架空線路設計全解

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1、架空線路設計架空線路設計 第一章架空線路基本知識第一節 架空線路的應用 輸電線路按結構分為架空線路和電纜線路。架空線路的定義一、架空線路的特點 架空線路的組成：導線避雷線、電桿（桿塔）、絕緣子串和金具等主要元件組成。架空線路的的顯著優點：線路結構簡單、施工周期短、建設費用低、輸送容量大、維護檢修方便。1.1.導線導線常用導線材料有四種：鋁、鋼架空線路的導線結構的三種形式：（1）、單股線（2）、單金屬多股線（3）、復合金屬多股絞線高壓架空線路不允許采用單股導線，所以實際上架空線路上均采用多股絞線。其優點是：鋼芯鋁絞線有較好的機械強度，并且有較高的電導率。所以，鋼芯鋁絞線被廣泛應用在35KV及以上

2、的線路中。架空線路的型號：由導線材料、結構和載流截面積三部分組成鋼芯鋁絞線分為：LJ120LGJ300/50LGJJ、LGJQ分裂導線（作用、組成）2.避雷線v避雷線v一般采用有較高強度的鍍鋅鋼絞線。v根據運行經驗，避雷線可采用不同程度種類的避雷線。v110kv及以上v山區220kvv 330 kv及以上v 60kv 重要負荷 雷電30天v 35 kv二、輸電線路有關的幾個術語v一般來說，電壓越高，輸送的功率越大，輸送的距離越遠。例如：35kV架空電力線路，輸送距離可達50km，一般輸送功率為12萬kW；110kV線路的輸送距離可達100km，輸送功率為36萬kw。v電力系統的額定電壓等級為：

3、500kV、330kV、220kV、110kV、60kV、35kV、10（20）kV、380（220）V等。v1、檔距 相鄰桿塔導線懸掛點之間的水平距離稱為檔距。v、弧垂 導線上任一點到懸掛點連線之間在鉛垂方向的最大距離 3、限距 導線到地面的最小距離稱為限距。v4、電暈現象 就是帶電體表面在氣體或液體介質中局部放電的現象，常發生在不均勻電場中電場強度很高的區域內（例如高壓導線的周圍，帶電體的尖端附近）。其特點為：出現與日暈相似的光層，發出嗤嗤的聲音，產生臭氧、氧化氮等。5、跳線 連接承力桿塔（耐張、轉角和終端桿塔）兩側導線的引線，也稱引流線或弓子線v6、導線（地線）振動 在線路檔距中，當架空

4、線受到垂直于線路方向的風力作用時，在其背風面會形成按一定頻率上下交替的穩定渦流，在渦流升力分力作用下，架空線在其垂直面內產生周期性震蕩，稱為架空線振動v7、導線換位 送電線路的導線排列方式，除正三角形外，三根導線的線間距離不相等，而導線的電抗取決于半徑及線間距離，因此，導線如不進行換位，三相阻抗是不平衡的，線路越長這種不平衡越嚴重，因而會產生不平衡的電流和電壓，對發電機的運行及無線電通信產生不良影響。送電線路設計規程規定：“在中性點直接接地的電力網中，長度超過100km的送電線路均應換位?！币话阍趽Q位塔進行導線換位。三、桿塔的種類及金具v1、桿塔的種類 架空電力線路中架設導線的支持物有鋼筋混凝

5、土桿、鐵塔及木桿，總稱為桿塔。按桿塔的作用分：直線桿塔又稱中間桿塔，用于線路直線中間部分。這種桿塔在 平坦地 區 ，一般占桿塔總數的80左右。耐張桿塔又稱承力桿塔，與直線桿塔相比，其強度較大，可承 受導線 和地線的拉力。耐張桿塔將線路分隔成 若 干耐張段，以便 于施工和檢修。10kv 12km 35110kv 35km 轉角桿塔用于線路的轉彎處，有直線型和耐張型兩種。610kv線路 30 耐張型 =35kv 5（4）、終端桿塔 位于線路的首、末端。即發 電廠或變電站進線、出線的第一基桿塔。（5）、跨越桿塔 位于線路與河流、山谷、鐵路等交叉跨越的地方。分為直線型和耐張型。（6）、換位桿塔 用來進

6、行導線換位的。分為滾式換位用的直線型換位桿塔和耐張型換位桿塔。2、金具在架空輸電線路中起著支持、緊固、連接、保護導線和避雷線的作用，并且能使拉線緊固?？煞譃椋簐（1）、支持金具 即懸垂線夾懸垂線夾按其性能可分為固定性和釋放型兩種。固定性懸垂線夾適用于導線和避雷線。釋放線夾 角度30導線滑落 使用有限。v（2）、緊固金具 即耐張線夾，用于將導線和避雷線固定在非直線桿塔（如耐張、轉角、終端桿塔等）的絕緣子串上，承受導線和避雷線的拉力。導線用的耐張線夾分類：螺栓型（=300)避雷線用的耐張線夾分類：楔型(50)v（3）、連接金具 分類：專用連接金具和通用連接金具專用連接金具用于連接絕緣子，其連接部位

7、的結構和尺必須與絕緣子相同。有球頭掛環和碗頭掛板。通用連接金具適用于各種情況下的連接，以負荷大小劃分等級。分類：直角掛板、U型掛環、二聯板等。v（4）、接續金具 用于連接導線及 避雷線的端頭，接續非直線桿塔的跳線及補修損傷斷股的導線或避雷線。主要有鉗接管、壓接管、補修管、并溝線夾及跳線線夾等。v導線 =300 壓接管v避雷線 全用壓接管v（5）、保護金具 分為機械和電氣兩大類。主要有防震錘、護線條、間隔棒、均壓環、屏蔽環等。v（6）、拉線金具 主要用于固定拉線桿塔。根據使用條件，可分為緊線、調節和連接三類。v 線路常用的拉線金具有楔型線夾、UT形線夾、拉線用U形環、鋼線卡子等。第二節 架空線路

8、設計氣象條件及換算v對線路力學計算影響較大的主要因素是風速、覆冰風速、覆冰及氣溫氣溫。v 一、氣象條件的收集和用途v氣象資料收集的內容和用途：v（1）、歷年極端最高氣溫 用以計算導線最大弧垂和導線發熱。v（2）、歷年極端最低氣溫 用以計算桿塔強度，檢驗導線上拔力等。v（3）、歷年年平均氣溫 用于確定年平均氣溫，計算導線的年平均氣溫時的應力，以確定導線的防振設計。v（4）、歷年最大風速及最大風速月的平均氣溫 這是線路設計氣象條件的主要資料。最大風速時計算桿塔和導線機械強度的基本條件之一。v（5）、地區最多風向及其出現頻率 用于考慮導線防振設計、防腐及絕緣子串的防污設計。v（6）、導線覆冰厚度 用

9、于計算桿塔和導線的機械強度以及驗算不均勻覆冰時，垂直排列的導線間接近距離。v （7）、年平均雷電日數 作為防雷設計的依據。v二、氣象條件的換算v設計用氣象條件一般有九種：最高氣溫、最低氣溫、年平均氣溫、最大風速、最大覆冰、內過電壓情況、外過電壓情況以及安裝情況、斷電事故情況等。v1、設計用氣象條件的選取v（1）、最大風速的選取v我國有關規定，設計風速時指離地面15m高處若干年一遇的連續自記10min的平均風速（從自記紙上獲取的各時正點前10min內的平均風速及最多風向）。具體換算：v1）、次時換算 （V2Vh）v 將風速儀安裝高度為h的四次定時，時距2min的平均風速V2,換算為高度仍為h時的

10、連續自記10min的平均風速Vh v 表1-2v2）、高度換算 （VhV15）v v將風速儀安裝高度為h時的連續記10min的平均風速Vh換算為離地面15m高度時的連續自記10min的平均風速V15，v V15=k0*Vhv3）、最大風速的選定v架空送電線路技術規程規定：v35-110kv 15 一遇v220-330kv 30v500kv 50v經驗頻率法v 公式：P=v例：v規定：平原 35330kv =25v 500vkv 30v 山區 301nmv（2）、覆冰厚度的選取 有四種換算方法：v 1）、測水重法：公式v 2）、測總重法：公式v（3）、氣溫的選取v 1）最高氣溫一般取+40C度。

11、v 2）、最低氣溫偏低地取5的倍數。v 3）、年平均氣溫的選取 3-17 近 5的倍 數v 17 時-3-5 近 5 的倍數v 4）、最大風速時的氣溫選取 v 最大風速年大風季節最冷月平均氣溫 偏低地取5 的倍數2、設計用氣象條件的組合及典型氣象區v設計用氣象條件又風速、氣溫和覆冰組合而成。在進行氣象條件組合時應滿足的條件：、（1）、各種氣象條件的組合情況）、各種氣象條件的組合情況v 1）、線路正常運行情況下的氣象條件組合 此時 最嚴重的氣象條件有最大風、覆冰及最低氣溫三種情況。但這三種最嚴重的氣象條件不應組合在一起。一般有三種組合方式：v a.v b.v c.v d.(平均應力氣象條件組合)

12、防振設計v 2）、線路事故情況下的氣象條件組合 這里指斷線情況 v a.v b.v 3）、線路安裝和檢修情況下的氣息條件組合 10m/s、無冰、最低氣溫月平 均氣溫（2）、典型氣象區）、典型氣象區 我國劃分為九個典型氣象區 v外過電壓-又稱雷電過電壓、大氣過電壓大氣過電壓。由大氣中的雷云對地面放電而引起的。分直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種。雷電過電壓的持續時間約為幾十微秒，具有脈沖的特性，故常稱為雷電沖擊波。直擊雷過電壓直擊雷過電壓是雷閃直接擊中電工設備導電部分時所出現的過電壓。雷閃擊中帶電的導體，如架空輸電線路導線，稱為直接雷擊。感應雷過電壓感應雷過電壓是雷閃擊中電工設備附近地面，在放電過程

13、中由于空間電磁場的急劇變化而使未直接遭受雷擊的電工設備（包括二次設備、通信設備）上感應出的過電壓。因此，架空輸電線路需架設避雷線和接地裝置等進行防護。通常用線路耐雷水平和雷擊跳閘率表示輸電線路的防雷能力。v內過電壓-電力系統內部運行方式發生改變而引起的過電壓。有暫態過電壓、操作過操作過電壓電壓和諧振過電壓。暫態過電壓是由于斷路器操作或發生短路故障，使電力系統經歷過渡過程以后重新達到某種暫時穩定的情況下所出現的過電壓，又稱工頻電壓升高。v自動重合閘裝置自動重合閘裝置-是將因故障跳開后的斷路器按需要自動投入的一種自動裝置。電力系統采用自動重合閘裝置，極大地提高了供電的可靠性，減少了停電損失，而且還

14、提高了電力系統的暫態穩定水平，增強了線路的送電容量。v閃絡閃絡-指高壓電器(如高壓絕緣子)在絕緣表面發生的放電現象,稱為表面閃絡,簡稱閃絡.v污閃污閃-介質表面沾染污穢時所引起的沿表面放電。簡稱污閃。固體介質表面沾染污穢又同時變潮后，污穢層中所含的可溶性鹽類和酸、堿等溶于水膜，形成離子電導，使污穢表面通過較大泄漏電流；v 第三節 架空線路的設計及路徑選擇v 架空線路設計的兩個階段：初步設計初步設計和施工圖設計施工圖設計。v 初步設計是工程設計的重要階段，主要的設計原則，都在初步設計中明確，應盡全力研究透徹。v 施工圖設計是按照初步設計原則和設計審核意見所作的具體設計。由施工圖紙和施工說明書、計

15、算書、地面標樁等組成。一、初步設計 v 一般要編寫設計書及附圖、設備材料清單、施工組織設計、概算書等四卷設計。即：v 為確定設計原則，需編寫初步設計書并附有關圖紙。v為工程建設加工訂貨，需編寫設備材料清單。v為國家有計劃地進行經濟建設，安排工程資金和施工單位合理底使用資金，需編寫概算書。v為合理地組織施工，需編寫施工組織設計。v二、施工圖設計v 初步設計上報上級主管部門后，上級主管部門進行初步審查，提出審核意見。設計單位根據審核意見進行施工圖設計。具體包括：施工圖總說明書附圖；線路平斷面圖及桿塔位明細表；機電施工圖及說明書；桿塔施工圖及說明書；基礎施工圖及說明書；大跨越設計施工圖及說明書；通行

16、保護施工圖及說明書；預算書；勘測資料；工程設計檔案資料。v三、設計程序v 如方框圖所示v四、線路的選擇四、線路的選擇v要使輸電線路既安全可靠，又經濟合理，必須對線路情況作全面細致的調查研究，在線路起止點間選出一個全面符合國家建設各項方針政策的最合理的線路路徑。v選線一般分為室內圖上選線和現場選線兩種。v1、室內圖上選線、室內圖上選線 其步驟為：其步驟為：v（1）、先在圖上標出線路起止點、必經點，然后根據收集的資料，考慮各種因素，按照線路最短原則，選出幾個方案，比較后保留兩個兩個較好的方案方案。v（2）、計算短路電流短路電流，校驗對重要電信線路的影響電信線路的影響，提出對路徑的修正方案或防護措施

17、。v（3）、向鄰近或交叉跨越設施的有關主管部門征求征求線路路徑的意見，并簽訂有關協議意見，并簽訂有關協議。v（4）、進行現場踏勘現場踏勘，驗證圖上方案是否符合實際。經過上述工作后，再通過計算經濟比較，選出一個合理的方案。v2、現場選線、現場選線v現場選線是把室內選定的線路在現場落實、移到現場；為定線、定位工作確定線路的最終走向。v五、路徑選擇原則v（1）、應遵守國家有關法律和法令。v（2）、應盡可能使線路長度最短，轉角少，角度小，特殊跨越少，水文地理條件好，投資少，省材料，施工方便、運行方便、安全可靠。v（3）、沿線交通便利，便于施工、運行。v（4）、線路盡可能避開林木地帶、公園等。v（5）、

18、路徑選擇盡可能避免坼遷。v（6）、線路應避開不良地質地段。v（7）、應盡量少占農田。v（8）、應避免與同一河流工程設施多次交叉。v六、選線的技術要求（具體）v（1）、線路與建筑物評選交叉，線路與特殊管道叫查或接近，線路與各種工程設施交叉或接近時，應符合規程要求。v（2）、線路應避開沼澤地、水草地、易積水及鹽堿地、濕陷地帶。v（3）、線路盡量避開地震裂度為六級以上的地區和斷裂帶。v（4）、線路應避開污染區，或在污染源的上風向通過v（5）、線路轉角點v第四節 導線與避雷線的選擇v一、確定導線和避雷線的截面v1、導線選擇v 考慮能量損耗、建設投資這兩個互相矛盾的因素，采用按經濟電流密度選擇導線截面，

19、以便使線路運行有最好的經濟效果。經濟電流密度見表1-7v各種電壓等級下，電力線路一般都按經濟電流密度選擇其導線的截面。v：導線經濟截面 S=Imax/Jv從相關手冊中選出一種與S最接近的標準截面的導線，然后再按其它技術條件效驗截面是否滿足要求，這些技術條件是：v（1）、電暈效驗 (目的：降低能量損耗)v對于110KV及以上電壓等級的線路，要按電暈條件效驗導線截面。所選導線的直徑大小不小于表于表1-8所列數值。v（2）、機械強度效驗 (目的：保證電力運行安全可靠)v 一切電壓等級的電力線路都要具有必要的機械強度。v 對于跨越鐵路、通航河流和運河、公路、通信線路和居民區的線路，其導線截面應不小于3

20、5mm.v 通過其它地區的線路最小容許截面：35kV以上線路為 25mm。v 35kV及以下線路為 16mmv【注意】任何線路都不許使用單股導線。（3）、熱穩定效驗 一切電壓等級的電力線路都要按發熱條件效驗導線截面。所選導線的最大容許持續電流應大于該線路在正?；蚬收虾筮\行方式下可能通過的最大持續電流。（4）、電壓損耗效驗 對于10kV及以下電壓等級線路，如果電壓調整問題不能或不宜（經濟上不合算）由別的措施解決時，可按允許電壓損耗選擇導線截面。注意】在效驗過程中，若不滿足上述技術條件中的哪一條，則應按該術條件4決定導線截面。v大截面導線輸電技術大截面導線輸電技術v 遠超J定出的（經濟截面）標準截

21、面，如500kv 4 300 4 500 4 720 4 800v優勢：優勢：v輸電功率明顯增大輸電功率明顯增大 4 LGJ400 4 LGJ800 50v可減少輸電回路數、縮減線路走廊數、節約土地v影響影響v1.電場影響1）導線表面（最大）場強Em r Em2）導線起始電暈場強E0 基本變不大 vEm/E0 大大 難以發生電暈、導線電暈損耗3）載荷 垂直載荷、風載荷、張力、塔自重v二、避雷線的選擇v避雷線的防雷功能：v 、防止雷直擊導線v 、雷擊塔頂時對雷電流有分流作用，減少流入桿塔的雷電流，使塔頂電位降低。v、對導線有耦合作用，降低雷擊塔頂時塔頭絕緣（絕緣子串和空氣間歇）上的電壓。v、對導

22、線有屏蔽作用，降低導線上的感應國電壓。v 對各級電壓線路架設避雷線的要求規定：v（1）、）、330kV及500kV線路應沿全線架設雙避雷線。v（2）、）、220kV線路應沿全線架設避雷線。在山區，v（3）、）、110kV線路一般沿全線架設避雷線。在雷電活動特 殊強烈區，宜架設雙在少雷區或運行經驗證明活動輕微區，可不沿全線架設避雷線，但應裝設自動重合閘裝置。v（4）、）、60kV線路，負荷重要且所經地區年平均雷暴日數為30以上地區，宜沿全線架設避雷線。v（5）、）、35kV及以下線路，一般不沿全線架設避雷線。v【注意】按規定，避雷線與導線配合，應符合表1-9的要求v二、導線在桿塔上的排列方式及線

23、間距離v1、導線在桿塔上的排列方式v 布置方式有三類：水平排列v 垂直排列v 三角形排列v2、導線的線間距離v 概念：當導線處于鉛垂靜止位置時，它們之間的距離叫。v 確定線間距離，要考慮兩方面的情況：v一是導線在桿塔上的布置形式及桿塔上的間隙距離。v二是導線在檔距中央相互接近時的間隙距離。v 取兩種情況的較大者，決定線間距離。v（1）、按導線在桿塔桿塔上的絕緣配合決定線間距離v 【例子】：以導線采用水平排列為例v 根據絕緣子風偏角計算導線的線間距離為：v D=2 sin+2R+b (公式1-6)v 其中R 按三種情況分別計算：工作電壓 外過電壓 內過電壓v 由三種電壓情況計算的D中，選其中大者

24、做為線間距離v（2）、按導線在檔距中央的檔距中央的工作情況決定線間距離v水平排列的導線由于非同步擺動在檔距中央可能互相接近。v垂直排列的導線由于覆冰不均勻或不同時脫冰上下擺動或受風作用而舞動等原因，上下層導線也可能互相接近。v v1）、水平線間距離v按照規定，對1000m以下檔距，導線的水平距離一般按如下計算：v 公式 D=0.4+U/110+0.65f0.5v一般地，在覆冰厚度為10mm及以下的地區，使用懸垂絕緣子串的桿塔，其水平線間距離與檔距的關系，可用表1-10所列數值v2）、垂直線間距離v一般情況下，考慮到導線覆冰情況較少，推薦導線垂直線間距離可為水平線間距離的0.75倍.0.75Dv

25、并對各級電壓線路使用懸垂絕緣子串桿塔的最小垂直距離值見表1-11v同時規程規定，覆冰地區要考慮導線間的水平偏移的數值，v 0.75（D+水平偏移）水平偏移）v見表1-12v 3）、三角排列的線間距離v 先將實際的線間距離換算成等值水平線間距離。v 公式 Dx=v【注意】計算出的Dx應不小于D的計算值v三、避雷線與導線間的距離v（1）、對邊導線的保護角應滿足防雷的要求。保護角的計算公式：va=v a 的值一般取20度30度v330kV線路及雙避雷線220kV線路 一般采用20度v山區單避雷線線路，一般用25度v大跨越檔高度超過40m的桿塔，應小于20度v對發電廠及變電所的進線段，一般小于20度，

26、最大不應超過30度v（2）、避雷線和導線的水平偏移應符合表1-12v（3）、雙避雷線線路，兩避雷線間距離不應超過避雷線與導線間垂直距離的5倍。v（4）、在檔距中央，導線與避雷線間距離Sd.b在+15度，無風的氣象條件下應滿足以下公式：v Sd.b（0.012+1）v對大檔距，應滿足 I0-耐雷水平v Sd.b0.1I0 及 Sd.b0.1Ue Ue-線路額定電壓v泄漏距離泄漏距離-絕緣子鋼腳與鋼帽間，沿瓷裙表面輪廊的最短 距離就叫“泄漏距離”。一串絕緣子的泄漏距離是這一串絕緣子串中每片絕緣子泄漏距離之和。v 泄漏比距泄漏比距-是泄漏距離與系統額定線電壓之比。v v第五節 絕緣子的選擇v一、絕緣

27、子的種類及選擇v絕緣子是用來支承和懸掛導線，并使導線與桿塔絕緣。v絕緣子的形式：針式絕緣子、懸式絕緣子、瓷橫擔絕緣子等v1、（針式絕緣子）v它用于電壓不超過35kV的線路上以及導線拉力不大的線路上，主要用于直線桿塔和小轉角桿塔。v其特點：制造簡易、廉價、擔耐雷水平不高，雷擊不容易閃絡。v 2、懸式絕緣子懸式絕緣子v1）普通型普通型-它廣泛用于電壓為35kV以上的線路，通常把它們 組裝成絕緣子鏈使用。v2）耐污型耐污型-v（根據污染程度、性質的不同，把污穢地區按等級劃分0-3級，按不同的污穢地區規定不同的單位泄露距離）。vA.雙傘形 B.鐘罩形 C流線形 D.大盤徑v3)鋼化玻璃絕緣子鋼化玻璃絕

28、緣子v v3、瓷橫擔絕緣子瓷橫擔絕緣子v 它同時起到橫擔和絕緣子作用的一種新型絕緣子結構。v 其特點：它能在斷線時轉動，可避免因斷線而擴大事故。v4.棒式絕緣子絕緣子v5.合成絕緣子合成絕緣子v-棒形懸式合成絕緣子絕緣子合成絕緣子絕緣子 硅橡膠高聚材料、憎水性、抗污力強v二、懸式絕緣子的片數確定v絕緣子在工作中所受到的影響因素：各種大氣環境v 工作電壓v 內部過電壓v 大氣過電壓v1、按正常工作電壓決定每串絕緣子的片數v 三種電壓中，以工作電壓數值為最低。當工作電壓長期作用于絕緣子，當絕緣子表面被污染且污穢受潮時，就可能發生不均勻發熱、泄漏電流加大導致熱游離而發生污閃。v為防止污閃的發生，目前

29、采用的主要方法時保證絕緣子串有一定的泄露距離。v單位泄露距離也叫泄漏比距泄漏比距。它表示線路絕緣或設備外絕緣泄漏距離與線路額定線電壓的比值。我國的規定值 表1-13v絕緣子串的泄漏比距應滿足公式：v DUdv直線桿每串絕緣子的片數n的確定：v n=D/Sv2、根據內部過電壓校驗校驗v絕緣子串在內部過電壓下不應發生閃絡內部過電壓下不應發生閃絡，概率應很低。因此要求絕緣子串的操作沖擊濕閃電壓大于操作過電壓的數值。v如果絕緣子手冊或產品目錄上設有絕緣子的操作沖擊濕閃電壓，或對于220kv及以下線路，可以用于工頻濕閃電壓換算成沖擊濕閃電壓。這時，絕緣子串的工頻濕閃電壓應滿足公式：v KoUpmvUs

30、-v K1K2K3K4K5K6K7v 3、校驗校驗,耐雷水平耐雷水平要求v 大氣過電壓下，并不是要求線路絕緣不發生閃絡，而是要求線路絕緣具有一定的耐雷水平耐雷水平。v耐雷水平耐雷水平-雷電擊中桿塔頂部時，線路絕緣不至于發生閃絡的雷電流大小 如220kv 為80-120kAv（耐雷水平除了和絕緣水平有關外，還和桿塔接地電阻、電桿電感、避雷線根數等因素有關。）v4、機械性能、熱穩定性、機械性能、熱穩定性v但對于高桿塔則應考慮防雷的要求，適當增加絕緣子片數。v全高超過40cm有避雷線的桿塔，高度每增加10cm應增加一片絕緣子。v全高超過100cm有避雷線的桿塔，絕緣子數量可以根據計算結合運行經驗來確

31、定。v4、耐張桿塔的絕緣子片數v 耐張桿塔的絕緣子串的絕緣子數量應比懸垂絕緣子的同型絕緣子多一個。v第二章第二章 均勻荷載孤立檔距導線力學基本計算均勻荷載孤立檔距導線力學基本計算v第一節 導線的機械物理特性及比載v 一、導線的機械物理特性v 定義：導線的機械物理特性是指、彈性系數、溫度線膨脹系數及比重。v 1、導線的瞬時破壞應力pv 對導線做拉伸試驗，將測得的瞬時破壞拉斷力Tp除以導線的截面積，就得到瞬時破壞應力。v公式2-1：p=Tp/Sv v 絞線絞線 Tp=aAa+0.01Asv2、絞線的彈性系絞線數Ev定義：導線的彈性系數是指在彈性限度內，導線受拉力時，其應力與應變的比例系數。v 公式

32、2-2：E=/Mpav(導線彈性系數的倒數，稱為彈性伸長系數。)v 公式2-3：=1/E=/v(彈性伸長系數的物理含義，就是表征導線施以單位應力時能產生的相對變形。)v E=Es+mEa/(1+m)m=Aa/Asv3、絞線的溫度線膨脹系數v 定義：導線溫度升高1。C引起的相對變形量（應變），稱為導線的溫度線膨脹系數。、v物理公式：=/tv絞線溫度膨脹系數v =(sEs+maEa)/(Es+mEa)v導線和避雷線的機械物理特性數值見表2-1v4、抗彎剛度v =材料彈性模量E*斷面慣性矩Jv二、導線的比載v 作用在導線上的機械荷載有自重、冰重和風壓。這些荷載可能是不均勻的，但為了便于計算，一般按沿

33、導線均勻分布考慮。在導線受到的機械荷載用比載表示。v 比載：指導線單位長度、單位截面積上的荷載。常用的比載有七種。vA.垂直比載垂直比載v1、自重比載g1v 導線本身重量所造成的比載稱為自重比載。v 公式：g1=gm0/S*10-3v 2、冰重比載g2v g2=27.708b(b+d)/S*10-3v 導線覆冰時，由于冰重產生的比載稱為冰重比載，假設冰層沿導線均勻分布并成為一個空心圓柱形，v3、導線垂直垂直總比載g3v導線的自重和冰重總比載等于二者比載之和。v：g3=g2+g1vB.水平比載水平比載v4、無冰時風壓比載v無冰時作用在導線上每米長每平方毫米的風壓荷載稱為無冰時風壓比載。v g4=

34、0.6125Cdv2/S*10-3v5、覆冰時的風壓比載v覆冰導線每米長每平方毫米的風壓荷載稱為覆冰風壓比載。v ：g4=0.6125C(2b+d)v2/S*10-3vC.綜合比載綜合比載v6、無冰有風時的綜合比載v無冰有風時，導線上作用著垂直方向的比載g1和水平方向比載g4，按向量合成可得綜合比載g6，即稱為無冰有風時的綜合比載。v：g6=(g4+g1)向量合成v7、有冰有風時的綜合比載v導線覆冰有風時，綜合比載g7為垂直總比載g3和覆冰風壓比載g5的向量和。vG7 g3 g5v【例題】第二節 均勻荷載孤立檔柜的導線懸懸垂曲線方程垂曲線方程v導線材料的剛性對其幾何形狀的影響小，假定：v（1）

35、、導線為理想的柔索。導線只承受軸向張力，任意一點的彎矩為零。v（2）、作用在導線上的荷載均指向同一方向，且沿導線均勻分布。v一、懸鏈線方程及曲線弧長v1、懸鏈線方程v懸掛于A、B兩點間的一檔導線，沿導線長度Lab均勻分布著比載為g的荷載，并具有一定弧垂。在兩個懸垂點分別作用有A和B的(導線)軸向應力。按照導線受力的平衡條件可知：v一、懸鏈線方程及曲線弧長v1、懸鏈線方程v懸掛于A、B兩點間的一檔導線，沿導線長度Lab均勻分布著比載為g的荷載，并具有一定弧垂。在兩個懸垂點分別作用有a和b的軸向應力。按照導線受力的平衡條件可知：v（1）、水平方向的力v導線各點應力的水平分量o均應相等。導線最低點O

36、處，因其傾角o=0,因此該點的軸向應力即為水平應力。v（2）、垂直方向的力v導線懸掛點A、B的應力A和B的垂直分量，應等于該點到最低點O間的導線長度與比載g的乘積，即gLoa 和 gLob。v（3）、線段OC受力平衡條件v最低點O至C點的受力情況：C點的軸向張力Tx指向導線的截面方向，其與水平方向的夾角為a；Tx的垂直方向分量為G，且G=Txsina=gSLx;vTx的水平分量為To，且To=Tx cosa=oS v將上二公式相比，則可求得導線任一點C的斜率為v tga=dy/dx=g/o Lxv通過變換可得到等高懸點懸鏈線方程普遍形式等高懸點懸鏈線方程普遍形式v y=(o/g)ch(g/o)

37、(x+C1)+C2 2-14v如果將坐標原點取于導線的最低點，則有如下初始條件v X=0 dy/dx=0v可求出坐標原點原點位于最低點O的等高懸點懸鏈線方等高懸點懸鏈線方程程為v y=o/g(ch gx/o -1)2-15v2、曲線弧長v導線最低點O至任一點C的曲線長度叫弧長。v Lx=o/g sh(g/o)xv二、平拋物線方程二、平拋物線方程v平拋物線方程是簡化的懸鏈線方程。它是假設作用在導線上的荷載沿檔距均勻分布荷載沿檔距均勻分布而推導出的。v平拋物線方程式 y=(g/2o)x (219)v導線曲線的弧長方程式 Lx=x+(g/6o)xv (220)v當懸掛點高差h/l10%時，用平拋物線

38、方程進行導線力學計算，可以得到滿意的工程精度。-工程計算第三節 懸掛點等高時導線的應力與弧垂應力與弧垂v一、導線的弧垂v導線懸掛曲線上任意一點至兩懸掛點連線在鉛直方向上的距離稱為該點的弧垂。v1、最大弧垂計算v最大弧垂出現在檔距中央。其計算公式為：v f=o/g ch gl/2o-o/g 2-21v 在實際工程中當弧垂與檔距弧垂與檔距之比(小高差小高差)f/l10%時，將x以l/2代人，得最大弧垂的近似計算公式：v f=gl/8ov 2、任意一點的弧垂計算v fx=f-y v 利用懸鏈線方程進行計算，可整理出任意一點的弧垂精確計算公式：v fx=2 o/g(sh g/2o la sh g/2o

39、 lb)v （223）v 利用平拋物線方程 可得到任意一點的弧垂的近似計算公式：v fx=g lalb/（2o）v二、導線應力v 導線懸掛等高時，v1.導線上任意一點的應力導線上任意一點的應力v導線上任意一點的張力 Tx=TO+(gSLx)v導線上任意一點處的軸向應力v x=Tx/S=o+yg 2-28v2.導線懸掛點的應力導線懸掛點的應力v y=f 帶入 228v A=o+yg=o+fg v v三、一檔線長v導線最低點至任一點的曲線弧長為(2-17)v Lx=(o/g)sh(g/o)xv 懸掛點等高時 令x=l/2 則一檔線長為v L=2(o/g)sh(gl/o)2-31四節四節 懸掛點不等

40、高時導線的懸掛點不等高時導線的應力與弧垂應力與弧垂v一、導線的斜拋物線方程斜拋物線方程v 懸垂曲線的斜拋物線方程是在懸掛點不等高時，工程計算中常用的近似計算公式。v斜拋物線方程的假設條件假設條件：作用在導線上的荷載沿懸掛點連線懸掛點連線AB均勻分布均勻分布。v由上述假設條件，根據力學平衡條件，得出導線懸垂曲線的斜拋物線方程公式斜拋物線方程公式：v y=gx/2o cos 2-35v二、導線最低點到懸掛點的距離v1、水平距離v Loa=l/2+oh cos/gl=l/2+(o/g)(h/l)cos=l/2(1+h/4f)v Lob=l/2-oh cos/gl=l/2-(o/g)(h/l)cos=

41、l/2(1-h/4f)v式中 f=gl2/(8o cos)由2-35 當 x=l/2v v2、垂直距離v Ya=gloa/2ocos=f(1+h/4f)v Yb=glob/2ocos=f(1+h/4f)v三、懸掛點不等高時的最大弧垂三、懸掛點不等高時的最大弧垂v檔內任意一點弧垂v fx=g lalb/（2ocos）vLalb-任意一點到A.B水平距離v最大弧垂處于檔距的中央v檔內最大弧垂檔內最大弧垂v f=gl/8ocosv四、導線的應力導線的應力（對AC段列A點的力矩平衡方程 得出y）導線上任一點的任一點的軸向應力為軸向應力為v x=o/cos+g2(l-2x)2/(8ocos)v -g(l

42、-2x)tg/2 2-45 v X=l/2,檔距中央軸向應力為 0.5l=o/cosv令x=0,x=lv 懸掛點A的應力為 v A=o/cos+g(f-h/2)v 懸掛點B的應力為v B=o/cos+g(f+h/2)v五、一檔線長v 懸掛點不等高時，工程上采用懸鏈線懸鏈線近似公式計算拋物線線長v L=l/cos+glcos/（24o）總結v小高差小高差 f/l10%時，用平拋物線方程v大高差大高差 f/l 10%f/l25%用斜拋物線方程v其他(如一檔線長)懸鏈線方程vsinh/雙曲正弦：sh(x)=(exp(x)-exp(-x)/2cosh/雙曲余弦：ch(x)=(exp(x)+exp(-x)/2v指數函數可由無窮級數定義 exp(z)1z/1！z2/2！z3/3！z4/4！zn/n！