與導(dǎo)線相同。故導(dǎo)線的各種計(jì)算，同樣適用于避雷線計(jì)算。以后，除特別說明，導(dǎo)線的基本計(jì)算泛指導(dǎo)線和避雷線的基本計(jì)算。二、導(dǎo)線的狀態(tài)方程式懸掛于兩懸點(diǎn)間的一檔導(dǎo)線，當(dāng)氣象條件發(fā)生變化，即導(dǎo)線上作用的荷載或環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)線線長(zhǎng)會(huì)隨之發(fā)生變化，進(jìn)而引起導(dǎo)線的應(yīng)力、弧垂發(fā)生相應(yīng)的變化。為保證導(dǎo)線在施工與運(yùn)行中的安全可靠性，就必須掌握這種導(dǎo)線應(yīng)力隨氣象條件變化的規(guī)律。導(dǎo)線的狀態(tài)方程式就是反映這一規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。在已知一種氣象條件及應(yīng)力時(shí)，應(yīng)用狀態(tài)方程式就可求出另一種氣象條件下的應(yīng)力。三、導(dǎo)線的安裝曲線安裝曲線就是以橫坐標(biāo)為檔距，以縱坐標(biāo)為弧垂曲線和張力，利用導(dǎo)線的狀態(tài)方程式，計(jì)算出各種可能的安裝氣象條件下，不同檔距時(shí)的弧垂和張力，并將其繪成的曲線。該曲線供施工安裝導(dǎo)線使用，并作為線路運(yùn)行的技術(shù)檔案資料。導(dǎo)線和避雷線的架線安裝，是在不同氣溫下進(jìn)行的。施工前緊線時(shí)要用事前做好的安裝曲線，查出各種施工氣溫下的弧垂，以確定架空線的松緊程度，使其在運(yùn)行中任何氣象條件下的應(yīng)力都不超過最大使用應(yīng)力，且滿足耐振條件，使導(dǎo)線任何點(diǎn)對(duì)地面及被跨越物之間的距離符合設(shè)計(jì)要求，保證運(yùn)行的安全。導(dǎo)線安裝曲線通常繪制張力和弧垂兩種曲線。安裝曲線的計(jì)算方法與機(jī)械特性曲線計(jì)算相同。只是其氣象條件為無冰無風(fēng)情況，溫度變化范圍為最高氣溫到最低氣溫，其間隔可取5℃

(或10℃),檔距的變化導(dǎo)線的張力和應(yīng)力之間的關(guān)系為：四、導(dǎo)線安裝曲線的應(yīng)用（一）導(dǎo)線的初伸長(zhǎng)1、初伸長(zhǎng)及其影響 安裝曲線在使用時(shí)，首先應(yīng)注意曲線繪制時(shí)是否已考慮初伸長(zhǎng)的影響。 在安裝曲線的計(jì)算過程中，其應(yīng)力是通過狀態(tài)方程求出的，而狀態(tài)方程中只考慮了導(dǎo)線的彈性變形，實(shí)際上金屬紋線不是完全彈性體，因此，在張力的作用下除產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)外，還將產(chǎn)生塑形伸長(zhǎng)和蠕變伸長(zhǎng)，稱為塑蠕伸長(zhǎng)。塑蠕伸長(zhǎng)使導(dǎo)線、避雷線產(chǎn)生永久變形，即拉力除去后這兩部分伸長(zhǎng)仍不消失，在工程上稱之為“初伸長(zhǎng)”。初伸長(zhǎng)與作用于導(dǎo)線的張力的大小和作用時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。在運(yùn)行過程中隨著導(dǎo)線張力的變化和時(shí)間的推移，這種初伸長(zhǎng)被逐漸釋放出來，最終在5^-10年后趨于一穩(wěn)定值。導(dǎo)線的初伸長(zhǎng)增加了檔距內(nèi)導(dǎo)線長(zhǎng)度，從而使弧垂產(chǎn)生了永久性增大，結(jié)果使導(dǎo)線對(duì)地和被跨越物的接近距離減小，危及線路的安全運(yùn)行。因此，在線路設(shè)計(jì)或安裝緊線時(shí)，導(dǎo)線若為未使用過的新線，則必須考慮初伸長(zhǎng)的影響，對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行預(yù)拉或預(yù)作補(bǔ)償。2、初伸長(zhǎng)的補(bǔ)償補(bǔ)償初伸長(zhǎng)最常用的方法有減小弧垂法和降低溫度法。(1)減小弧垂法。就是在安裝緊線時(shí)適當(dāng)減小弧垂，待初伸長(zhǎng)在運(yùn)行過程中被釋放出來后，所增加的弧垂恰好等于架線時(shí)減少的弧垂，從而達(dá)到設(shè)計(jì)弧垂。有關(guān)規(guī)程規(guī)定，對(duì)于10kV及以下的配電線路，一般采用減小弧垂法補(bǔ)償初伸長(zhǎng)對(duì)弧垂的影響，弧垂減小的百分?jǐn)?shù)為:

鋁絞線20%

鋼芯鋁絞線12%

銅絞線7一8%(2)降溫法。降溫法是日前輸電線路廣泛采用的初伸長(zhǎng)補(bǔ)償方法。即將安裝緊線時(shí)的氣溫降低一定的數(shù)值，然后按降低后的溫度，從安裝曲線查得代表檔距的弧垂.再計(jì)算出觀測(cè)檔的弧垂，該弧垂即為考慮了初伸長(zhǎng)影響的緊線時(shí)的觀測(cè)弧垂。降低的溫度值可采用下列值:

鋼芯鋁絞線15-20℃

鋼絞線10℃鋼芯鋁絞線的降溫值根據(jù)鋁鋼截面比的大小取用，鋁鋼截面比越大取值越小。采用減小弧垂法或恒定降溫法進(jìn)行初仲長(zhǎng)補(bǔ)償，其實(shí)質(zhì)都是減小安裝緊線時(shí)弧垂，因而可以在設(shè)計(jì)繪制安裝曲線時(shí)考慮，也可以在安裝緊線確定觀測(cè)弧垂時(shí)考慮。但不能重復(fù)。所以，安裝曲線上一般均注有“已考慮初伸長(zhǎng)補(bǔ)償”或“未考慮初仲長(zhǎng)補(bǔ)償”字樣，使用時(shí)需注意。

（二）施工緊線時(shí)的觀測(cè)弧垂1、觀測(cè)檔的選擇在連續(xù)檔的施工緊線時(shí)，并不是每個(gè)檔都進(jìn)行弧垂觀測(cè)，而是從一個(gè)耐張段中選出一個(gè)或幾個(gè)觀測(cè)檔進(jìn)行弧垂觀測(cè)。為了使一個(gè)耐張段的各檔弧垂都能滿足要求，弧垂觀測(cè)檔應(yīng)力求符合兩個(gè)條件:即檔距較大及懸掛點(diǎn)高度差較小的檔。具體選擇原則如下:(1)當(dāng)緊線耐張段連續(xù)檔在6檔或6檔以下時(shí)，靠近中間選擇一大檔距作為觀測(cè)檔.(2)當(dāng)緊線耐張段連續(xù)檔在7--15檔時(shí)，靠近兩端各選擇一大檔距作為觀測(cè)檔，但不宜選擇有耐張桿的檔距。

(3)當(dāng)緊線耐張段連續(xù)檔在15檔以上時(shí)，應(yīng)在兩端及中間附近各選擇一大檔距作為觀測(cè)檔。2、觀測(cè)檔的弧垂計(jì)算線路施工時(shí)，一般根據(jù)各個(gè)耐張段的代表檔距，分別從安裝曲線上查出