绝缘导线弧垂计算的计算机实现

屠海燕

（上海恒能企业发展集团公司，中国 上海200122）

0 前言

在配电线路的施工过程中，施工人员以往经常忽视在紧线工作中按标准设置导线弧垂，尤其是在10kV及以下线路紧线施工往往用目测替代定量的观测导线弧垂这一工作，使得本应非常严谨的施工工艺一下子变得非常简洁，这给日后的安全运行带来了很大的隐患。

如果弧垂过小，则导线会受过大张力，安全系数降低，当温度降低时，容易因导线过紧而发生断线；如果弧垂过大，则对地面距离过小，影响安全运行，温度升高时，易产生导线间放电，造成闪络事故。

针对这一情况，上海恒能企业发展集团公司加强了所属工程类集体企业绝缘导线施工技术管理，要求施工人员在施工过程中严格按照标准设置导线弧垂，并且使用专用弧垂观测器具进行测量。

然而在计算弧垂的过程中，计算量比较大，这给弧垂的计算带来了很多不便，而且计算过程中容易出错，因此设计一个弧垂计算的程序将给实际计算带来很大方便。

1 弧垂计算的原理

导线弧垂是指在平坦地面上，相邻两基电杆上导线悬挂高度相同时，导线最低点与两悬挂点间连线的垂直距离。如果导线在相邻两电杆上的悬挂点高度不相同，此时，在一个档距内将出现两个弧垂，即导线的两个悬挂点至导线最低点有两个垂直距离，称为最大弧垂和最小弧垂。本文是针对平坦地面上的弧垂计算的计算机实现的研究，弧垂计算的步骤如下。

1.1 观察档的选择

耐张段在5档以下时，靠近耐张段中间选择最大或较大的一档作为观察档；耐张段在6-12档时，靠近耐张段两端各选择较大的一档作为观察档；耐张段在超过13档时，在耐张段两端及中间各选择较大的一档作为观察档。

1.2 计算耐张段的代表档距

若耐张段为许多档距连在一起，则称为连续档距，由于受地形限制，连续档内各档距长度不可能完全相同，为简化连续档距中的架空线的计算，可将连续档距用一个等阶的孤立档距代表，此等阶的孤立档距就称为代表档距（或称规律档距）。

悬点等高连续档距的代表档距公式为：

式中：l为各档档距，lD为代表档距。

1.3 根据气象条件用代表档距查弧垂

根据导线、地线的降温值，直接查安装曲线表。

1.4 初伸长补偿

架空电力线路的多股导线，当它第一次受到拉力以后，发生的塑性变形叫初伸长。初伸长使得导线的实际长度增加，弛度增大，应力相应减小。初伸长在线路运行中要5至10年再趋于稳定，紧线时要对初伸长补偿，即减小弧垂。补偿初伸长一般有2种方法：

1.4.1 采用降温法，钢芯铝绞线降15-20℃，轻型钢芯铝绞线降20-25℃，加强型钢芯铝绞线降15℃，钢绞线降10℃。

1.4.2 采用减少弧垂法：铝线减少20%，铜线减少7%-8%，钢芯铝绞线减少12%，钢绞线减少5%。

1.5 计算观察档观察弧垂

如果采用降温法，则在1.3查询安装曲线表时相应减少温度，下式即观察档观察弧垂计算公式。

如果采用减少弧垂法，则温度不变，再乘以减少的系数。

式中：fg为观察档弧垂，fd为代表档距弧垂，k为减少的系数。

2 Visual C++简介

Visual C++是Visual Studio中的一个成员，其中的MFC（Microsoft Foundation Class，微软基础类库）提供了大量的类供用户直接调用，而不需要再为某个程序界面设计而编写大量代码，可以把注意力集中在优化应用程序的功能上。用Visual C++开发出的程序可以在单机上方便运行。

由上面的原理可见，如果以常规的人工计算，假设耐张段有5档，需要进行的计算量为5次立方，2次求和，1次求商，1次开根，1次平方，1次乘法，另外需要一次查表，过程中如果有一个环节出错而没发现，则会造成结果错误，需要重新计算，验算过程也同样复杂。而采用计算机程序进行弧垂计算就可以充分利用其处理复杂问题能力强、计算准确、计算速度快的优点，可以避免大量的人工计算，而且只要参数输入正确，就不会出现错误，而检查参数的输入比验算要简便的多。

3 程序设计

由于本程序针对的是施工应用，无须根据导线状态方程计算弧垂曲线，可以直接根据绝缘导线弧垂表计算。目前市南地区主要使用的是JKLYJ-120和JKLYJ-70的绝缘导线，因此本程序也是针对这两种型号的导线而设计的。

3.1 弧垂表数据的输入

程序涉及到的基础数据量较小，仅有两个弧垂表，因此不使用数据库，而是在程序中直接使用两个二维数组存储弧垂表，其中第一行各数据为弧垂表的温度，第一列各数据为弧垂表的档距，其他为对应档距、温度下的弧垂。

图1 主程序框图

3.2 程序框图

3.2.1 主程序框图

主程序通过用户输入各种计算所需的参数自动计算观察档弧垂，框图如图1。

3.2.2 查表程序框图

在程序中有一步查表比较关键，即根据算出的代表档距ld以及温度t查已知的弧垂表a[m][n]，本程序采用顺序查找法逐行逐列比较，即先根据档距查出行，再根据温度查出列，最后由行、列两个值确定代表档距弧垂，在C++中，数组编号从0开始，所以行、列编号都从0开始，框图如下：

图2 查表程序框图

3.3 程序界面

界面采用Visual C++6.0程序向导自动生成的对话框程序，见图3，主要由静态控件、编辑控件、按纽、单选纽、列表框等标准控件组成，操作简便，界面友好。

图3 程序界面截图

4 结束语

本程序在上海恒能企业发展集团公司下属工程类集体企业线路施工中得到应用，实践证明，该程序的设计和运算是正确的，利用它进行工程辅助设计可以大大减少计算量，提高计算精确度及工作效率。

［1］[美]Clayton Walnum.Windows 2000编程核心技术精解[M].北京:中国水利水电出版社,2002.

［2］郑莉,董渊.C++语言程序设计[M].北京:清华大学出版社,2001.

［3］王琼,蓝耕.配电线路高级工[M].北京：中国电力出版社,2000.