1、台山市华侨中学高一物理备课组输输电线路电线路设计设计20112011年年7 7月月2929日日张 鸣导线风偏计算及校验导线风偏计算及校验台山市华侨中学高一物理备课组台山市华侨中学高一物理备课组一、概 述 架空输电线路长期运行在野外，受自然界气架空输电线路长期运行在野外，受自然界气候变化的影响。风是自然界影响线路的主要现象候变化的影响。风是自然界影响线路的主要现象之一。大风引起的导线风偏对地或对杆塔塔头构之一。大风引起的导线风偏对地或对杆塔塔头构件放电是线路故障的主要形式。件放电是线路故障的主要形式。 下面介绍导线风偏对地或交叉跨越计算和下面介绍导线风偏对地或交叉跨越计算和绝缘子串风偏计算。绝缘
2、子串风偏计算。台山市华侨中学高一物理备课组 二、风偏计算基本参数（1）比载）比载 （N/m.mm2） 比载是电线单位长度、单位截面上的荷载比载是电线单位长度、单位截面上的荷载自重比载自重比载 g1冰重比载冰重比载 g2自重冰重综合比载自重冰重综合比载 g3风比载风比载 g4覆冰后风比载覆冰后风比载 g5自重风重综合比载自重风重综合比载 g6覆冰、风综合比载覆冰、风综合比载 g7台山市华侨中学高一物理备课组台山市华侨中学高一物理备课组 二、风偏计算基本参数比载以荷载方向分类比载以荷载方向分类 分为垂直比载、水平比载、综合比载。分为垂直比载、水平比载、综合比载。垂直比载有垂直比载有 g1、g2、g
3、3水平比载有水平比载有 g4、g5综合比载有综合比载有 g6、g7水平比载垂直比载综合比载台山市华侨中学高一物理备课组 二、风偏计算基本参数自重比载自重比载g1计算计算 SgWg01式中：g1 电线自重比载（N/m.mm2） W0 电线自重 （N/m） g 重力加速度 g = 9.80665 S 电线截面（mm2） 台山市华侨中学高一物理备课组 二、风偏计算基本参数冰重比载冰重比载g2计算计算 式中：g2 电线覆冰的冰重比载（N/m.mm2） b 覆冰厚度 （mm） g 重力加速度 g = 9.80665 S 电线截面（mm2） d 电线外径 （mm）gSdbbg9 . 02台山市华侨中学高一
4、物理备课组 二、风偏计算基本参数电线覆冰垂直综合比载电线覆冰垂直综合比载g3计算计算 式中： g1 电线自重比载（N/m.mm2） g2 电线覆冰的冰重比载（N/m.mm2） 213ggg台山市华侨中学高一物理备课组 二、风偏计算基本参数风比载风比载g4计算计算 式中： g4 电线上风比载（N/m.mm2） g 重力加速度 g = 9.80665 V 大风风速 （m/s） 风压不均匀系数 S 电线截面（mm2） K 电线体型系数 d 电线外径 （mm） d17mm K=1.2 d17mm K=1.13241016gSdVKg台山市华侨中学高一物理备课组 二、风偏计算基本参数覆冰后风比载覆冰后风
5、比载g5计算计算 式中： g4 电线上风比载（N/m.mm2） g 重力加速度 g = 9.80665 V 大风风速 （m/s） 风压不均匀系数 S 电线截面（mm2） K 电线体型系数 d 电线外径 （mm） b 覆冰厚度 （mm）32510162gSbdVKg台山市华侨中学高一物理备课组 二、风偏计算基本参数风压不均匀系数风压不均匀系数取值取值 基准风速m/s2020V2727V31.531.5计算杆塔荷载1.00.850.750.70计算风偏用1.00.750.610.61水平档距 m200250300350400450500550校验杆塔间隙用0.800.740.700.670.650
6、.630.620.61台山市华侨中学高一物理备课组 二、风偏计算基本参数风电线综合比载风电线综合比载g6计算计算 式中： g1 电线自重比载（N/m.mm2） g4 电线的风比载（N/m.mm2） 22641ggg台山市华侨中学高一物理备课组 二、风偏计算基本参数冰、风、电线综合比载冰、风、电线综合比载g7计算计算 式中： g3 覆冰、电线垂直比载（N/m.mm2） g5 覆冰后电线上的风比载（N/m.mm2） 25237ggg台山市华侨中学高一物理备课组 二、风偏计算基本参数 P 单位荷重单位荷重 （N/m） 单位荷重是电线单位长度上的荷载，单位荷重为应力与电线截面的单位荷重是电线单位长度上
7、的荷载，单位荷重为应力与电线截面的乘积。乘积。自重自重 P1冰重冰重 P2自重冰重综合自重冰重综合 P3风风 P4覆冰后风覆冰后风 P5自重风重自重风重 P6覆冰、风覆冰、风 P7Sgp台山市华侨中学高一物理备课组 （2）应力）应力 （N/mm2） 应力应力是电线单位截面上所受的力是电线单位截面上所受的力电线张力电线张力T是应力与截面的乘积是应力与截面的乘积 二、风偏计算基本参数ST台山市华侨中学高一物理备课组 不同的气象条件下，导线有不同的应力。 在线路档距中，电线弧垂上各点的应力是不相同的，施工图设计应力表是指电线弧垂最低点单位截面所受的力。 二、风偏计算基本参数台山市华侨中学高一物理备课
8、组 获得导线应力方法：获得导线应力方法：1、查施工图设计中的应力表。2、采用状态方程式计算。3、根据施工图图纸中的导地线放线K值表进行换算。 二、风偏计算基本参数台山市华侨中学高一物理备课组台山市华侨中学高一物理备课组ttEElgElgmmmm2222222424式中： m、gm、tm 已知条件的应力、比载、温度 、 g、 t 待求条件的应力、比载、温度 线膨胀系数 E 弹性模量（N/mm2） 代表档距(m)l 二、风偏计算基本参数台山市华侨中学高一物理备课组 三、档距中导线风偏台山市华侨中学高一物理备课组Kg21式中： 电线应力 （N/mm2） g1 电线自重比载（N/m.mm2） K K值
9、（x10-4） 利用施工图图纸中的放线K值表中数值反算相应温度下的导线应力。 由于施工图中放线K值表中的数值是降温后对应温度的数值，因此表中的温度减去K值表降温的度数，才是所求应力对应的实际温度。 二、风偏计算基本参数台山市华侨中学高一物理备课组档距中央的弧垂（最大）计算： 三、档距中导线风偏台山市华侨中学高一物理备课组电线风偏角计算：电线风偏角计算：式中：式中： 电线风偏角（度）电线风偏角（度） g g1 1 电线自重比载（电线自重比载（N/mmN/mm2 2） g g4 4 风比载（风比载（N/mmN/mm2 2） 141ggtg 三、档距中导线风偏风偏是风偏是导线弧垂导线弧垂以档距两侧导
10、线悬挂点连线为轴旋转。以档距两侧导线悬挂点连线为轴旋转。 台山市华侨中学高一物理备课组电线上档距中央的弧垂（最大）计算：电线上档距中央的弧垂（最大）计算：式中：式中：f f 电线任意一点弧垂（电线任意一点弧垂（m m） g g1 1 电线自重比载（电线自重比载（N/mmN/mm2 2） b b 电线应力电线应力 （N/mmN/mm2 2） g g1 1 电线自重比载（电线自重比载（N/mmN/mm2 2） L L 档距（档距（m m） h h 电线悬挂点高差（电线悬挂点高差（m m） 高差角高差角 cos826LgfLhtg1 三、档距中导线风偏台山市华侨中学高一物理备课组导线风偏计算中任一点
11、对地弧垂计算：导线风偏计算中任一点对地弧垂计算：式中：式中： f f 电线任意一点弧垂（电线任意一点弧垂（m m） g g6 6 电线综合比载（电线综合比载（N/mmN/mm2 2） b b 电线应力电线应力 （N/mmN/mm2 2） g g1 1 电线自重比载（电线自重比载（N/mmN/mm2 2） 距两侧杆塔的距离（距两侧杆塔的距离（m m） h h 电线悬挂点高差（电线悬挂点高差（m m） 高差角高差角 cos2216llgf21ll、 三、档距中导线风偏台山市华侨中学高一物理备课组绝缘子串风偏计算：绝缘子串风偏计算：JvhWlgSWTlgSptg14122sin22式中：式中：P P
12、 绝缘子串风压（绝缘子串风压（N N） L Lh h 水平档距（水平档距（m m） W W 绝缘子串重量（绝缘子串重量（N N） L Lv v 垂直档距（垂直档距（m m） S S 电线截面电线截面 （mmmm2 2） 线路转角度数（度）线路转角度数（度） g g1 1 电线自重比载（电线自重比载（N/mmN/mm2 2） T T 相导线张力（相导线张力（N N） g g4 4 电线风压比载（电线风压比载（N/mmN/mm2 2） W WJ J 重锤重量（重锤重量（N N） 四、直线塔悬垂绝缘子串风偏台山市华侨中学高一物理备课组绝缘子串风压计算：绝缘子串风压计算：80665. 91603. 0
13、2VnP式中：式中：P P 绝缘子串风压（绝缘子串风压（N N） V V 风速（风速（m/sm/s） n n 绝缘子片数绝缘子片数 单联串金具算单联串金具算1 1片，片， 双联串算双联串算2 2片。片。 四、直线塔悬垂绝缘子串风偏台山市华侨中学高一物理备课组垂直档距计算：垂直档距计算：22111lhlhgllhv 四、直线塔悬垂绝缘子串风偏式中：式中： L Lv v 垂直档距（垂直档距（m m） L Lh h 水平档距（水平档距（m m） 电线应力电线应力 （N/mmN/mm2 2） g g1 1 电线自重比载（电线自重比载（N/mmN/mm2 2） h h1 1、h h2 2 计算杆塔两侧导
14、线悬挂点高差（计算杆塔两侧导线悬挂点高差（m m） l l1 1、l l2 2 计算杆塔两侧档距（计算杆塔两侧档距（m m）台山市华侨中学高一物理备课组台山市华侨中学高一物理备课组 绝缘子串极限摇摆间隙圆图绘制需考虑的因素：绝缘子串极限摇摆间隙圆图绘制需考虑的因素：1、角钢及脚钉宽度一般取150mm。2、线夹出口处的弧垂（瓶口弧垂）与塔身宽度和计算塔两侧杆塔相 对位置有关。3、电气间隙应根据海拔高度进行修正。台山市华侨中学高一物理备课组在外过电压、内过电压及正常工作电在外过电压、内过电压及正常工作电压情况下，分别求出绝缘子串的风偏压情况下，分别求出绝缘子串的风偏角角1 1 、 22、 33，然
15、后绘出间隙，然后绘出间隙圆，如右图所示，由图中的间隙距离圆，如右图所示，由图中的间隙距离e1e1、e2e2、e3e3，即可得知各种情况下的，即可得知各种情况下的空气间隙是否满足规程要求。空气间隙是否满足规程要求。 五、风偏校验方法台山市华侨中学高一物理备课组为便于设计验算，可采用反为便于设计验算，可采用反推法，先利用已知参数，反推法，先利用已知参数，反算出直线杆塔的允许高差算出直线杆塔的允许高差hh，再在定位中进行控制。，再在定位中进行控制。 五、风偏校验方法台山市华侨中学高一物理备课组也可以利用上述公式算出各种条件下水平档距与垂直档也可以利用上述公式算出各种条件下水平档距与垂直档距的关系，画
16、出摇摆角临界曲线，若定位图上某杆塔的距的关系，画出摇摆角临界曲线，若定位图上某杆塔的垂直档距和水平档距落在临界曲线以上，说明摇摆角在垂直档距和水平档距落在临界曲线以上，说明摇摆角在安全范围以内，反之则说明该杆塔摇摆角太在，存在安安全范围以内，反之则说明该杆塔摇摆角太在，存在安全风险。全风险。 五、风偏校验方法台山市华侨中学高一物理备课组1 1、调整杆塔位置；、调整杆塔位置；2 2、加高杆塔或更换塔型；、加高杆塔或更换塔型；3 3、加重锤（该方法慎用）；、加重锤（该方法慎用）；4 4、降低导线应力；、降低导线应力；5 5、采用其他绝缘子固定方式，如、采用其他绝缘子固定方式，如“V V”型。型。 六、摇摆角太大时解决方法
