桿塔絕緣子串風(fēng)偏角的驗算鄢鵬

1、桿塔懸垂絕緣子串搖擺角的分析計算及處理方法云南省玉溪電力設(shè)計院桿塔懸垂絕緣子串搖擺角的分析、計算及處理方法摘要：在輸電線路設(shè)計中，根據(jù)設(shè)計氣象條件及各種運行工況下計算懸垂絕緣子串搖擺角，參照所使用的桿塔間隙圓對應(yīng)運行工況下，最大允許搖擺角進行電氣安全距離校驗。關(guān)鍵詞：搖擺角、最大允許搖擺角、校驗在輸電線路設(shè)計排桿中，所使用桿塔在各種運行工況下（工頻電壓、操作過電壓、雷電過電壓、帶電作業(yè)）懸垂絕緣子串與桿塔構(gòu)件間必須滿足規(guī)程規(guī)范中相應(yīng)的電氣間隙。一、什么是導(dǎo)線搖擺角懸垂絕緣子串搖擺角的產(chǎn)生：搖擺角的產(chǎn)生主要是導(dǎo)線受風(fēng)的影響左右擺動。當(dāng)風(fēng)力作用于導(dǎo)線上，垂直于線路方向的分量將使導(dǎo)線產(chǎn)生橫線路方向的

2、搖擺偏移，搖擺幅度取決于風(fēng)速及絕緣子和導(dǎo)線自重等因素，搖擺到一定角度后，導(dǎo)線與塔身的距離減少，小于正常運行時的空氣間隙，在工頻電壓下空氣氣隙擊穿放電。其中，直線貓頭塔中相導(dǎo)線I型串風(fēng)偏放電和“干”字型塔中相引流線風(fēng)偏放電，占線路風(fēng)偏放電的絕大多數(shù)。二、導(dǎo)線搖擺角對線路影響三、計算導(dǎo)線搖擺角公式是否滿足，1）檔距前后長短橫擔(dān)導(dǎo)線產(chǎn)生搖擺角計算公式2）長短橫擔(dān)導(dǎo)線產(chǎn)生搖擺角解決方案3）直線塔零度角及位移帶角度導(dǎo)線產(chǎn)生搖擺角計算公式4）解決導(dǎo)線搖擺角不滿足設(shè)計要求的方案5）采用增加重錘計算公式。在架空線路中，對導(dǎo)線最大允許搖擺角有影響的因素主要有兩種：1、 在一檔導(dǎo)線內(nèi)當(dāng)前后兩基桿塔橫擔(dān)寬度差別較大

3、、這一檔導(dǎo)線檔距較小時或單雙回變換時在導(dǎo)線自重與橫擔(dān)掛點位置的影響下，使懸垂絕緣子串發(fā)生傾斜，傾斜幅度取決于前后幾基桿塔橫擔(dān)長度差值及該檔檔距大小（一般允許直線桿塔懸垂絕緣子串偏移角度為5以內(nèi)），對導(dǎo)線最大允許搖擺角有影響的傾斜一般發(fā)生在橫擔(dān)較長側(cè)，此時絕緣子串向桿塔塔身側(cè)傾斜，在線路設(shè)計時，在允許偏移角度范圍內(nèi)的同時需對桿塔懸垂絕緣子串搖擺角進行效驗。對桿塔單雙回變換時，為減少單回路桿塔兩側(cè)傾斜角度數(shù)，雙回路塔掛線側(cè)可對應(yīng)單回路塔中相，對次在臨界狀態(tài)時的傾斜角度數(shù)，可在兩側(cè)橫擔(dān)絕緣子串下加掛重錘（該方法新建線路中不推薦使用），在加掛重錘仍不能滿足的情況下可在變換處更換（增加）一基耐張塔。對有

4、橫擔(dān)長度變化引起的傾斜角過大或不滿足桿塔塔頭間隙圓角度的，可調(diào)整桿塔位置、加重錘（該方法新建線路中不推薦使用）或更改塔形。懸垂絕緣子串偏移角度為：=tg-1（T1+T2)/（Gj+g1Slv）式中： 懸垂絕緣子串偏移角度；T1、T2 發(fā)生偏移懸垂絕緣子串桿塔前后兩檔的角度力（kg）；Gj 絕緣子串及金具重量（kg）；g1 導(dǎo)線自重比載（N/mmm2）；S 導(dǎo)線計算截面（mm2）；Lv 垂直檔距（m）；其中角度力T=Ssin 導(dǎo)線應(yīng)力（N/mm2）； 導(dǎo)線水平方向偏移角（度）；值可用初等數(shù)學(xué)方法、基本力學(xué)原理推導(dǎo)出，根據(jù)直線排列的A、B、C三相間的水平間距及發(fā)生偏移桿塔的前后兩基桿塔間的水平距離

5、做幾何圖形（如圖1）。注：值為近似值，其值同時還受同一耐張段前后幾檔檔距影響（主要為前后兩檔），其值一般小于計算值，所以按此計算已能滿足工程要求。 導(dǎo)線應(yīng)力應(yīng)取不同運行情況下的值分別進行計算，取最大值。2、 直線桿塔在垂直線路方向小距離位移時當(dāng)一基直線桿塔在垂直線路方向位移時，其前后兩基桿塔若為直線桿塔時，這兩基桿塔懸垂絕緣子串均會發(fā)生傾斜，傾斜幅度取決于前后兩檔檔距及位移距離。因此在線路設(shè)計時需對產(chǎn)生傾斜的直線桿塔懸垂絕緣子串經(jīng)行效驗。懸垂絕緣子串帶轉(zhuǎn)角搖擺角計算公式為：=tg-1(Pj/2+Sg4Lhn+2Tsin/2n)/(Wj/2+WdLvn+Wz）懸垂絕緣子串不帶轉(zhuǎn)角搖擺角計算公式為

6、：=tg-1(Pj/2+Sg4Lhn)/(Wj/2+WdLvn+Wz）式中：Pj 絕緣子串風(fēng)壓（N）；S 導(dǎo)線計算截面（mm2）；Wd 導(dǎo)線單位長度重量（kg/km）；g4 導(dǎo)線風(fēng)壓比載（N/mmm2）；Lh 水平檔距（m）；Lv 垂直檔距（m）；T 相導(dǎo)線張力（N）； 線路轉(zhuǎn)角度數(shù)（度）；Wj 絕緣子串及金具重量（N）；Wz 重錘重量（N）；n 每相導(dǎo)線根數(shù)懸垂絕緣子串風(fēng)壓Pj=n1n2ApKz（受風(fēng)面積m2）V2/1600（風(fēng)壓：kN /m2風(fēng)壓就是垂直于氣流方向的平面所受到的風(fēng)的壓力）-（kN）式中：n1-1相導(dǎo)線所用的絕緣子串?dāng)?shù)；n2-每串絕緣子的片數(shù)，其余金具零件按加一片絕緣子的受風(fēng)

7、面積計算；Ap-每片絕緣子的受風(fēng)面積，單裙絕緣子取0.03m2，雙裙絕緣子取0.04m2；Kz-風(fēng)壓高度變化系數(shù)（可參考電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊第二版第六章第二節(jié)桿塔設(shè)計荷載中表6-2-2）（壓高度變化系數(shù)是：反映風(fēng)壓隨不同場地、地貌和高度變化規(guī)律的系數(shù)。以規(guī)定離地面高度的風(fēng)壓為依據(jù)，為不同高度風(fēng)壓與規(guī)定離地面高度風(fēng)壓的比值。）；V-計算風(fēng)速，m/s。相導(dǎo)線張力T=S 導(dǎo)線應(yīng)力（N/mm2）S 導(dǎo)線計算截面（mm2）當(dāng)為已知時，Lh與Lv的關(guān)系為：Lh=tan（Wj/2+WdLvn+Wz）-Pj/2/（Sg4n）根據(jù)此線性方程式可作出不同代表檔距下垂直檔距與水平檔距之間的線性圖，如下圖例：

8、注：斜線上方為安全區(qū)，下方為不安全區(qū)，斜線為臨界區(qū)例某條110kV線路N9號直線塔垂直線路方向位移10m，耐張段N6-N11，代表檔距509m，采用云南省級氣象區(qū)設(shè)計（C=5mm、V=27m/s）導(dǎo)線為1*JL/G1A-240/30-24/7，導(dǎo)線重量為922.2kg/km，每相采用單串8片U70B型絕緣子，懸垂絕緣子串總重35kg，檔距及其它參數(shù)見下表，N9號塔求懸垂絕緣子串的搖擺角。 解：導(dǎo)線在最大風(fēng)時搖擺角最大，因此需驗算在最大風(fēng)的情況下，導(dǎo)線的雷電過電壓、操作過電壓及工頻電壓的搖擺角對桿塔塔頭間隙是否滿足或是否滿足桿塔塔頭間隙設(shè)計搖擺角。已知：導(dǎo)線截面S=275.96mm2，Vmax=

9、27m/s，Wj=350N,g4（10）=0.0052762N/mmm2，g4（15）=0.0118714N/mmm2，g4（27）=0.0052762N/mmm2，Lh=483m，Lv=460m,N9號塔轉(zhuǎn)角度數(shù)為2.5，根據(jù)導(dǎo)線應(yīng)力弧垂表，當(dāng)代表檔距為509m時，（雷電）=65.799N/mm2，（操作）=68.619N/mm2（工頻）=88.429N/mm2，根據(jù)上述已知條件可得：相導(dǎo)線張力：工頻電壓：Pj=n1n2ApKzV2/1600=（8+1）0.041.25272/1600=205N操作過電壓：Pj=n1n2ApKzV2/1600=（8+1）0.041.25152/1600=63

10、.3N雷電過電壓：Pj=n1n2ApKzV2/1600=（8+1）0.041.25102/1600=28.13N相導(dǎo)線張力T雷電過電壓：T=S=65.799275.96=18157.89N操作過電壓：T=S=68.619275.96=18936.10N工頻電壓：T=S=88.429275.96=24402.87N懸垂絕緣子串搖擺角：工頻電壓：=tg-1(Pj/2+Sg4Lhn+2Tsin/2n)/(Wj/2+WdLvn+Wz）=tg-1205/2+275.960.0326938483+224402.87sin（2.5/2）/（350/2+0.922246010）=51.36操作過電壓：=tg-

11、1(Pj/2+Sg4Lhn+2Tsin/2n)/(Wj/2+WdLvn+Wz）=tg-163.3/2+275.960.0118714483+218936.10sin（2.5/2）/（350/2+0.922246010）=28.92雷電過電壓：=tg-1(Pj/2+Sg4Lhn+2Tsin/2n)/(Wj/2+WdLvn+Wz）=tg-128.13/2+275.960.0052762483+218157.89sin（2.5/2）/（350/2+0.922246010）=19.05N9號直線塔為1B1Y1-ZM3型單回角鋼塔，其工頻max=53、操作max=28、雷電max=14；應(yīng)此，N9號塔垂

12、直線路方向位移10m后其雷電過電壓、操作過電壓時的搖擺角均大于1B1Y1-ZM3塔塔頭電氣間隙圓最大搖擺角值。不滿足電氣間隙要求。解決方法：1、順線路方向調(diào)整桿塔位置；2、 調(diào)整桿塔呼高；3、 更換桿塔型號；4、 增加重錘。以調(diào)整桿塔呼高及增加重錘為例：（1） 調(diào)整桿塔呼高原線路桿塔呼高為30m，現(xiàn)將其調(diào)整為36m，調(diào)整后N9號塔垂直檔距Lv=641m，改變后搖擺角計算可得：工頻電壓：=tg-1(Pj/2+Sg4Lhn+2Tsin/2n)/(Wj/2+WdLvn+Wz）=tg-1205/2+275.960.0326938483+224402.87sin（2.5/2）/（350/2+0.9222

13、64110）=42.2353操作過電壓：=tg-1(Pj/2+Sg4Lhn+2Tsin/2n)/(Wj/2+WdLvn+Wz）=tg-163.3/2+275.960.0118714483+218936.10sin（2.5/2）/（350/2+0.922264110）=21.8528雷電過電壓：=tg-1(Pj/2+Sg4Lhn+2Tsin/2n)/(Wj/2+WdLvn+Wz）=tg-128.13/2+275.960.0052762483+218157.89sin（2.5/2）/（350/2+0.922264110）=13.9314（2） 增加重錘在雷電過電壓時，導(dǎo)線搖擺角度數(shù)與最大允許角度差值最大，所以以雷電過電壓下的情況來計算增加重錘片數(shù)。設(shè)單