架空送电线断线张力影响因素研究

杨泽江，李荣久

(1.四川水利职业技术学院，四川 都江堰，611830；2.四川安岳电力公司，四川 安岳，642350)



架空送电线断线张力影响因素研究

杨泽江1，李荣久2

(1.四川水利职业技术学院，四川 都江堰，611830；2.四川安岳电力公司，四川 安岳，642350)

影响架空线的断线张力的因素有多种。以断线余二档、安装情况当作初始条件，用悬链线公式进行计算，其结果说明对断线后各档残余张力影响最大的是档距差异，其次是绝缘子串长度，高差和紧线时温度的影响相对较小。

断线张力 档距 架空送电线 影响因素

在线路设计时，如果没有考虑防范导线断线造成的各种可能，那么在运行中一旦发生了断线，就将使事故扩大，以致造成整个耐张段甚至全线路倒杆，修复工作量很大。因此，设计线路杆塔时，应考虑一根至两根导线与地线折断时的事故情况。断线的根数依杆塔的型式而定。

影响架空线的断线张力的因素有多种，如档距和高差的差异、导线使用张力、断线条件、绝缘子串长度、紧线时温度等。本文对断线余二档的总长度不变，档距组合不同的情况，以安装气象为初始条件，采用悬链线公式进行计算，得出相应结果。

1 计算方法及计算参数

以LGJ-300/50导线和IX级气象区作为基本条件，选用一个代表档距，用架空线的悬链线状态方程式计算出断线前张力和安装张力作为已知条件。假设断线余二档的总长为1000m，按档距比分别为1/9～9/1共9种组合求断线后各档残余张力TC与断线前张力TQ的比值TC/TQ进行比较。

(1)LGJ-300/50导线的计算参数如下：

截面积A=348.36 mm2，外径d=24.26mm，弹性系数E=76000N/mm2，热膨胀系数α=0.0000189 /℃。

(2)计算用气温、风速、单位荷载和计算用初始张力如下表1。

表1 计算用环境参数及初始张力

(3)补偿降温为△ti=20℃。

绝缘子串的计算重量Gi(N)如下表2。

表2 绝缘子串的计算重量

2 计算公式

计算以安装紧线时的条件为初始条件。

(1)档距变化与导线张力的关系的悬链线方程式

(1)

式中：T0、Ti——分别为第i档导线架线和断线时的水平张力，N；

△li——第i档档距比架线情况悬垂串处于中垂位置时档距的增长量(档距缩短时为负值)，△li=li-li0，m；

△hi——第i档悬垂串偏斜后悬挂点间高差hi0的变化量，m；

hi0、hi——架线时和断线时第i-1基杆塔与第i基杆塔导线悬挂点的高差，大号塔比小号塔高为正值，大号塔比小号塔低为负值，hi=hi0+⊿hi，m；

φi0——第i档架线时悬挂点高差角，φi0=tg-1(hi0/li0)；

p0、pi——分别为第i档导线架线和断线时的单位荷载，N/m；

tj、tb、t0——分别为第i档导线架线、覆冰和制造导线时的气温，℃；

li0、li——分别为第i档导线架线和断线时的档距，断线档可取li0=10m(约为悬挂点至地面高度)，m；

E——导线的弹性系数，N/mm2；

α——导线的热膨胀系数，1/℃；

A——导线的截面积，mm2；

△tj——架线时为补偿塑性伸长对弧垂的影响而降低的温度，℃。

(2)第i档高差变化△hi与第i基杆塔悬挂点偏移δi间的关系

(2)

式中： △hi——第i档高差hi0的增量，hi=hi0+△hi，其中△hi≥0，△hn≤0，m；

δi、δi-1——分别为第i档两端第i和第i-1基杆塔上悬挂点偏移的水平距离，其中两端耐张杆塔上的δ0=0(δ1-1=δ0=0)，δn=0，m；

λ——各杆塔上的悬垂绝缘子串长度，其中两端耐张杆塔上也假定有λ，但δ=0m。

(3)悬垂绝缘子串偏斜与导线张力间的关系

(3)

式中：δi——第i基直线杆塔上导线悬挂点的偏移，m，δi=△l1+△l2+…+△li=δi-1+△li；

hi0、h(i+1)0——悬垂串均处于中垂位置时，分别为第i基直线塔上导线悬挂点对邻塔第i-1和第i+1基导线悬挂点间的高差，大号塔比小号塔高为正值，大号塔比小号塔低为负值，m；

Gi——第i基直线塔上悬垂串的垂向荷载，N，架线时为悬垂绝缘子串的重力Gi0，覆冰时可按覆冰厚度b(mm)和悬垂绝缘子串的重力Gi0用公式Gi=Gi0(1+0.015b)计算。

3 计算结果

计算时档距编号以断线时与耐张杆相连的一档为l1，与断线档相邻的一档为l2。

计算设置的变化条件有紧线时气温t、高差档距比(即高差角正切)h/l、绝缘子串长度λ和断线时的覆冰厚度b等四个。计算结果分别固定其中的三个条件，第四个条件在不同的数值时得出的TC/TQ比值。

计算结果如下列各表。

(1)b=15mm，t=10℃，λ=2.488m时，Tc/TQ比值见表3。

表3 不同h/l的TC /TQ比值

(2)b=15mm，t=10℃，h/l=0时，TC/TQ比值见表4。

表4 不同λ的TC /TQ比值

(3)b=15mm，h/l=0，λ=2.488m时，TC/TQ比值见表5。

(4)t=10℃，h/l=0，λ=2.488m时，TC/TQ比值见表6。

4 结论

由上列计算结果得出以下结论：

表5 不同t的TC /TQ比值

表6 不同b的TC /TQ比值

(1)在断线前张力相同时，对断线后各档残余张力影响最大的是档距差异，其次是绝缘子串长度，而高差和紧线时温度的影响相对较小。因此，在勘察设计过程中，应尽可能地缩小同一耐张段内的档距差异。

(2)在安装温度、高差档距比和绝缘子串长度相同时，相同档距组合的断线后各档残余张力与断线前张力之比值变化不大。

〔1〕邵天晓.架空送电线路的电线力学计算(第二版)[M].北京：中国电力出版社，2003.

〔2〕杨泽江，李荣久.输电线路设计基础[M].浙江：浙江大学出版社，2014.

〔3〕张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[M].北京：中国电力出版社，2003.

〔4〕陈祥和，刘在国，肖 琦.输电杆塔及基础设计[M].北京：中国电力出版社，2008.

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