《输电线路基础》第3章导线安装计算第二节特殊耐张段的安.ppt课件.ppt

1、主讲主讲:赵先德赵先德第三章第三章 导线安装计算导线安装计算 第二节第二节 特殊耐张段的安装计算特殊耐张段的安装计算 第1页，共36页。所谓特殊耐张段主要指连续倾斜档和孤立档耐张段，因这两种耐张段的安装弧垂均不能利用上节中介绍的安装曲线确定，而由设计部门逐个耐张段提供弧垂安装表，以便施工安装。一、连续倾斜档的安装计算一、连续倾斜档的安装计算 1连续倾斜档导线安装时的受力分析连续倾斜档导线安装时的受力分析 输电线路在施工紧线时，总是分耐张段进行的。一般先将导线一端固定在耐张杆塔上，中间各档导线则悬挂在直线杆塔悬垂绝缘子串下端的放线滑车上，然后在耐张段的另一端收紧导线，同时观测弧垂。当弧垂达到设计

2、要求时停止紧线，再将紧线一端的导线通过耐张绝缘子串固定在耐张杆塔上。接着将各直线杆塔滑车上的导线移至悬垂线夹内，并安装防振锤等附件，即完成了整个耐张段的导线安装。第2页，共36页。（a）（b）图图3-2-1导线置于滑车上的情况导线置于滑车上的情况(a)悬点等高、档距相等时；悬点等高、档距相等时；(b)悬点不等高或档距不等时悬点不等高或档距不等时 如图3-2-1所示，当导线置于滑车中紧线时，若不考虑滑车的摩擦力影响，整个耐张段内导线上各点的轴向应力是连续变化的，滑车两侧的导线张力应有：T1=T2，而在第二章第三节中已知，悬点应力与导线最低点应力间的关系为 AAgy0所以悬点张力Ti和最低点张力T

3、oi间的关系为 iiigAyTT0(3-2-1)第3页，共36页。式中 g导线比载(Nm.mm2)A导线截面积(mm2)；yi第i档中导线最低点和悬点间高差(m)；Ti第i档导线悬点的张力(N)：T0i第i档导线最低点的张力(N)。图3-2-1中A悬点的张力可表示为 1011gAyTT2022gAyTT因为滑车两侧导线张力相等，即T1=T2故上式可写为 202101gAyTgAyT（3-2-2）由式(3-2-13-2-2)可看出：当悬点A的两侧档距相等且悬点等高时有y1=y2，故T01=T02，A处悬垂绝缘子串处在中垂位置，如图3-2-1（a)所示。第4页，共36页。当A悬点两侧档距不等或悬点

4、不等高时，则因y1y2，故T01T02，导线最低点高的一侧y值小，导线水平张力T0大，悬垂绝缘子串向水平张力较大的一侧偏斜，如图3-2-1(b)所示。又因各档水平张力不相等，且不等于设计张力，所以应在耐张段中选两档观测弧垂，并以设计应力计算观测弧垂值，其结果将彼此矛盾，即出现档距小(或山上侧)的观测档弧垂已到设计值，而挡距大(或山下侧)观测档弧垂还相差很多的现象。由于上述原因，对于连续上山或下山的连续倾斜档耐张段或档距大小相差悬殊的耐张段，要使紧线安装工作结束后，其导线应力、弧垂符合设计要求，悬垂绝缘子串位于中垂位置，我们就需解决两个问题：第5页，共36页。导线置于滑车中紧线时，观测弧垂如何确

5、定?完成紧钱后，将导线移置于线夹中，线夹安装位置如何确定?解决这两个问题的方法有：然后调整各档线长使其与设计线长相符，以此确定线夹安装位置。显然，各档线长与设计相符，则各档应力和弧垂也是符合设计要求的。在紧线时控制耐张段中总线长为设计线长，以此来确定各档紧线时的应力和观测弧垂；现以连续倾斜档耐张段为例，分析观测弧垂和线夹安装位置的确定方法，其结论也适用于其它各种耐张段。第6页，共36页。2 2连续倾斜档观测弧垂的确定连续倾斜档观测弧垂的确定 图图3-2-2 导线通过滑车的连续档导线通过滑车的连续档 设有一由n档组成的连续倾斜档耐张段(如图3-2-2所示，n=4)，由于悬点不等高且档距不相等，导

6、线置于滑车中，所以各档导线最低点应力不相等。又因忽略滑车的摩擦力时，整个耐张段内导线各点的轴向应力是连续变化的；第7页，共36页。xxgy0已知，导线任意点应力与导线最低点应力间关系为 ，从而可知导线任意两点应力差等于两点间高差与比载的乘积。现以耐张段第l档导线最低点应力1为基准，即可得各档导线最低点应力1111gy1212gynngy11（3-2-3）式中 1、2、n分别为置于滑车上的各档导线最低点应力(MPa)：y11第l档导线最低点之间的垂直距离，y11=0；y12，y1n分别为第2档至第n档的导线最低点与第1档导线最低点之间的垂直距离(m)，高于第1挡导线最低点时取正值，低于时取负值；

7、g计算气象条件时导线比载(Nm.mm2)。由此可见，欲求各档应力，关键为求第1档导线最低点应力1。第8页，共36页。当导线置于滑车中紧线时，各档导线水平应力分别为1，2，n，而当施工紧线完成后，各档水平应力应相等且等于设计应力值0。因为紧线时各档应力与设计应力不符，所以两者之间具有应力差，第i档紧线时应力与设计应力间的应力差可表示为 ii由此，紧线时的线长与设计线长也不符，其线长增量可表示为 iiML要使施工紧线完成后，耐张段中各档水平应力、弧垂符合设计要求，首先应控制耐张段总线长等于设计线长，即必须使耐张段中各档线长增量的代数和等于零，即 011niiiniiMLL第9页，共36页。结合第二

8、章中线长计算式(采用斜抛物线形式)，即可得第1档导线应控制的应力1与设计应力0之间的关系式为 其中 oniiniiigyMyMg1011101)(niiniiioMyMy1111)(iioiiiEllgM2332cos12cos(3-2-4)第10页，共36页。式中 o导线最低点的设计应力(MPa)；E导线弹性系数(MPa)；计算档的档距(m)；i计算档的悬点高差角(。)；y1i计算挡导线最低点与第l档导线最低点之间的垂直距离(m)；yiO第l档导线最低点应力为1时的最低点高度与应力为O时的高度间的垂直距离(m)；Mi计算档导线最低点应力为设计应力O时，增加单位应力引起的线长增量，也可称导线长

9、度变化率(mMPa)；g导线比载(Nm.mm2)。l另外，因为当应力增加量i为正值时，i0，导线收得比设计值紧，即线长比设计线短，线长增量Li为负值；反之，i为负值，则线长增量为正值。所以，Mi计算式右侧出现一个负号。式(3-2-4)中y1i是与各档应力、高差有关的未知数，可以通过试凑求解得到。但工程中如不是编制程序利用计算机求解，一般均从线路平断面图中查出最大弧垂时各档导线最低点的相对高程y1，y2，yn，粗略地算出y1i=yi y1，然后代入公式(3-2-4)中求取第1档导线最低点水平应力1，再将1代入式(3-2-3)中求取各档导线最低点水平应力1，2，n。第11页，共36页。求得各档应力

10、后，可按下式求得观测档的观测弧垂 当 hi/i10时，liiiiglfcos82iiiiglfcos82当 hi/i10时，l（3-2-5）式中 hi弧垂观测档的悬点高差(m)；i弧垂观测档档距(m)；fi观测孤垂(m)；i弧垂观测档的悬点高差角()；i弧垂观测档导线最低点水平应力(MPa)。l在导线置于滑车中时，按式(3-2-5)计算的弧垂进行紧线，则导线紧好后，整个耐张段的总线长等于设计线长，这时可在紧线端划印，安装耐张线夹，然后将导线通过耐张绝缘子串挂在耐张杆塔上。第12页，共36页。3 3悬垂线夹安装位置的调整悬垂线夹安装位置的调整 按上述方法进行紧线，紧线完成后虽然耐张段的总线长等于

11、设计总线长，但各档线长(应力为i)不等于设计线长(设计应力为0)，悬垂绝缘于串向挡中导线最低点高的一侧偏斜。又因总线长符合设计要求，就有可能逐档调整各档线长，使其符合设计要求。这项工作在安装悬垂线夹时进行，即需确定悬垂线夹的安装位置。已如前述，导线置于滑车中时，各档线长增量 ，则从第1档开始有iiiML1111ML1就是第l基直线杆塔上悬垂线夹安装调整距离。在第2基直线杆塔上，第2档本身线长增量为 ，但线夹安装时，线长从第1档又将串入2，故第2基直线杆塔上线夹安装调整距离为 222ML221212ML第13页，共36页。由此类推，可得第i基直线杆塔上线夹安装调整距离为 iiiiiiML11(3

12、-2-6)u式中i为ln的自然数；i有正有负，其量取方向如下图所示 第14页，共36页。4 4连续倾斜档安装表连续倾斜档安装表 从以上分析可见，连续倾斜档的安装计算较为繁复，在实际工程中由设计部门进行计算后提供表3-2-1所示的连续倾斜档安装表，施工单位只需按表中所给数据进行施工。表中一般给出几种不同安装气温时的观测弧垂和线夹安装调整距离值，以供安装时根据实际气温选用相应的数值。第15页，共36页。表表 3-2-1 连续倾斜档安装表连续倾斜档安装表 84.740.025.422905.0870.037.83340O026.810.0263.804.104.402505调整距离(m)观测弧垂(m

13、)调整距离(m)观测弧垂(m)调整距离(m)观测弧垂(m)档距(m)杆 号01020安装气温（）耐张段起止杆号：耐张段起止杆号：5 5#8 8#第16页，共36页。在线夹安装时需注意：(1)在前述计算中均未考虑绝缘子串偏斜引起档距变化对线长的影响，因此，线长调整量均应从绝缘子串悬挂点A作垂线与导线的交点O起算(如下图所示)，且O点必须在导线尚悬挂在滑车中时，全耐张段各直线杆塔统一确定，切不可在某几基直线杆塔上线夹安装完毕后，再确定其它杆塔的0点位置。(2)i是有正负的，必须明确其量取方向。正如前述，山下档线长比设计线长长，山上档线长比设计线长短，因此调整距离i可能为正值或负值。当i为正值时，表

14、示该档导线在滑车中时的线长比设计线长长，故对该档导线一侧的悬垂线夹位置进行调整时，其调整距离i应从Oi点向使该档线长减少的方向量取。若i为负值，则应从Oi点向使该档线长增加的方向量取，如右图所示。第17页，共36页。5 5避雷线的安装避雷线的安装 对于连续倾斜档的避雷线，在紧线安装对的计算与导线相同。由于避雷线和导线的档距相同，悬挂点的高差亦与导线的接近，因此可以借用导线调整的计算结果进行修正，即可简便地求出避雷线的观测弧垂及线 夹安装调整距离，其计算式如下 iddbibgibiboibfff2ibdidbidibgg2ibdidbidibggff(3-2-7)第18页，共36页。式中 id、

15、ib分别为导线和避雷线在滑车中时，计算档的水平应力(MPa)；id、ib分别为导线和避雷线在滑车中时的应力与设计应力间应力差(MPa)；gd、gb分别为导线和避雷线在计算气象条件时的比载(Nm.mm2)；fid、fib分别为导线和避雷线紧线时观测弧垂与设计弧垂间弧垂差(m)；id、ib分别为导线和避雷线的线夹调整距离(m)；fib、fibo分别为避雷线的紧线观测弧垂和设计弧垂(m)。第19页，共36页。l例例3-2-1设110kV线路有两个连续倾斜档的耐张段，档距为 1=2=600m，悬点高差h1=80m、h2=70m，如下图所示。导线为LGJ-18545型，紧线气温时的应力0=71.2MPa

16、。试计算导线置于滑车中紧线时的观测弧垂和将导线由滑车中移置到线夹内时，线夹安装位置的调整距离。lyA600m600myyAB70myB80mABC 已知LGJ-18545型导线的自重比载g1=36.51l0-3Nm.mm2，弹性系数E=76000MPa。第20页，共36页。解：解：导线最低点偏移值分别为：)(02.2606001051.36802.713111mglhmo)(5175.2276001051.36702.713222mglhmoB悬点与两档导线最低点间高差分别为：)(41.0)02.260300(2.7121051.362232mxgyAoA)(347.1)5175.227300

17、(2.7121051.362232mxgyBoB y=h1+yA=80+0.41=80.41（m）yAB=y-yB=80.41-1.347=79.063m 第21页，共36页。各档导线长度变化率为 9912.060080600cos221 和 9933.060070600cos222121313121cos12cosEllgMo073925232.09912.0760006002.71129912.0600)1051.36(23323222323222cos12cosEllgMo074030888.09933.0760006002.71129933.0600)1051.36(23323第22页

18、，共36页。第1档和第2档应力为：)(76.69)074030888.0073925232.0()063.79073925232.0(1051.362.71)(31101MPaMyMgniiniABi)(65.72063.791051.3676.69302MPagyAB各档紧线时的观测弧垂为)(76.239912.076.6986001051.36cos82311211mglf)(77.229933.065.7286001051.36cos82322222mglf直线杆塔上线夹安装位置的调整距离)(106.0)2.7176.69(073925232.0)(111mMo第23页，共36页。验证耐

19、张杆塔上(第2档)调整量是否为零)(00013.0)2.7165.72(074030888.0106.02211mM如果按1和2求出的控制弧垂紧线后，不进行线夹安装位置的调整，将引起的弧垂误差为%06.2%1002.7112.71176.691%10011ooffff%2%1002.7112.71165.721%10022ooffff如果山下档按设计弧垂观测，将引起山上档导线的弧垂误差，因为 1=o=71.2（MPa）第24页，共36页。所以 2=1+gyAB=71.2+36.5110-379.063=74.09MPa%9.3%1002.7112.71109.741%10022ooffff如果

20、山上档按设计弧垂观测，将引起山下档导线的弧垂误差，因为 2=o=71.2（MPa）所以 1=2-gyAB=71.2-36.5110-379.063=68.31MPa%23.4%1002.7112.71131.681%10011ooffff第25页，共36页。导线安装时的弧垂允许误差在110500kV架空电力线路施工及验收规范GBJ 233-90中规定110kV线路允许误差为+5、-25，220kV及以上的线路允许误差为2.5%。从以上的各种情况引起的弧垂误差分析可见，山下档按设计弧垂观测，将引起山上档导线的弧垂误差，如果不调整线夹安装位置或按设计弧垂安装紧线，将使弧垂误差超过允许值。山上档按设

21、计弧垂观测，将引起山下档导线的弧垂误差，在允许误差之内。因此，对连续倾斜档耐张段，应按上述方法计算的紧线观测弧垂进行紧线，并进行悬垂线夹安装位置的调整，才能保证线路各档导线的弧垂和应力与设计一致。第26页，共36页。二、孤立档的安装特点二、孤立档的安装特点 孤立档虽然在运行中也有一定优点，但在经济上的消耗比一般档距为大，且施工困难，所以在输电线路中应尽量避免，特别是小档距孤立档更应避免。但又由于线路进出变电所、跨越障碍物、通过拥挤地段需连续转角等原因，全线总要出现一些孤立档。孤立档由于一挡导线两侧均连有耐张绝缘子串，以及受导线紧线安装条件的限制，在确定应力、弧垂时需根据具体档距情况，按不同的方

22、法考虑。首先，孤立档两端均连有耐张绝缘子串，相当于在导线的两端分别作用有一个附加集中荷载。显然，孤立档的应力、弧垂将受这种附加荷载的影响，尤其对档距较小的孤立档，耐张绝缘子串下垂的距离几乎占全部弧垂值的一半甚至更多。此时如仍按导线自重均布荷载计算导线的弧垂，就会使导线张力增加几倍，甚至破坏杆塔或拉断导线。第27页，共36页。又因孤立档紧线时为一端已连耐张绝缘子串，另一端尚未连；当施工紧线完成，则两端均连有耐张绝缘子串。所以，孤立档紧线观测弧垂应按一端连有耐张绝缘子串考虑，而竣工验收弧垂应按两端均连有耐张绝缘子串考虑。这两种情况弧垂值是不相同的。计算方法如下。1 1应力控制条件的确定应力控制条件

23、的确定 孤立档在实际工程中很少遇到年平均运行应力为控制条件的情况，因此应力控制条件，可根据最低气温和最大比载两种情况的临界档距来确定，此临界档距为 BBAABAmJKgKgttl2222)(24（3-2-8）第28页，共36页。lggglKJJ4lg2312122(3-2-9)AGgJJ（3-2-10）上三式中 J临界挡距(m)。导线的热膨胀系数(1)；tA、tB分别为最低气温和最大比载时的气温()；gA、gB分别为最低气温和最大比载时的比载(Nm.mm2)K1A、K2B分别为最低气温和最大比载时、两端连有耐张绝缘子串时的比载增大系数，按式(3-2-9)计算；m导线最大使用应力(MPa)；耐张

24、绝缘子串长(m)；孤立挡档距(m)；gJ、g相应气象条件时耐张绝缘子串比载和导线比载(Nm.mm2)GJ相应气象条件时耐张绝缘子串重力(N)；A导线截面积(2)。ll 第29页，共36页。2 2两端连有耐张绝缘子串时的应力和中点弧垂两端连有耐张绝缘子串时的应力和中点弧垂 两端连有耐张绝缘子串时导线的状态方程式为 mnmmmmnnnnttEKlEgKlEg222222222424（3-2-11)档距中点弧垂为 nnJnnnogglgf2)(822(3-2-12)上二式中：n、m下角标，分别表示待求气象条件和控制气象条件；fo档距中点弧垂(m)。其他符号意义同前。第30页，共36页。根据式(3-2

25、-11)，当已知m气象条件时的应力m，即可求出n气象条件时的应力n，求得的n即为已考虑两端耐张绝缘子串重力影响的应力，按式(3-2-12)求得的弧垂为已考虑两端耐张绝缘子串重力影响的弧垂。3 3一端连有耐张绝缘子串时的应力和中点弧垂一端连有耐张绝缘子串时的应力和中点弧垂 导线在安装紧线时，只有孤立档的一端有耐张绝缘子串，而当弧垂观测完毕并在紧线操作端挂线后，则档内两端都连有耐张绝缘子串。为了保证导线在安装完毕后及运行过程中，导线的水平应力符合设计要求，需要根据挂线后校核弧垂的气象条件及导线应力(即考虑两端连有耐张绝缘子串重力影响时的应力)，并用下列状态方程求出观测弧垂气象条件时的导线水平应力(

26、此时档内仅一端连有耐张绝缘子串)，以作为紧线观测弧垂之依据。第31页，共36页。mnmmmmnnnnttEKlEgKlEg222212222424(3-2-13)1324611221nJnnJnnJnngglgglgglK（3-2-14）档距中点弧垂为：222)(28lggglgfnnJnnno（3-2-15）式中 m两端有耐张绝缘子串重力影响时的导线水平应力(MPa)；n安装气象条件时仅一端有耐张绝缘子串重力影响时的导线水平应力(MPa)；K1n一一表示一端有耐张绝缘予串时的比载增大系数；fo档中一端有耐张绝缘子串重力影响时的中点弧垂(m)。第32页，共36页。4孤立档中导线的最大使用应力

27、在孤立档的应力计算中，对线路中挡距较大的孤立档，最大使用应力与连续档耐张段相同，即 KKATPPm（3-2-16）对变电所进出线档，导线的应力一般受进出线构架允许的最大拉力控制，此时导线最大使用应力为 ATm(3-2-17)式中 m导线最大使用应力(MPa)；Tp导线计算破断拉力(N)；K一一导线强度安全系数；A导线截面积(mm2)；p导线计算破坏应力(MPa)；T进出线构架每相导线的最大允许拉力(N)。第33页，共36页。输电线路任一耐张段内导线的线长，在弧垂观测时即已按设计要求确定。但在紧线操作端耐张线夹安装完毕进行挂线时，由于导线在滑车上的悬挂点往往低于耐张杆塔上导线的固定孔一段距离，而

28、且耐张绝缘子串的金具等在紧线时不能全部受力拉直达到设计长度，因此欲使导线挂入指定的位置，势必需将导线“过牵引”，以使线端留出适当长度，便于操作。在第二章中我们已知，一档导线当线长发生微小的变化，也会引起应力、弧垂发生几倍变化，尤其对孤立档，特别是小挡距孤立挡，过牵引有可能拉断导线或使杆塔破坏。因此，对孤立档应进行过牵引验算。一般过牵引后导线的应力o必须同时满足下列的两个条件 ATo2calo(3-2-18)第34页，共36页。式中 T耐张杆塔设计所允许的每相导线最大不平衡张力(N)；o过牵引后导线的水平应力(MPa)。验算方法通常有两种：一为首先给定过牵引长度，然后计算过牵引后导线应力o，o应

29、符合式(3-20)的要求。二为以式(3-2-18)的要求为依据，计算允许过牵引长度，以供紧线时控制。允许过牵引长度一般控制在50200mm。若允许过牵引长度过小，施工困难，即应减小紧线气象条件时的设计应力(即减小最大使用应力)，以使允许过牵引长度加大。对孤立档安装，设计部门综合考虑上述各项要求后，设计提供了如表3-2-2所示的孤立档安装表，以供施工运行单位使用。施工时特别应注意过牵引长度必须控制在设计提供的允许范围内。第35页，共36页。表表3-2-2 3-2-2 孤立档安装表孤立档安装表 杆号：4#5#档距：122m 高差：气温（)观测弧垂(m)竣工弧垂(m)允许过牵引长(m)说 明0102030400.660.760.881.021.200.660.760.881.031.21O.070.090.120.140.16以最大使用应力m=113.8MPa为控制应力；过牵引时以=142.2 MPa为控制应力第36页，共36页。