《輸電線路基礎(chǔ)》第3章導(dǎo)線安裝計算第二節(jié)特殊耐張段的安.課件

1、第三章 導(dǎo)線安裝計算 第二節(jié) 特殊耐張段的安裝計算 第1頁，共36頁。所謂特殊耐張段主要指連續(xù)傾斜檔和孤立檔耐張段，因這兩種耐張段的安裝弧垂均不能利用上節(jié)中介紹的安裝曲線確定，而由設(shè)計部門逐個耐張段提供弧垂安裝表，以便施工安裝。 一、連續(xù)傾斜檔的安裝計算 1連續(xù)傾斜檔導(dǎo)線安裝時的受力分析 輸電線路在施工緊線時，總是分耐張段進(jìn)行的。一般先將導(dǎo)線一端固定在耐張桿塔上，中間各檔導(dǎo)線則懸掛在直線桿塔懸垂絕緣子串下端的放線滑車上，然后在耐張段的另一端收緊導(dǎo)線，同時觀測弧垂。當(dāng)弧垂達(dá)到設(shè)計要求時停止緊線，再將緊線一端的導(dǎo)線通過耐張絕緣子串固定在耐張桿塔上。接著將各直線桿塔滑車上的導(dǎo)線移至懸垂線夾內(nèi)，并安裝

2、防振錘等附件，即完成了整個耐張段的導(dǎo)線安裝。 第2頁，共36頁。（a） （b） 圖3-2-1導(dǎo)線置于滑車上的情況(a)懸點等高、檔距相等時；(b)懸點不等高或檔距不等時 如圖3-2-1所示，當(dāng)導(dǎo)線置于滑車中緊線時，若不考慮滑車的摩擦力影響，整個耐張段內(nèi)導(dǎo)線上各點的軸向應(yīng)力是連續(xù)變化的，滑車兩側(cè)的導(dǎo)線張力應(yīng)有：T1=T2，而在第二章第三節(jié)中已知，懸點應(yīng)力與導(dǎo)線最低點應(yīng)力間的關(guān)系為 所以懸點張力Ti和最低點張力Toi間的關(guān)系為 (3-2-1) 第3頁，共36頁。式中 g導(dǎo)線比載(Nm.mm2) A導(dǎo)線截面積(mm2)； yi第i檔中導(dǎo)線最低點和懸點間高差(m)； Ti第i檔導(dǎo)線懸點的張力(N)：

3、T0i第i檔導(dǎo)線最低點的張力(N)。 圖3-2-1中A懸點的張力可表示為 因為滑車兩側(cè)導(dǎo)線張力相等，即T1=T2故上式可寫為 （3-2-2） 由式(3-2-13-2-2)可看出：當(dāng)懸點A的兩側(cè)檔距相等且懸點等高時有y1=y2，故T01=T02，A處懸垂絕緣子串處在中垂位置，如圖3-2-1（a)所示。 第4頁，共36頁。當(dāng)A懸點兩側(cè)檔距不等或懸點不等高時，則因y1y2，故T01T02，導(dǎo)線最低點高的一側(cè)y值小，導(dǎo)線水平張力T0大，懸垂絕緣子串向水平張力較大的一側(cè)偏斜，如圖3-2-1(b)所示。 又因各檔水平張力不相等，且不等于設(shè)計張力，所以應(yīng)在耐張段中選兩檔觀測弧垂，并以設(shè)計應(yīng)力計算觀測弧垂值，

4、其結(jié)果將彼此矛盾，即出現(xiàn)檔距小(或山上側(cè))的觀測檔弧垂已到設(shè)計值，而擋距大(或山下側(cè))觀測檔弧垂還相差很多的現(xiàn)象。 由于上述原因，對于連續(xù)上山或下山的連續(xù)傾斜檔耐張段或檔距大小相差懸殊的耐張段，要使緊線安裝工作結(jié)束后，其導(dǎo)線應(yīng)力、弧垂符合設(shè)計要求，懸垂絕緣子串位于中垂位置，我們就需解決兩個問題： 第5頁，共36頁。導(dǎo)線置于滑車中緊線時，觀測弧垂如何確定? 完成緊錢后，將導(dǎo)線移置于線夾中，線夾安裝位置如何確定? 解決這兩個問題的方法有： 然后調(diào)整各檔線長使其與設(shè)計線長相符，以此確定線夾安裝位置。顯然，各檔線長與設(shè)計相符，則各檔應(yīng)力和弧垂也是符合設(shè)計要求的。 在緊線時控制耐張段中總線長為設(shè)計線長，

5、以此來確定各檔緊線時的應(yīng)力和觀測弧垂；現(xiàn)以連續(xù)傾斜檔耐張段為例，分析觀測弧垂和線夾安裝位置的確定方法，其結(jié)論也適用于其它各種耐張段。 第6頁，共36頁。2連續(xù)傾斜檔觀測弧垂的確定 圖3-2-2 導(dǎo)線通過滑車的連續(xù)檔 設(shè)有一由n檔組成的連續(xù)傾斜檔耐張段(如圖3-2-2所示，n=4)，由于懸點不等高且檔距不相等，導(dǎo)線置于滑車中，所以各檔導(dǎo)線最低點應(yīng)力不相等。又因忽略滑車的摩擦力時，整個耐張段內(nèi)導(dǎo)線各點的軸向應(yīng)力是連續(xù)變化的；第7頁，共36頁。已知，導(dǎo)線任意點應(yīng)力與導(dǎo)線最低點應(yīng)力間關(guān)系為 ，從而可知導(dǎo)線任意兩點應(yīng)力差等于兩點間高差與比載的乘積?，F(xiàn)以耐張段第l檔導(dǎo)線最低點應(yīng)力1為基準(zhǔn)，即可得各檔導(dǎo)線最

6、低點應(yīng)力（3-2-3） 式中 1、2、n分別為置于滑車上的各檔導(dǎo)線最低點應(yīng)力(MPa)： y11第l檔導(dǎo)線最低點之間的垂直距離，y11=0； y12，y1n分別為第2檔至第n檔的導(dǎo)線最低點與第1檔導(dǎo)線最低點之間的垂直距離(m)，高于第1擋導(dǎo)線最低點時取正值，低于時取負(fù)值； g計算氣象條件時導(dǎo)線比載(Nm.mm2)。 由此可見，欲求各檔應(yīng)力，關(guān)鍵為求第1檔導(dǎo)線最低點應(yīng)力1。 第8頁，共36頁。當(dāng)導(dǎo)線置于滑車中緊線時，各檔導(dǎo)線水平應(yīng)力分別為1，2，n，而當(dāng)施工緊線完成后，各檔水平應(yīng)力應(yīng)相等且等于設(shè)計應(yīng)力值0。因為緊線時各檔應(yīng)力與設(shè)計應(yīng)力不符，所以兩者之間具有應(yīng)力差，第i檔緊線時應(yīng)力與設(shè)計應(yīng)力間的應(yīng)

7、力差可表示為 由此，緊線時的線長與設(shè)計線長也不符，其線長增量可表示為 要使施工緊線完成后，耐張段中各檔水平應(yīng)力、弧垂符合設(shè)計要求，首先應(yīng)控制耐張段總線長等于設(shè)計線長，即必須使耐張段中各檔線長增量的代數(shù)和等于零，即 第9頁，共36頁。結(jié)合第二章中線長計算式(采用斜拋物線形式)，即可得第1檔導(dǎo)線應(yīng)控制的應(yīng)力1與設(shè)計應(yīng)力0之間的關(guān)系式為 其中 (3-2-4) 第10頁，共36頁。式中 o導(dǎo)線最低點的設(shè)計應(yīng)力(MPa)； E導(dǎo)線彈性系數(shù)(MPa)； 計算檔的檔距(m)； i計算檔的懸點高差角(。)； y1i計算擋導(dǎo)線最低點與第l檔導(dǎo)線最低點之間的垂直距離(m)； yiO第l檔導(dǎo)線最低點應(yīng)力為1時的最低

8、點高度與應(yīng)力為O時的高度間的垂直距離(m)； Mi計算檔導(dǎo)線最低點應(yīng)力為設(shè)計應(yīng)力O時，增加單位應(yīng)力引起的線長增量，也可稱導(dǎo)線長度變化率(mMPa)； g導(dǎo)線比載(Nm.mm2)。另外，因為當(dāng)應(yīng)力增加量i為正值時，i0，導(dǎo)線收得比設(shè)計值緊，即線長比設(shè)計線短，線長增量Li為負(fù)值；反之，i為負(fù)值，則線長增量為正值。所以，Mi計算式右側(cè)出現(xiàn)一個負(fù)號。 式(3-2-4)中y1i是與各檔應(yīng)力、高差有關(guān)的未知數(shù)，可以通過試湊求解得到。但工程中如不是編制程序利用計算機(jī)求解，一般均從線路平斷面圖中查出最大弧垂時各檔導(dǎo)線最低點的相對高程y1，y2，yn，粗略地算出y1i= yi y1，然后代入公式(3-2-4)中

9、求取第1檔導(dǎo)線最低點水平應(yīng)力1，再將1代入式(3-2-3)中求取各檔導(dǎo)線最低點水平應(yīng)力1，2，n。 第11頁，共36頁。求得各檔應(yīng)力后，可按下式求得觀測檔的觀測弧垂 當(dāng) hi/ i10時，當(dāng) hi/ i10時， （3-2-5） 式中 hi弧垂觀測檔的懸點高差(m)； i弧垂觀測檔檔距(m)； fi觀測孤垂(m)； i弧垂觀測檔的懸點高差角()； i弧垂觀測檔導(dǎo)線最低點水平應(yīng)力(MPa)。在導(dǎo)線置于滑車中時，按式(3-2-5)計算的弧垂進(jìn)行緊線，則導(dǎo)線緊好后，整個耐張段的總線長等于設(shè)計線長，這時可在緊線端劃印，安裝耐張線夾，然后將導(dǎo)線通過耐張絕緣子串掛在耐張桿塔上。 第12頁，共36頁。3懸垂線

10、夾安裝位置的調(diào)整 按上述方法進(jìn)行緊線，緊線完成后雖然耐張段的總線長等于設(shè)計總線長，但各檔線長(應(yīng)力為i)不等于設(shè)計線長(設(shè)計應(yīng)力為0)，懸垂絕緣于串向擋中導(dǎo)線最低點高的一側(cè)偏斜。又因總線長符合設(shè)計要求，就有可能逐檔調(diào)整各檔線長，使其符合設(shè)計要求。這項工作在安裝懸垂線夾時進(jìn)行，即需確定懸垂線夾的安裝位置。 已如前述，導(dǎo)線置于滑車中時，各檔線長增量 ，則從第1檔開始有1就是第l基直線桿塔上懸垂線夾安裝調(diào)整距離。在第2基直線桿塔上，第2檔本身線長增量為 ，但線夾安裝時，線長從第1檔又將串入2，故第2基直線桿塔上線夾安裝調(diào)整距離為 第13頁，共36頁。由此類推，可得第i基直線桿塔上線夾安裝調(diào)整距離為

11、(3-2-6) 式中i為ln的自然數(shù)；i有正有負(fù)，其量取方向如下圖所示 第14頁，共36頁。4連續(xù)傾斜檔安裝表 從以上分析可見，連續(xù)傾斜檔的安裝計算較為繁復(fù)，在實際工程中由設(shè)計部門進(jìn)行計算后提供表3-2-1所示的連續(xù)傾斜檔安裝表，施工單位只需按表中所給數(shù)據(jù)進(jìn)行施工。表中一般給出幾種不同安裝氣溫時的觀測弧垂和線夾安裝調(diào)整距離值，以供安裝時根據(jù)實際氣溫選用相應(yīng)的數(shù)值。 第15頁，共36頁。表 3-2-1 連續(xù)傾斜檔安裝表 84.740.025.422905.0870.037.83340O026.810.0263.804.104.402505調(diào)整距離(m)觀測弧垂(m)調(diào)整距離(m)觀測弧垂(m)調(diào)

12、整距離(m) 觀測弧垂(m)檔距(m)桿 號01020安裝氣溫（）耐張段起止桿號：5#8#第16頁，共36頁。在線夾安裝時需注意： (1)在前述計算中均未考慮絕緣子串偏斜引起檔距變化對線長的影響，因此，線長調(diào)整量均應(yīng)從絕緣子串懸掛點A作垂線與導(dǎo)線的交點O起算(如下圖所示)，且O點必須在導(dǎo)線尚懸掛在滑車中時，全耐張段各直線桿塔統(tǒng)一確定，切不可在某幾基直線桿塔上線夾安裝完畢后，再確定其它桿塔的0點位置。 (2) i是有正負(fù)的，必須明確其量取方向。正如前述，山下檔線長比設(shè)計線長長，山上檔線長比設(shè)計線長短，因此調(diào)整距離i可能為正值或負(fù)值。當(dāng)i為正值時，表示該檔導(dǎo)線在滑車中時的線長比設(shè)計線長長，故對該檔

13、導(dǎo)線一側(cè)的懸垂線夾位置進(jìn)行調(diào)整時，其調(diào)整距離i應(yīng)從Oi點向使該檔線長減少的方向量取。若i為負(fù)值，則應(yīng)從Oi點向使該檔線長增加的方向量取，如右圖所示。 第17頁，共36頁。5避雷線的安裝 對于連續(xù)傾斜檔的避雷線，在緊線安裝對的計算與導(dǎo)線相同。由于避雷線和導(dǎo)線的檔距相同，懸掛點的高差亦與導(dǎo)線的接近，因此可以借用導(dǎo)線調(diào)整的計算結(jié)果進(jìn)行修正，即可簡便地求出避雷線的觀測弧垂及線 夾安裝調(diào)整距離，其計算式如下 (3-2-7)第18頁，共36頁。式中 id、ib分別為導(dǎo)線和避雷線在滑車中時，計算檔的水平應(yīng)力(MPa)； id、ib分別為導(dǎo)線和避雷線在滑車中時的應(yīng)力與設(shè)計應(yīng)力間應(yīng)力差(MPa)； gd、gb分

14、別為導(dǎo)線和避雷線在計算氣象條件時的比載(Nm.mm2)； fid、fib分別為導(dǎo)線和避雷線緊線時觀測弧垂與設(shè)計弧垂間弧垂差(m)； id、ib分別為導(dǎo)線和避雷線的線夾調(diào)整距離(m)； fib、fibo分別為避雷線的緊線觀測弧垂和設(shè)計弧垂(m)。 第19頁，共36頁。例3-2-1設(shè)110kV線路有兩個連續(xù)傾斜檔的耐張段，檔距為 1= 2=600m，懸點高差h1=80m、h2=70m，如下圖所示。導(dǎo)線為LGJ-18545型，緊線氣溫時的應(yīng)力0=71.2MPa。試計算導(dǎo)線置于滑車中緊線時的觀測弧垂和將導(dǎo)線由滑車中移置到線夾內(nèi)時，線夾安裝位置的調(diào)整距離。yA600m600myyAB70myB80mAB

15、C 已知LGJ-18545型導(dǎo)線的自重比載g1=36.51l0-3Nm.mm2，彈性系數(shù)E=76000MPa。 第20頁，共36頁。解： 導(dǎo)線最低點偏移值分別為： B懸點與兩檔導(dǎo)線最低點間高差分別為： y=h1+yA=80+0.41=80.41（m） yAB=y-yB=80.41-1.347=79.063m 第21頁，共36頁。各檔導(dǎo)線長度變化率為 和 第22頁，共36頁。第1檔和第2檔應(yīng)力為： 各檔緊線時的觀測弧垂為 直線桿塔上線夾安裝位置的調(diào)整距離 第23頁，共36頁。驗證耐張桿塔上(第2檔)調(diào)整量是否為零 如果按1和2求出的控制弧垂緊線后，不進(jìn)行線夾安裝位置的調(diào)整，將引起的弧垂誤差為 如

16、果山下檔按設(shè)計弧垂觀測，將引起山上檔導(dǎo)線的弧垂誤差，因為 1=o=71.2（MPa） 第24頁，共36頁。所以 2=1+gyAB=71.2+36.5110-379.063=74.09MPa 如果山上檔按設(shè)計弧垂觀測，將引起山下檔導(dǎo)線的弧垂誤差，因為 2=o=71.2（MPa） 所以 1=2-gyAB=71.2-36.5110-379.063=68.31MPa 第25頁，共36頁。導(dǎo)線安裝時的弧垂允許誤差在110500kV架空電力線路施工及驗收規(guī)范GBJ 233-90中規(guī)定110kV線路允許誤差為+5、-25，220kV及以上的線路允許誤差為2.5%。從以上的各種情況引起的弧垂誤差分析可見，山下

17、檔按設(shè)計弧垂觀測，將引起山上檔導(dǎo)線的弧垂誤差，如果不調(diào)整線夾安裝位置或按設(shè)計弧垂安裝緊線，將使弧垂誤差超過允許值。山上檔按設(shè)計弧垂觀測，將引起山下檔導(dǎo)線的弧垂誤差，在允許誤差之內(nèi)。因此，對連續(xù)傾斜檔耐張段，應(yīng)按上述方法計算的緊線觀測弧垂進(jìn)行緊線，并進(jìn)行懸垂線夾安裝位置的調(diào)整，才能保證線路各檔導(dǎo)線的弧垂和應(yīng)力與設(shè)計一致。 第26頁，共36頁。二、孤立檔的安裝特點 孤立檔雖然在運(yùn)行中也有一定優(yōu)點，但在經(jīng)濟(jì)上的消耗比一般檔距為大，且施工困難，所以在輸電線路中應(yīng)盡量避免，特別是小檔距孤立檔更應(yīng)避免。但又由于線路進(jìn)出變電所、跨越障礙物、通過擁擠地段需連續(xù)轉(zhuǎn)角等原因，全線總要出現(xiàn)一些孤立檔。孤立檔由于一擋

18、導(dǎo)線兩側(cè)均連有耐張絕緣子串，以及受導(dǎo)線緊線安裝條件的限制，在確定應(yīng)力、弧垂時需根據(jù)具體檔距情況，按不同的方法考慮。 首先，孤立檔兩端均連有耐張絕緣子串，相當(dāng)于在導(dǎo)線的兩端分別作用有一個附加集中荷載。顯然，孤立檔的應(yīng)力、弧垂將受這種附加荷載的影響，尤其對檔距較小的孤立檔，耐張絕緣子串下垂的距離幾乎占全部弧垂值的一半甚至更多。此時如仍按導(dǎo)線自重均布荷載計算導(dǎo)線的弧垂，就會使導(dǎo)線張力增加幾倍，甚至破壞桿塔或拉斷導(dǎo)線。 第27頁，共36頁。又因孤立檔緊線時為一端已連耐張絕緣子串，另一端尚未連；當(dāng)施工緊線完成，則兩端均連有耐張絕緣子串。 所以，孤立檔緊線觀測弧垂應(yīng)按一端連有耐張絕緣子串考慮，而竣工驗收弧

19、垂應(yīng)按兩端均連有耐張絕緣子串考慮。 這兩種情況弧垂值是不相同的。計算方法如下。 1應(yīng)力控制條件的確定 孤立檔在實際工程中很少遇到年平均運(yùn)行應(yīng)力為控制條件的情況，因此應(yīng)力控制條件，可根據(jù)最低氣溫和最大比載兩種情況的臨界檔距來確定，此臨界檔距為 （3-2-8） 第28頁，共36頁。(3-2-9) （3-2-10） 上三式中 J臨界擋距(m)。 導(dǎo)線的熱膨脹系數(shù)(1)； tA、tB分別為最低氣溫和最大比載時的氣溫()； gA、gB分別為最低氣溫和最大比載時的比載(Nm.mm2) K1A、K2B分別為最低氣溫和最大比載時、兩端連有耐張絕緣子串時的比載增大系數(shù)，按式(3-2-9)計算； m導(dǎo)線最大使用應(yīng)

20、力(MPa)； 耐張絕緣子串長(m)； 孤立擋檔距(m)； gJ、g相應(yīng)氣象條件時耐張絕緣子串比載和導(dǎo)線比載(Nm.mm2) GJ相應(yīng)氣象條件時耐張絕緣子串重力(N)； A導(dǎo)線截面積(2)。 第29頁，共36頁。2兩端連有耐張絕緣子串時的應(yīng)力和中點弧垂 兩端連有耐張絕緣子串時導(dǎo)線的狀態(tài)方程式為 （3-2-11) 檔距中點弧垂為 (3-2-12) 上二式中： n、m下角標(biāo)，分別表示待求氣象條件和控制氣象條件； fo檔距中點弧垂(m)。其他符號意義同前。 第30頁，共36頁。根據(jù)式(3-2-11)，當(dāng)已知m氣象條件時的應(yīng)力m，即可求出n氣象條件時的應(yīng)力n，求得的n即為已考慮兩端耐張絕緣子串重力影響

21、的應(yīng)力，按式(3-2-12)求得的弧垂為已考慮兩端耐張絕緣子串重力影響的弧垂。 3一端連有耐張絕緣子串時的應(yīng)力和中點弧垂 導(dǎo)線在安裝緊線時，只有孤立檔的一端有耐張絕緣子串，而當(dāng)弧垂觀測完畢并在緊線操作端掛線后，則檔內(nèi)兩端都連有耐張絕緣子串。為了保證導(dǎo)線在安裝完畢后及運(yùn)行過程中，導(dǎo)線的水平應(yīng)力符合設(shè)計要求，需要根據(jù)掛線后校核弧垂的氣象條件及導(dǎo)線應(yīng)力(即考慮兩端連有耐張絕緣子串重力影響時的應(yīng)力)，并用下列狀態(tài)方程求出觀測弧垂氣象條件時的導(dǎo)線水平應(yīng)力(此時檔內(nèi)僅一端連有耐張絕緣子串)，以作為緊線觀測弧垂之依據(jù)。 第31頁，共36頁。(3-2-13) （3-2-14） 檔距中點弧垂為： （3-2-15

22、） 式中 m兩端有耐張絕緣子串重力影響時的導(dǎo)線水平應(yīng)力(MPa)； n安裝氣象條件時僅一端有耐張絕緣子串重力影響時的導(dǎo)線水平應(yīng)力(MPa)； K1n一一表示一端有耐張絕緣予串時的比載增大系數(shù)； fo檔中一端有耐張絕緣子串重力影響時的中點弧垂(m)。 第32頁，共36頁。4孤立檔中導(dǎo)線的最大使用應(yīng)力 在孤立檔的應(yīng)力計算中，對線路中擋距較大的孤立檔，最大使用應(yīng)力與連續(xù)檔耐張段相同，即 （3-2-16） 對變電所進(jìn)出線檔，導(dǎo)線的應(yīng)力一般受進(jìn)出線構(gòu)架允許的最大拉力控制，此時導(dǎo)線最大使用應(yīng)力為 (3-2-17) 式中 m導(dǎo)線最大使用應(yīng)力(MPa)； Tp導(dǎo)線計算破斷拉力(N)； K一一導(dǎo)線強(qiáng)度安全系數(shù)； A導(dǎo)線截面積(mm2)； p導(dǎo)線計算破壞應(yīng)力(MPa)； T進(jìn)出線構(gòu)架每相導(dǎo)線的最大允許拉力(N)。 第33頁，共36頁。輸電線路任一耐張段內(nèi)導(dǎo)線的線長，在弧垂觀測時即已按設(shè)計要求確定。但在緊線操作端耐張線夾安裝完