架空輸電線路設(shè)計(jì)課件

架空輸電線路設(shè)計(jì)第一章緒論第一節(jié)概述一、輸電線路及其任務(wù)輸電線路的任務(wù)就是輸送電能，并聯(lián)絡(luò)各發(fā)電廠、變電所使之并列運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)

發(fā)電廠、輸電線路、升降壓變電站以及配電線路，配電設(shè)備和用電設(shè)備構(gòu)成電力系統(tǒng)

電力系統(tǒng)構(gòu)成變電所

（substation）作用：變換電壓，集中、分配、控制電力流向及調(diào)整電壓樞紐變電所地區(qū)變電所用戶變電所

電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場所。電網(wǎng)分布國內(nèi)電網(wǎng)目前主要分為南方電網(wǎng)公司和國家電網(wǎng)公司南網(wǎng)公司包含：廣東、廣西、云南、貴州、海南5省；其余省份為國家電網(wǎng)管轄7個(gè)區(qū)域電網(wǎng)，東北、華北、華東、華中、西北、南方、西藏二、輸電線路的分類輸電線路由發(fā)電廠向電力負(fù)荷中心輸送電能的線路以及電力系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)線路稱為輸（送）電線路。架設(shè)于變電站與變電站之間配電線路由電力負(fù)荷中心向各個(gè)電力用戶分配電能的線路稱為配電線路低壓電壓等級在1kV以下(LowVoltage)高壓35-220KV(Highvoltage)

超高壓330-750kV(ExceedHighVoltage)

特高壓線路750（800）kV以上

(UrtraHighVoltage)我國常用電壓等級35KV110KV220KV330KV500KV750kV1000KV架空線路電纜線路交流線路直流線路單回路雙回路多回路常規(guī)型緊湊型常用電壓等級±500KV±800KV普通型多回路架空常規(guī)型單回路交流緊湊型舟山大跨越大跨越鋼管塔高度370米、重量5999噸均達(dá)到了輸電線路鐵塔世界之最，檔距2756米達(dá)到亞洲第一，特大跨越自主設(shè)計(jì)、自主加工、自主施工在國內(nèi)也屬首次。同時(shí)，為保證鐵塔的穩(wěn)定性和牢固性，兩基370米跨越塔所采用的212米以下主管內(nèi)灌注混凝土創(chuàng)新技術(shù)，抗風(fēng)能力等級16級，在國內(nèi)輸電線路上也是第一次采用。

三、架空輸電線路的組成導(dǎo)線絕緣子線路金具桿塔跳線地線地腳螺栓接地裝置桿塔基礎(chǔ)線夾

1．導(dǎo)線

2．避雷線3．絕緣子4．線路金具

5．桿塔和拉線6．桿塔基礎(chǔ)7．接地裝置第二節(jié)輸電技術(shù)與輸電線路的發(fā)展一、發(fā)展歷史與現(xiàn)狀1952年瑞典，380KV1956年1964年美國，500KV蘇聯(lián)，400KV1965年加拿大，765KV高電壓、大容量、遠(yuǎn)距離1949年185萬KW2004年4.39億KW發(fā)電總量迅速提高2004年達(dá)2.17萬億KWh1996年起總裝機(jī)容量和發(fā)電總量第二，進(jìn)入大電網(wǎng)、大機(jī)組、高電壓、高自動化2013.1躍居世界第一。華能集團(tuán)、大唐集團(tuán)、華電集團(tuán)、國電集團(tuán)、中國電力投資集團(tuán)1954年220KV1960年750KV1972年330KV1981年500KV1989年±500KV2005年長江大跨越1000KV2009年我國電網(wǎng)發(fā)展歷程

1952年，逐步建設(shè)形成京津唐110kV輸電網(wǎng)。1954年，逐步建設(shè)形成東北電網(wǎng)220kV骨干網(wǎng)架。1972年，逐步建設(shè)形成西北電網(wǎng)330kV骨干網(wǎng)架。1981年，逐步建設(shè)形成500kV超高壓交流骨干網(wǎng)架。1989年，逐步建設(shè)形成±500kV超高壓直流骨干網(wǎng)架。2005年，逐步建設(shè)形成西北電網(wǎng)750kV骨干網(wǎng)架。

2009年，首條特高壓交流1000kV長南、南荊線建成，實(shí)現(xiàn)華北與華中特高壓交流跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)。2010年，南網(wǎng)公司首條特高壓直流±800kV云南-廣東直流工程建成。2010年，±800kV復(fù)奉線建成，通過特高壓直流線路實(shí)現(xiàn)川電東輸。二、發(fā)展趨勢

1．特高壓交流輸電

輸送容量大，線路損耗小，穩(wěn)定性好，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高2．特高壓直流輸電線路造價(jià)低，線路損耗小，系統(tǒng)更穩(wěn)定，可靠性高，能限制系統(tǒng)的短路電流，換流站造價(jià)高，污穢嚴(yán)重，多端輸電技術(shù)復(fù)雜國家骨干網(wǎng)架建設(shè)和跨大區(qū)域的聯(lián)網(wǎng)風(fēng)電資源：主要集中在山東、江蘇、福建、廣東等沿海地區(qū)和西北、華北北部、東北地區(qū)。預(yù)計(jì)2020年風(fēng)電裝機(jī)超過2億千瓦，建成新疆哈密等八個(gè)千萬千瓦級風(fēng)電基地。但是80%以上遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，只有依托、融入大電網(wǎng)，才能發(fā)揮作用。水能資源：主要集中在四川、云南、西藏地區(qū)。預(yù)計(jì)2020年裝機(jī)規(guī)模達(dá)3億千瓦。水電資源向東部負(fù)荷中心的輸送只有采取大容量、遠(yuǎn)距離的電力輸送。煤炭資源：主要位于西北部，山西、陜西、寧夏、蒙西、錫盟、呼盟、哈密等煤炭產(chǎn)區(qū)具備建設(shè)煤電基地的優(yōu)越條件，預(yù)計(jì)2020年裝機(jī)規(guī)模達(dá)3億千瓦以上。煤電向東部遠(yuǎn)距離輸送有利于提高煤炭利用效率、減少環(huán)境污染。特高壓工程的建設(shè)能大大提高我國大范圍配置能源資源能力，滿足大電源集中開發(fā)并實(shí)現(xiàn)大容量、長遠(yuǎn)距離的電力負(fù)荷輸送要求。我國特高壓建設(shè)規(guī)劃

截止2014年底，國家電網(wǎng)已建成投運(yùn)“三交四直”特高壓工程。

三交1000kV晉東南-南陽-荊門1000kV淮南-皖南-浙北-上海1000kV浙北-浙南-福州四直±800kV向家壩-上?！?00kV錦屏-蘇南±800kV哈密-鄭州±800kV溪洛渡-浙西

同年“四交四直”特高壓工程納入《大氣污染防治行動計(jì)劃》，和酒泉-湖南直流于2015年上半年核準(zhǔn)開工，計(jì)劃2017年全部建成投運(yùn)。

四直工程直流工程±800kV寧東-浙江±800kV錫盟-泰州±800kV晉北-江蘇±800kV上海廟-山東1000kV淮南-南京-上海1000kV錫盟-山東1000kV蒙西-天津南1000kV榆橫-濰坊ClicktoaddTitle±800kV酒泉-湖南近期特高壓建設(shè)工程（15年）大氣污染防治行動計(jì)劃酒泉風(fēng)電送出工程大氣污染防治行動計(jì)劃四交工程

根據(jù)國家電網(wǎng)公司“十三五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，除上述工程以外，2015年還要完成“五交八直”前期工作，其中“三交三直”下半年核準(zhǔn)開工。1000kV蒙西-武漢1000kV張北-南昌1000kV濟(jì)南-棗莊-臨沂-濰坊2015年核準(zhǔn)“三交”±800kV蒙西-武漢±1100kV準(zhǔn)東-成都±1100kV準(zhǔn)東-皖南2015年核準(zhǔn)“三直”1000kV雅安-重慶1000kV南京-徐州-連云港-泰州其它規(guī)劃“兩交”±800kV呼盟-青州±800kV陜北-南昌±800kV扎魯特-駐馬店±800kV雅中-衡陽±800kV金沙江上游-吉安其它規(guī)劃“五直”時(shí)間事件20世紀(jì)60年代前蘇聯(lián)、美國、日本、意大利等國家先后提出發(fā)展特高壓輸電技術(shù)，開展了特高壓輸電規(guī)劃、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和設(shè)備研制等工作1974年美國開始建設(shè)1000-1500千伏三相試驗(yàn)線路，并投入運(yùn)行1978年前蘇聯(lián)開始建設(shè)從伊塔特到新庫涅茨克270千米的1150千伏工業(yè)試驗(yàn)線路1985年世界上第一條1150千伏線路埃基巴斯圖茲—科克契塔夫在額定工作電壓下帶負(fù)荷（小于200萬千瓦）運(yùn)行，20世紀(jì)90年代初以來一直降壓到500千伏運(yùn)行1988年日本開始建設(shè)向東京送電的1000千伏特高壓輸電線路，線路全長426千米，一直降壓到500千伏運(yùn)行，并建成新榛名特高壓實(shí)證試驗(yàn)場2006年中國首個(gè)1000千伏特高壓交流工程開工2007年中國向家壩—上?！?00千伏特高壓直流示范工程開工2009年中國晉東南—南陽—荊門1000千伏特高壓交流試驗(yàn)示范工程投入商業(yè)運(yùn)行2010年中國向家壩—上、±800kV云南-廣東直流工程成功投運(yùn)2013年淮北—浙北—上海1000千伏特高壓交流工程投運(yùn)2014年哈密南—鄭州、溪洛渡—浙西±800千伏特高壓直流工程和浙北—福州1000千伏特高壓交流工程投運(yùn)世界特高壓輸電工程發(fā)展大事記3．緊湊型輸電緊湊型輸電線路特點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)緊湊，線路走廊占地少（2）自然輸送功率增大。（3）綜合成本低。（4）導(dǎo)線表面平均場強(qiáng)高，（5）帶電作業(yè)的要求提高自然功率：提高34%，線路走廊：減小17.9m，電磁環(huán)境：導(dǎo)線表面平均場強(qiáng)高，電暈損失較大

500kV緊湊和常規(guī)線路的比較

4、多回路輸電

5．靈活交流輸電6．分頻輸電第三節(jié)

架空輸電線設(shè)計(jì)的一般內(nèi)容和步驟

自學(xué)了解第二章架空輸電線路基本知識一、架空線的材料、種類和用途1、常用架空線的材料銅、鋁、鋁合金、鋼2、常用架空線的結(jié)構(gòu)及型號、規(guī)格LJ?120LGJ?300/50LGJF?150/25第一節(jié)導(dǎo)線和避雷線在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1179－2008中，JL/GIB-500/35-45/7、JL/G2B-500/35-45/7、JL/G3A-500/35-45/7，1、2、3分別表示普通強(qiáng)度、高強(qiáng)、特高強(qiáng)，A、B表示鍍層厚度普通和加厚。JGIB-250-19JLHA1/G3A-500/65-54/7LHA1(鋁合金)LB1A、LB2B(鋁包鋼)LHAJ?400表示標(biāo)稱截面為400mm2的熱處理鋁鎂硅合金絞線，LHBGJ?400/50表示標(biāo)稱截面為鋁合金400mm2、鋼50mm2的鋼芯熱處理鋁鎂硅稀土合金絞線。3、常用架空線的用途及技術(shù)特性比較二、導(dǎo)線截面的選擇1、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇F0—與導(dǎo)線截面無關(guān)的線路單位長度費(fèi)用；a—與導(dǎo)線截面相關(guān)的線路單位長度單位截面的費(fèi)用；A—導(dǎo)線的截面積；L—線路長度?？傎M(fèi)用年運(yùn)行費(fèi)用式中

—最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)。可依據(jù)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)和功率因數(shù)，查表2?2得到；

—線路輸送的最大電流；

C—單位電價(jià)；

—導(dǎo)線的電阻率。年電能損耗費(fèi)2、按電壓損耗校驗(yàn)

δ-線路允許的電壓損耗百分比；

Pm—線路輸送的最大功率，MW；

UN—線路額定電壓，kV；

L—線路長度，m；

R—單位長度導(dǎo)線電阻，

/m；

X0—單位長度線路電抗，

/m，可取0.4

10?3

/m；

tg

一負(fù)荷功率因數(shù)角的正切。3、按導(dǎo)線允許電流校驗(yàn)4．按電暈條件校驗(yàn)超高壓輸電線路的導(dǎo)線表面電場強(qiáng)度很高，以至超過周圍空氣的放電強(qiáng)度，使空氣電離形成局部放電，這種現(xiàn)象稱為電暈。

m—導(dǎo)線表面狀況系數(shù)，絞線一般0.81；

—相對空氣密度；

r0—導(dǎo)線半徑，cm。三、地線的選擇1．避雷線架設(shè)的一般規(guī)定對35kV輸電線路，不宜沿全線架設(shè)避雷線。110kV輸電線路，宜沿全線架設(shè)避雷線，但年平均雷暴日數(shù)不超過15或運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明雷電活動輕微的地區(qū)，可不架設(shè)避雷線。220-330kV輸電線路，應(yīng)沿全線架設(shè)避雷線，山區(qū)宜采用雙避雷線（年平均雷暴日數(shù)不超過15的地區(qū)除外）。500kV及以上輸電線路，應(yīng)沿全線架設(shè)雙避雷線。無避雷線的輸電線路，一般在變電所或發(fā)電廠的進(jìn)線段，架設(shè)1～2km的避雷線。

≥在檔距中央，在氣溫+15℃、無風(fēng)的氣象條件下，導(dǎo)線與避雷線之間的距離

在桿塔上，地線和邊導(dǎo)線所在平面與地線所在的垂直平面之間形成的夾角，稱為保護(hù)角，兩根避雷線之間的距離，不應(yīng)超過避雷線與導(dǎo)線間垂直距離的5倍。2、地線的選擇

分為：一般地線、絕緣地線、屏蔽地線和

復(fù)合光纖地線四種。地線的短路熱穩(wěn)定計(jì)算地線的短路熱穩(wěn)定允許電流，A

地線采用鍍鋅鋼絞線時(shí)與導(dǎo)線的配合導(dǎo)線型號LGJ-185/30及以下LGJ-185/45～LGJ-400/50LGJ-400/65及以上鍍鋅鋼絞線最小標(biāo)稱截面mm2355080

復(fù)合光纖地線現(xiàn)多采用OPGW型復(fù)合光纖電纜。復(fù)合光纖電纜的外層鋁合金絞線起防雷保護(hù)和屏蔽作用，芯部的光導(dǎo)纖維起通信作用。

（1）一般地線僅用于防雷，可用鍍鋅鋼絞線。其型號視所保護(hù)的導(dǎo)線型號而定，配合表見表1-5。特點(diǎn)：①逐塔接地，防雷效果好；②簡單、方便；③產(chǎn)生較大的附加電能損失。如一條長200～300km的220kV輸電線路的附加電耗每年可達(dá)幾十萬度，一條長300～400km的500kV線路則高達(dá)數(shù)百萬度。（2）絕緣地線特點(diǎn)：利用一只帶有放電間隙的絕緣子與桿塔隔開，雷擊時(shí)利用放電間隙擊穿接地。作用：⑴防雷；⑵降低線路的附加電能損失；⑶載波通信的通道；⑷必要時(shí)的檢修電源；⑸方便桿塔接地電阻的測量。放電間隙的調(diào)整很重要。問題：感應(yīng)有較高的對地電壓。在導(dǎo)線和地線都不換位時(shí)，330kV、500kV線路絕緣地線的感應(yīng)電壓可分別達(dá)到23kV和50kV左右。解決方法：⑴進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿Q位，對其的任何操作都應(yīng)按帶電作業(yè)考慮。⑵當(dāng)絕緣地線僅用于防雷保護(hù)時(shí)，應(yīng)采用分段絕緣中間接地。（3）屏蔽地線一般地線分段配合架設(shè)，用以防止輸電線路電磁感應(yīng)對附近通信線路的影響。屏蔽地線需要使用良導(dǎo)電線材，目前多用LGJ-95/55鋼芯鋁絞線。因需耗用有色金屬，成本較高，所以只在對重要通信線路的影響超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才考慮架設(shè)屏蔽地線。（4）復(fù)合光纖地線架設(shè)一根OPGW型復(fù)合光纖電纜作為一根地線，復(fù)合光纖電纜的外層鋁合金絞線起防雷保護(hù)和屏蔽作用，芯部的光導(dǎo)纖維起通信作用。絕緣地線特點(diǎn)：利用一只帶有放電間隙的絕緣子與桿塔隔開，雷擊時(shí)利用放電間隙擊穿接地。作用：⑴防雷；⑵降低線路的附加電能損失；⑶載波通信的通道；屏蔽地線用以防止輸電線路電磁感應(yīng)對附近通信線路的影響。屏蔽地線需要使用良導(dǎo)電線材，目前多用LGJ-95/55鋼芯鋁絞線。因需耗用有色金屬，成本較高，所以只在對重要通信線路的影響超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才考慮架設(shè)屏蔽地線。

第二節(jié)絕緣子和絕緣子串一、常用絕緣子1．針式絕緣子

2．懸式絕緣子3．瓷橫擔(dān)

4．棒式瓷絕緣子5．復(fù)合絕緣子型號公稱高度（mm）公稱盤徑（mm）爬電距離（mm）工頻電壓有效值(kV)不小于雷電全波沖擊耐受電壓峰值(kV)不小于機(jī)電破壞負(fù)荷(kN)1分鐘濕耐受擊穿XP?70，LXP?701462552954011010070XP?100，LXP?10014625529540110100100XP?120，LXP?12014625529540110100120XP1?160，LXP1?16014625530540110100160XP?210，LXP?21017028033542120105210XP?300，LXP?30019532037045120110300XWP?701462554004512012070XWP?10016028045045120120100XWP?12016028045045120120120XWP?16015530040050120130160XHP?21017030047050120130210XHP?30019532046050120140300LXZP?16017032054565130140160LXZP?21017032054565130140210LXZP?30019540063570140150300LXQP?12014025530545120100210XDP?70CXDP?70CN20016016030110可調(diào)間隙：10～30mm間隙20mm時(shí)工頻放電電壓：8～3070XDP?100CXDP?100CN21017017030110可調(diào)間隙：10～30mm間隙20mm時(shí)工頻放電電壓：8～30100爬電距離（泄漏距離），兩級間沿絕緣子件外表面輪廓的最短距離二、絕緣子串1．懸垂串n≥

標(biāo)稱電壓(kV)110220330500750單片絕緣子的高度(mm)146146146155170絕緣子片數(shù)(片)713172532懸垂絕緣子片數(shù)2、耐張串3、絕緣子串的安全系數(shù)和聯(lián)數(shù)

≥

絕緣子的聯(lián)數(shù)絕緣子的額定機(jī)電破壞荷載安全系數(shù)絕緣子承受的最大荷載第三節(jié)常用金具第四節(jié)桿塔耐張塔、直線塔、轉(zhuǎn)角塔、換位塔大跨越塔、終端塔。直線塔耐張塔換位塔大跨越塔第五節(jié)基礎(chǔ)一、電桿基礎(chǔ)二、鐵塔基礎(chǔ)第六節(jié)接地裝置

根據(jù)土壤電阻率的大小，接地裝置可采用桿塔自然接地或人工設(shè)置接地體。有地線的桿塔應(yīng)當(dāng)接地，在雷季干燥季節(jié)，桿塔不連地線的工頻接地電阻不宜大于表1?12所列數(shù)值。土壤電阻率超過2000Ω?m，接地電阻很難降到30Ω時(shí)，可采用6～8根總長不超過500m的放射形接地體或連續(xù)伸長接地體，其接地電阻不限制；也可采用物理型降阻劑措施，有效降低接地電阻。土壤電阻率較低的地區(qū)，如桿塔的自然接地電阻不大于表1?12所列數(shù)值所列數(shù)值，可不裝人工接地體。放射形接地極每根的最大長度，見表1?13。表1?12有地線桿塔的工頻接地電阻允許值土壤電阻率（Ω?m）100及以下100以上至500500以上至10001000以上至20002000以上工頻接地電阻（Ω）1015202530表1?13放射形接地極每根的最大長度土壤電阻率（Ω?m）≤500≤1000≤2000≤5000最大長度（m）406080100第七節(jié)導(dǎo)線的排列方式與換位一、導(dǎo)線的排列方式

二、導(dǎo)線的換位1、換位原理換位原則是保證各相導(dǎo)線在空間每一位置的長度總和相等。2、換位方式3、導(dǎo)線換位的優(yōu)化第三章設(shè)計(jì)用氣象條件第一節(jié)主要的氣象參數(shù)一、主要的氣象參數(shù)及其對線路的影響氣象條件三要素風(fēng)、覆冰、氣溫覆冰是一定氣象條件下架空線和絕緣子串上出現(xiàn)的冰、霜、雨凇和積雪的通稱二、主要?dú)庀筚Y料的收集內(nèi)容第二節(jié)氣象參數(shù)值的選取一、氣象條件的重現(xiàn)期最大風(fēng)速超過某一風(fēng)速vR的強(qiáng)風(fēng)平均每R年發(fā)生一次，則R即為風(fēng)速vR

的重現(xiàn)期二、設(shè)計(jì)風(fēng)速的確定電壓等級（kV）110～330500~750大跨越110～330500（750）重現(xiàn)期（年）30503050GB50545-2010《110-750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》風(fēng)級風(fēng)速鑒別表（表3-3）

0級煙柱直沖天，1級青煙隨風(fēng)偏，

2級輕風(fēng)吹臉面，3級葉動紅旗展，

4級帶葉小樹搖，5級枝搖飛紙片，

6級舉傘步行艱，7級迎風(fēng)走不便，

8級風(fēng)吹樹枝斷，9級屋頂飛瓦片，

10級拔樹由倒屋，11.12陸上很少見

1、風(fēng)速的次時(shí)換算2、風(fēng)速的高度換算離地面達(dá)到一定高度時(shí)，風(fēng)速不再受地面粗糙度的影響，這一高度稱之為梯度風(fēng)高度（300,350,450,550）截?cái)喔叨冉財(cái)喔叨纫韵碌娘L(fēng)速與截?cái)喔叨瘸龅娘L(fēng)速相同（5,10,15,30）粗糙度等級ABCDz

0.120.150.220.3β1.13311.00.73760.5119（1）基準(zhǔn)風(fēng)速（2）風(fēng)速的高度換算高度變化系數(shù)基準(zhǔn)風(fēng)速是指風(fēng)速儀位于標(biāo)準(zhǔn)高度10m高度時(shí)測得的風(fēng)速。3、基本風(fēng)速（風(fēng)速的重現(xiàn)期計(jì)算）分布尺度參數(shù)分布位置參數(shù)基本風(fēng)速空曠平坦地面上，10m高度處，10min時(shí)距平均的最大風(fēng)速觀測值，經(jīng)概率計(jì)算得出的相應(yīng)重現(xiàn)期下的風(fēng)速。從而

此時(shí)，尺度參數(shù)和位置參數(shù)分別按下二式取值nc1c2nc1c21015202530354045500.94971.020571.062831.091451.112381.128471.141321.151851.160660.49520.51820.523550.530860.536220.540340.543620.546300.54853607080901002505001000∞1.174651.185361.193851.206491.206491.242921.258801.268511.282550.552080.554770.556880.558600.560020.568780.572400.574500.577224、最大設(shè)計(jì)風(fēng)速的一般規(guī)定基本風(fēng)速的規(guī)定110-330KV輸電線路,不應(yīng)低于23.5m/s500KV輸電線路,不應(yīng)低于27m/s輸電線路的最大設(shè)計(jì)風(fēng)速,按基本風(fēng)速和線路設(shè)計(jì)高度經(jīng)過高度換算得到，其他工況的風(fēng)速，無需進(jìn)行高度換算。110-330KV線路，一般取15m500~750KV線路,取20m，

1000KV線路,取30m。覆冰是一定氣象條件下架空線和絕緣子串上出現(xiàn)的冰、霜、雨淞和積雪的通稱。

理想覆冰：架空線上的實(shí)際覆冰具有不同的斷面形狀，厚度不均勻。為便于設(shè)計(jì)計(jì)算，需將實(shí)際覆冰折算成具有相同圓環(huán)形斷面、厚度均勻的理想覆冰。架空線的覆冰厚度指的就是這種理想覆冰的厚度。

三、覆冰厚度的選取1、橢圓法2、測總重法四、氣溫的選取b<10mm為輕冰區(qū)(5mm,10mm)10mm<b<20mm為中冰區(qū)(15mm)b>20mm為重冰區(qū)(20mm,30mm,40mm)最高氣溫一般為+40℃最低氣溫應(yīng)偏低地取5的倍數(shù)年平均氣溫，在3-17℃之間時(shí)，取與此數(shù)鄰近的5的倍數(shù)，如其值小于3℃和大于17℃時(shí)，減少3℃和5℃后，再取與此數(shù)鄰近的5的倍數(shù)最大風(fēng)速時(shí)的月平均氣溫，應(yīng)偏低地取5的倍數(shù)第三節(jié)設(shè)計(jì)用氣象條件的組合一、對架空輸電線路的要求（1）在大風(fēng)、覆冰和最低氣溫下，仍能正常運(yùn)行（2）在斷線事故情況下，不倒桿，事故不擴(kuò)大（3）在安裝過程中，不發(fā)生人身、設(shè)備損壞事故（4）在正常運(yùn)行情況下，任何季節(jié)架空線對地、桿塔或其他物體均有足夠的安全距離（5）在長期運(yùn)行中，架空線具有足夠的耐振性能(6)稀有氣象驗(yàn)算條件下，不發(fā)生桿塔傾覆和斷線二、各種氣象條件的組合1、線路正常運(yùn)行情況下的組合（1）最大風(fēng)速無冰、相應(yīng)的月平均氣溫（2）最低氣溫?zé)o冰、無風(fēng)（3）覆冰有風(fēng)（最厚覆冰）有冰、有風(fēng)、氣溫-5℃（4）覆冰無風(fēng)（最大垂直比載）有冰、無風(fēng)、氣溫-5℃（5）最高氣溫?zé)o冰、無風(fēng)2、線路斷線事故情況下的氣象組合（1）一般地區(qū)有冰、無風(fēng)，氣溫-5℃

無冰區(qū)無冰、無風(fēng)，氣溫-5℃（2）校驗(yàn)鄰檔斷線無冰、無風(fēng)，氣溫+15℃3、線路安裝和檢修情況下的氣象組合（1）安裝氣象風(fēng)速10m/s，無冰、相應(yīng)氣溫（2）帶電作業(yè)風(fēng)速10m/s，無冰，氣溫+15℃4、線路耐振計(jì)算用氣象條件無風(fēng)、無冰，年平均氣溫5、雷電過電壓氣象組合（1）外過有風(fēng)氣溫15℃，相應(yīng)風(fēng)速，無冰（2）外過無風(fēng)氣溫15℃，無風(fēng)，無冰6、操作過電壓氣象組合年均氣溫，無冰，0.5倍的最大風(fēng)三、典型氣象區(qū)典型氣象區(qū)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨ大氣溫度℃最高溫+40最低溫?5?10?10?20?10?20?40?20?20覆冰—?5最大風(fēng)+10+10?5?5+10?5?5?5?5安裝00?5?10?5?10?15?10?10雷電過電壓+15操作過電壓、年均氣溫+20+15+15+10+15+10?5+10+10風(fēng)速m/s最大風(fēng)353025253025303030覆冰10*15安裝10雷電電壓1510操作過電壓0.5vmax（不低于15m/s）覆冰厚度（mm）05551010101520

冰的密度（g/cm3）0.9*一般情況下覆冰風(fēng)速10m/s，當(dāng)有可靠資料表明需加大風(fēng)速時(shí)可取15m/s。三、典型氣象區(qū)Ⅰ：南方沿海地區(qū)，廣東、浙江（受臺風(fēng)侵襲地區(qū)Ⅱ：華東地區(qū)Ⅲ：西南地區(qū)Ⅳ：西北、華北、京、津Ⅴ：華北平原、湖北、湖南、河南Ⅵ：北方Ⅶ：寒潮比較強(qiáng)烈地帶，東北Ⅷ：覆冰較嚴(yán)重地區(qū)Ⅸ：云貴高原覆冰地區(qū)思考題：1、已知典型氣象區(qū)列出氣象組合參數(shù)表2、輸電線路設(shè)計(jì)氣象條件組合有哪幾種？各有什么用途？相應(yīng)的氣象三要素如何選取。3、氣象三要素對架空線路有何影響。？第四章架空線的機(jī)械物理特性和比載第一節(jié)架空線的機(jī)械物理特性一、鋼芯鋁絞線的彈性系數(shù)ε=εs=εa

m=Aa/As

二、鋼芯鋁絞線的線性溫度膨脹系數(shù)

ACEl

l

I

K

BDF

三、鋼芯鋁絞線的額定拉斷力和抗拉強(qiáng)度（1）鋁和鋼的機(jī)械性能不同，鋁的延伸率遠(yuǎn)低于鋼的延伸率。當(dāng)鋁部被拉斷時(shí),鋼部的強(qiáng)度還未得到充分發(fā)揮，通常認(rèn)為此時(shí)鋼線的變形量為1％左右。影響因素：（2）絞合后單線與整體絞合線軸線間存在扭絞角，綜合拉斷力是各單線拉斷力在軸線方向的分力構(gòu)成。（3）各層單線之間的應(yīng)力分布不均勻。（4）相鄰兩層單線間存在正應(yīng)力和摩擦力。額定拉斷力第二節(jié)架空線的許用應(yīng)力和安全系數(shù)抗拉強(qiáng)度架空線的許用應(yīng)力是指架空線弧垂最低點(diǎn)所允許使用的最大應(yīng)力，工程中稱為最大使用應(yīng)力。綜合拉斷力

表3?5影響架空線安全系數(shù)的因素系數(shù)影響因素運(yùn)行期施工初期中期（20年）后期（40年）K1K2K3K4K5K6K7懸掛點(diǎn)應(yīng)力增加補(bǔ)償導(dǎo)線初伸長的應(yīng)力增加考慮弧垂施工誤差的應(yīng)力增加因壓擠和擠壓降低強(qiáng)度因腐蝕等減低強(qiáng)度設(shè)計(jì)誤差振動斷股降低使用應(yīng)力懸掛點(diǎn)附加彎曲應(yīng)力振動時(shí)的附加動應(yīng)力10％10％2.5％5％05％0——10％10％2.5％5％05％17％——10％10％2.5％5％10％5％17％——10％5％2.5％5％20％5％17％——K最小安全系數(shù)1.341.521.641.86懸掛點(diǎn)的安全系數(shù)不應(yīng)小于2.25對于控制微風(fēng)振動的年均運(yùn)行應(yīng)力，在采取防振措施的情況下，不應(yīng)超過σp

的25％。對于大跨越按稀有氣象條件和重冰區(qū)按稀有覆冰情況驗(yàn)算時(shí)，導(dǎo)線在弧垂最低點(diǎn)的最大應(yīng)力不應(yīng)超過抗拉強(qiáng)度σp

的70％，即其安全系數(shù)不應(yīng)小于1.43。1、在弧垂最低點(diǎn)：導(dǎo)線的安全系數(shù)k≥2.5，地線安全系數(shù)宜大于導(dǎo)線的安全系數(shù)。2、年均氣溫時(shí)：平均運(yùn)行應(yīng)力不應(yīng)超過σp

的25％，即設(shè)計(jì)安全系數(shù)不應(yīng)小于4.0。3、懸掛點(diǎn)的安全系數(shù)：不應(yīng)小于2.25。4、稀有風(fēng)速或稀有覆冰氣象條件時(shí)：弧垂最低點(diǎn)：最大使用張力不應(yīng)超過綜合拉斷力的70%，即其安全系數(shù)不應(yīng)小于1.43；懸掛點(diǎn)：最大使用張力不應(yīng)超過綜合拉斷力的77%。5、附加張力：架設(shè)在滑輪上的導(dǎo)、地線，還應(yīng)計(jì)算懸掛點(diǎn)局部彎曲引起的附加張力。在任何氣象組合條件下，架空線的使用應(yīng)力不能大于相應(yīng)的許用應(yīng)力。安全系數(shù)的規(guī)定第三節(jié)架空線的比載架空線的比載是指單位長度架空線上所受的荷載折算到單位截面積上的數(shù)值。其常用單位是N/m

mm2或MPa/m。一、垂直比載

q—架空線的單位長度質(zhì)量，kg/km。1、自重比載2．冰重比載3．垂直總比載二、水平比載1．無冰風(fēng)壓比載基本風(fēng)壓ρ=1.25Kg/m3空氣密度μsc-風(fēng)載體型系數(shù)，d<17mm時(shí)取1.2，

d≥17mm時(shí)取1.1風(fēng)向與導(dǎo)線夾角風(fēng)速不均勻系數(shù)設(shè)計(jì)風(fēng)速（m/s）20以下20～2727～31.5以下31.5及其以上αf計(jì)算桿塔荷載1.000.850.750.70風(fēng)偏計(jì)算用1.000.750.610.61βc計(jì)算500kV桿塔荷載1.001.101.201.302．覆冰時(shí)的風(fēng)壓比載

μsc-風(fēng)載體型系數(shù)取1.2B-覆冰風(fēng)載增大系數(shù)，5mm冰區(qū)取1.110mm冰區(qū)取1.215mm冰區(qū)取1.320mm及以上冰區(qū)取1.5~2.01．無冰有風(fēng)時(shí)的綜合比載2．覆冰有風(fēng)時(shí)的綜合比載三、綜合比載【例3?1】通過某特殊氣象區(qū)的一條220kV的輸電線路，其避雷線采用1×7?7.8?1270?A,鍍鋅鋼絞線，試計(jì)算避雷線的比載。氣象條件是：最高氣溫+40℃，最低氣溫?20℃，覆冰時(shí)氣溫?5℃，最大風(fēng)速25m/s，安裝時(shí)風(fēng)速10m/s，覆冰時(shí)風(fēng)速10m/s；覆冰厚度5mm。查附錄A,可得有關(guān)數(shù)據(jù)為：截面積A=37.17mm2，單位長度質(zhì)量q=295kg/km，計(jì)算直徑d=7.8mm。（1）自重比載（2）冰重比載（3）垂直總比載（4）無冰風(fēng)壓比載計(jì)算強(qiáng)度時(shí)計(jì)算風(fēng)偏時(shí)（5）覆冰風(fēng)壓比載（6）無冰綜合比載（7）覆冰綜合比載第四章均布荷載下架空線的計(jì)算第五章均布荷載下架空線的計(jì)算ABflhd第一節(jié)架空線懸鏈線方程的積分普遍形式1、假設(shè)架空線是沒有剛性的柔性索鏈2、假設(shè)作用在架空線上的荷載沿其線長均布第二節(jié)等高懸點(diǎn)架空線的弧垂、線長和應(yīng)力一、等高懸點(diǎn)架空線的懸鏈線方程將X=0y’=0代入方程得Ｃ１＝０此公式原點(diǎn)只能在最低點(diǎn)且適用于不等高懸點(diǎn)等高懸點(diǎn)懸鏈線方程同理X=0y=0時(shí)，架空線的懸鏈線具體形狀完全由決定，只要相同架空線的懸掛曲線的形狀就相同。又因?yàn)樵谝欢ū容dγ下，架空線的水平應(yīng)力是決定懸鏈線形狀的唯一因素。所以架空線的水平應(yīng)力對架空線的形狀有決定性影響。二、等高懸點(diǎn)架空線的弧垂三、等高懸點(diǎn)架空線的線長在檔距中央，弧垂有最大值：弧垂最低點(diǎn)O與任意一點(diǎn)C之間的架空線長度Loc：四、等高懸點(diǎn)架空線的應(yīng)力第三節(jié)不等高懸點(diǎn)架空線的弧垂、線長和應(yīng)力高差角一、不等高懸點(diǎn)架空線的懸鏈線方程x=a時(shí)

x=0時(shí)，y=0C1=?aa：弧垂最低點(diǎn)距左側(cè)低懸掛點(diǎn)的水平距離將Ｃ１Ｃ２代入公式得：將ｘ＝Ｌ，ｙ＝ｈ代入上式得：（等高原點(diǎn)在左懸掛點(diǎn)ｈ＝０時(shí)：）二、不等高懸點(diǎn)架空線的弧垂檔距中央弧垂當(dāng)X=a時(shí)最低點(diǎn)弧垂最大弧垂出現(xiàn)在處，解得：將xm代入fx弧垂公式得：三、不等高懸點(diǎn)架空線的線長不等高時(shí)線長等高時(shí)線長任意一點(diǎn)至左懸點(diǎn)間的線長：四、不等高懸點(diǎn)架空線的應(yīng)力1．架空線上任一點(diǎn)的應(yīng)力2．架空線上任兩點(diǎn)應(yīng)力之間的關(guān)系

架空線最低點(diǎn)O處，X=a時(shí)3．架空線懸掛點(diǎn)處的應(yīng)力4．懸掛點(diǎn)架空線的傾斜角和垂向應(yīng)力X=0X=L【例4?2】某檔架空線，檔距l(xiāng)=400m，高差h=100m，最大使用應(yīng)力σ0=98.1MPa，相應(yīng)的比載γ=61.34×10-3MPa/m。試計(jì)算架空線的三種弧垂、線長和檔距中央應(yīng)力、懸掛點(diǎn)應(yīng)力及其垂向分量?！窘狻浚?）先計(jì)算公用項(xiàng)的值（2）計(jì)算各種弧垂

（3）計(jì)算線長（4）計(jì)算應(yīng)力檔距中央應(yīng)力第四節(jié)架空線弧垂、線長和應(yīng)力計(jì)算公式的簡化一、斜拋物線法1.斜拋物線懸掛曲線方程同理對BC段列B點(diǎn)的力矩平衡方程：2．斜拋物線弧垂公式3．斜拋物線應(yīng)力公式（1）任一點(diǎn)處的垂向應(yīng)力（2）任一點(diǎn)處的軸向應(yīng)力總應(yīng)力差與高度差關(guān)系由任意兩點(diǎn)應(yīng)力關(guān)系：按高懸點(diǎn)處的應(yīng)力驗(yàn)算架空線的強(qiáng)度解得：對等高懸點(diǎn)，當(dāng)高差h=0時(shí)得：4．斜拋物線的線長公式利用近似公式：簡化得：略去高次冪得：二、平拋物線法假設(shè)：比載γ沿檔距L均布采用平拋物線法的計(jì)算值比精確值偏大，應(yīng)用小應(yīng)力的跳線計(jì)算具有足夠的精度

常用懸鏈線公式、斜拋物線公式、平拋物線公式匯總于書上表4?1中。等高懸點(diǎn)的有關(guān)公式可由不等高懸點(diǎn)相應(yīng)公式中令高差h=0而得到，故未在表中列出。三、三類計(jì)算公式的精度分析1．線長公式的精度分析斜拋物線長公式的誤差

f—等高懸點(diǎn)時(shí)檔距中央的平拋物線弧垂一般認(rèn)為h/l＞0.15時(shí)架空輸電線路不宜采用平拋物線線長公式斜拋物線線長的誤差n1隨f/l的增加而增大。但均為負(fù)誤差，說明計(jì)算線長偏小，而且n1與高差系數(shù)（h/l）幾乎無關(guān)。架空輸電線路的f/l一般為0.05左右，斜拋物線線長公式的誤差在十萬分之幾，精度很高。誤差n2、n3隨h/l、f/l而變化，在架空輸電線路使用的f/l數(shù)值范圍內(nèi)，當(dāng)h/l＞0.2時(shí)，其誤差顯著增大；當(dāng)f/l大到其一值后，正誤差反而減少向負(fù)誤差變化。一般認(rèn)為h/l＞0.15時(shí)架空輸電線路不宜采用平拋物線線長公式；當(dāng)f/l

＞0.15且h/l較大時(shí)，可采用修正的平拋物線線長公式計(jì)算耐張塔上的跳線長度以簡化計(jì)算?！纠??3】條件同例4?2，試?yán)酶鞣N線長公式計(jì)算架空線的懸掛曲線長度。【解】由例4?2知，架空線懸掛長度的精確值L=413.323m，等高懸點(diǎn)時(shí)精確值Lh=0=401.043m。由斜拋物線線長公式，得由平拋物線線長公式，得由平拋物線線長的修正公式，得2．弧垂公式的精度分析拋物線最大弧垂當(dāng)h/l<0.1時(shí)，可采用平拋物線公式當(dāng)0.1<h/l<0.25時(shí),可采用斜拋物線公式其它情況采用懸鏈線公式分析結(jié)果第五節(jié)架空線的平均高度與平均應(yīng)力一、架空線的平均高度架空線的平均高度是指架空線上各點(diǎn)相對弧垂最低點(diǎn)的高度差對于檔距的平均值二、架空線的平均應(yīng)力架空線的平均應(yīng)力是指架空線上各點(diǎn)的應(yīng)力沿線長的積分對于線長的平均值。

架空線的平均應(yīng)力實(shí)際上就是架空線平均高度處的應(yīng)力。第六節(jié)均布垂直比載和水平比載

共同作用下架空線的計(jì)算

假設(shè)：（1）水平風(fēng)壓比載沿斜檔橫向均勻分布；（2）垂直比載沿斜檔距垂向均勻分布。則綜合比載必沿斜檔距均布，其大小和方向處處相同。

研究問題的方法：（1）風(fēng)偏平面法：均布垂直比載和水平比載共同作用下架空線的有關(guān)計(jì)算，實(shí)際上成為風(fēng)偏平面內(nèi)具有沿斜檔距均布綜合比載的斜拋物弧垂、應(yīng)力和線長的計(jì)算問題。（2）投影平面法：分別計(jì)算垂直平面和水平面的有關(guān)參數(shù)，再進(jìn)行合成得到投影平面內(nèi)的數(shù)據(jù)。

一、風(fēng)偏平面內(nèi)架空線的弧垂、應(yīng)力和線長

風(fēng)偏角的概念：風(fēng)偏平面與垂直平面間的夾角

稱為風(fēng)偏角。垂直比載

v、水平比載

h、綜合比載

‘，則

v

h

‘第六節(jié)均布垂直比載和水平比載共同作用下架空線的計(jì)算一、風(fēng)偏平面內(nèi)架空線的弧垂、應(yīng)力和線長的計(jì)算二、有風(fēng)時(shí)垂直、水平投影面內(nèi)的弧垂和應(yīng)力計(jì)算1．垂直投影面內(nèi)架空線的弧垂和應(yīng)力2．水平投影面內(nèi)架空線的弧垂和應(yīng)力第六章氣象條件變化時(shí)架空線的計(jì)算第一節(jié)架空線的狀態(tài)方程式揭示架空線從一種氣象條件（第Ⅰ狀態(tài)）改變到另一種氣象條件（第Ⅱ狀態(tài)）下的各參數(shù)之間關(guān)系的方程，稱為架空線的狀態(tài)方程式一、基本狀態(tài)方程式假設(shè)1、架空線為完全彈性體，彈性系數(shù)保持不變2、架空線為理想柔線3、架空線上荷載均勻分布架空線原始狀態(tài)：長度Lo制造溫度to無應(yīng)力σo=0某一狀態(tài)下懸掛曲線長度L氣溫t軸向應(yīng)力σx比載γ每一階段溫度升高(t-to)/n，應(yīng)力變化σx/n原始線長相等是建立狀態(tài)方程的基本原則二、懸鏈線狀態(tài)方程式三、斜拋物線狀態(tài)方程式等高懸掛點(diǎn)時(shí)四、狀態(tài)方程式的解法AB1、試湊法2、迭代法3、牛頓法五、狀態(tài)方程式的精度比較(σ2，y2）(σ1，y1）（1）斜拋物線狀態(tài)方程式是工程上理想的近似狀態(tài)方程式,與相應(yīng)情況下的懸鏈線狀態(tài)方程式所得計(jì)算結(jié)果相差無幾，即使在大檔距、大高差角下，其差別在工程應(yīng)用上也無意義。（2）計(jì)算無風(fēng)情況下架空線水平應(yīng)力的變化時(shí)，若檔距較大、高差較小，可以不考慮高差的影響，但當(dāng)檔距很小、高差較大時(shí)，高差對應(yīng)力的影響不能忽視。（3）對于不等高懸點(diǎn)且作用有橫向風(fēng)壓荷載的情況，工程上常忽略風(fēng)偏及高差的影響（即認(rèn)為η=0，β=0）。五、狀態(tài)方程式的精度比較第二節(jié)臨界檔距一、臨界檔距的概念架空線出現(xiàn)最大應(yīng)力的氣象條件，對于架空線的強(qiáng)度起控制作用，稱作控制氣象。1、控制氣象條件各項(xiàng)除以l2，并當(dāng)l→∞時(shí)，得到：l→0時(shí)，在兩種氣象情況下，導(dǎo)線應(yīng)力均達(dá)到各自允許最大值時(shí)的檔距。各控制氣象可能在不同的檔距范圍內(nèi)起控制作用，而在某一檔距下可能某兩個(gè)控制氣象條件同時(shí)起控制作用，超過此檔距時(shí)是一個(gè)氣象條件控制，而小于此檔距時(shí)則是另一個(gè)氣象條件控制，這樣的檔距稱為該兩個(gè)控制氣象的臨界檔距。2、臨界檔距二、臨界檔距的計(jì)算三、有效臨界檔距的判定與控制氣象條件1、圖解法(1)控制條件與Fi值（2）Fi曲線的特點(diǎn)L=0L∞abdclbclaclablcdladlbd

有效臨界檔距判別表abcdlablacladlbclbdlcd—2、列表法計(jì)算各種可能控制條件的【例6?2】有一條通過非典型氣象區(qū)的220kV線路，導(dǎo)線采用鋼芯鋁絞線LGJ?400/35，某檔距l(xiāng)=230m，試確定此檔導(dǎo)線在無高差（h/l=0）、小高差（h/l=0.1）和大高差（h/l=0.2）情況下的控制條件。

可能控制氣象條件有關(guān)參數(shù)

氣象項(xiàng)目最低氣溫最大風(fēng)速覆冰有風(fēng)年均氣溫氣溫（℃）?20?5?5+15風(fēng)速（m/s）030100冰厚（mm）00100導(dǎo)線LGJ?400/35有關(guān)參數(shù)截面積A（mm2）導(dǎo)線直徑d（mm）彈性系數(shù)E（MPa）溫膨系數(shù)

（1/℃）計(jì)算拉斷力Tj（N）單位長度質(zhì)量q（kg/km）強(qiáng)度極限σp（MPa）安全系數(shù)k許用應(yīng)力[σ0]（MPa）年均應(yīng)力上限[σcp]（MPa）425.2426.826500020.5×10?61039001349232.112.592.80.25σp=58有關(guān)比載計(jì)算結(jié)果單位：MPa/mγ1(0,0)γ2(10,0)γ3(10,0)γ4(0,30)γ5(10,10)γ6(0,30)γ7(10,10)31.11×10?324.01×10?355.12×10?329.27×10?38.26×10?342.71×10?355.73×10?3αf

=0.75，μsc=1.1αf

=1.0，μsc=1.2

比值γ/[σ0]計(jì)算結(jié)果及其排序表氣象條件最低溫覆冰有風(fēng)年均氣溫γMPa/m）31.11×10?355.73×10?331.11×10?3[σ0]（MPa）92.892.858γ/[σ0]0.3351×10?30.6002×10?30.5361×10?3排序acb計(jì)算臨界檔距三種不同的高差情況分別有cosβ0=1，cosβ0.1=0.995，cosβ0.2=0.98高差h/l00.10.2氣象條件abcabcabc臨界檔距（m）lab=157.9lac=172.5lbc=203.4—lab=157.5lac=173.3

lbc=206.6—lab=156.2lac=176.0lbc=216.3—有效臨界檔距判別表lab=157.9lbc=203.4abc第三節(jié)最大弧垂的判定一、臨界溫度法臨界溫度：在某一溫度下，架空線在自重比載（高溫比載）作用下產(chǎn)生的弧垂與復(fù)冰鉛垂弧垂相等，則此溫度，叫臨界溫度覆冰無風(fēng)為狀態(tài)Ⅰ，臨界溫度為狀態(tài)ⅡTj>tmax,最大弧垂發(fā)生在覆冰無風(fēng)Tj<tmax,最大弧垂發(fā)生在最高氣溫二、臨界比載法架空線在覆冰無風(fēng)氣溫tb下,某一垂直比載使其產(chǎn)生的弧垂與最高氣溫氣象下的弧垂相等,則此比載稱為臨界比載最高氣溫為狀態(tài)Ⅰ，臨界比載為狀態(tài)Ⅱγj>γ3,最大弧垂發(fā)生在最高氣溫γj<γ3,最大弧垂發(fā)生在覆冰無風(fēng)第四節(jié)應(yīng)力弧垂曲線和安裝曲線一、應(yīng)力弧垂曲線1、確定工程所采用的氣象條件2、根據(jù)架空線規(guī)格，查取有關(guān)參數(shù)、機(jī)械物理性能，計(jì)算許用應(yīng)力，平均應(yīng)力上限；3、計(jì)算比載4、算臨界檔距，判斷控制氣象；5、判定最大弧垂出現(xiàn)的氣象條件6、以控制氣象作為已知狀態(tài)，用狀態(tài)方程計(jì)算不同檔距，各種氣象條件下架空線的應(yīng)力和弧垂；7、按一定比例繪制出應(yīng)力—弧垂曲線。

架空線應(yīng)力弧垂曲線計(jì)算項(xiàng)目

氣象條件計(jì)算項(xiàng)目最高氣溫最低氣溫最大風(fēng)（強(qiáng)度）最大風(fēng)（風(fēng)偏）覆冰無風(fēng)最厚冰（強(qiáng)度）最厚冰（風(fēng)偏）內(nèi)過電壓外過無風(fēng)外過有風(fēng)安裝情況事故氣象年均氣溫應(yīng)力曲線導(dǎo)線△△△△△△△△△△△△△地線×△△××△××△×△△△弧垂曲線導(dǎo)線△×××△×××△××××地線××××××××△××××【例5–2】試?yán)L制220kV線路通過典型氣象Ⅷ區(qū)的LGJ–500/45導(dǎo)線的應(yīng)力弧垂曲線?！窘狻?．整理該氣象區(qū)的計(jì)算用氣象條件

氣象項(xiàng)目最高氣溫最低氣溫最大風(fēng)最厚覆冰內(nèi)過電壓外過無風(fēng)外過有風(fēng)安裝有風(fēng)事故氣象年均氣溫氣溫（℃）+40?20?5?5+10+15+15?10?10+10風(fēng)速（m/s）003015150101000冰厚（mm）000150000002．LGJ–500/45導(dǎo)線的有關(guān)參數(shù)截面積A（mm2）導(dǎo)線直徑d（mm）彈性系數(shù)E（MPa）溫膨系數(shù)

（1/℃）計(jì)算拉斷力（N）計(jì)算質(zhì)量（kg/km）抗拉強(qiáng)度σp（MPa）安全系數(shù)k許用應(yīng)力[σ0]（MPa）年均應(yīng)力上限[σcp]（MPa）531.68306500020.5×10?61281001688228.892.591.560.25σp=57.223．各氣象條件下導(dǎo)線比載的計(jì)算值項(xiàng)目自重γ1（0，0）覆冰無風(fēng)γ3（15，0）無冰綜合γ6（0，10）無冰綜合γ6（0，15）無冰綜合γ6（0，30）（用于強(qiáng)度）無冰綜合γ6（0，30）（用于風(fēng)偏）覆冰綜合γ7（15，15）（用于強(qiáng)度）覆冰綜合γ7（15，15）（用于風(fēng)偏）數(shù)據(jù)31.13×10?366.34×10?331.38×10?332.33×10?340.68×10?337.72×10?369.02×10?367.86×10?3備注c=1.1，

f=1.0c=1.1，

f=0.75c=1.1，

f=0.75c=1.1，

f=0.61c=1.2，

f=1.0c=1.2，

f=0.754．計(jì)算臨界檔距，判定控制條件（1）可能控制條件的有關(guān)參數(shù)見表

條件項(xiàng)目最大風(fēng)速最厚覆冰最低氣溫年均氣溫許用應(yīng)力[σ0]（MPa）91.5691.5691.5657.22比載γ（MPa/m）40.68×10?369.02×10?331.13×10?331.13×10?3γ/[σ0]（1/m）0.444×10?30.754×10?30.340×10?30.544×10?3溫度t

（℃）?5?5?20+10γ/[σ0]由小至大編號bdac（2）計(jì)算各臨界檔距l(xiāng)ab=300.34m，lac=107.47m，lad=127.94m；lbc=虛數(shù)，lbd=0m，lcd=139.46m。（3）判斷有效臨界檔距，確定控制氣象條件有效臨界檔距判別表可能的控制條件a（最低氣溫）b（最大風(fēng)速）c（年均氣溫）d（最厚覆冰）臨界檔距（m）lab=300.34lac=107.47lad=127.68lbc=虛數(shù)lbd=0lcd=139.46—5．計(jì)算各氣象條件的應(yīng)力和弧垂

已知條件及參數(shù)已知條件最低氣溫年均氣溫最厚覆冰控制區(qū)間參數(shù)0～107.47107.47～139.46139.46～∞tm（℃）?20+10?5bm（mm）0015vm（m/s）0015

m(×10?3MPa/m)31.1331.1369.02

m（MPa）91.5657.2291.56

待求條件及已知參數(shù)

待求條件參數(shù)最高溫最低溫年均溫事故外過有風(fēng)外過無風(fēng)內(nèi)過電壓安裝覆冰無風(fēng)覆冰有風(fēng)（強(qiáng)度用）覆冰有風(fēng)（風(fēng)偏用）最大風(fēng)（強(qiáng)度用）最大風(fēng)（風(fēng)偏用）t（℃）+40?2010?10+15+15+10?10?5?5?5?5?5b（mm）0000000015151500v（m/s）00001001510015153030

（×10?3MPa/m）31.1331.1331.1331.1331.3831.1332.3331.3866.3469.0267.8640.6837.72LGJ–500/45導(dǎo)線應(yīng)力弧垂計(jì)算表氣象條件檔距l(xiāng)r（m）最高氣溫最低溫年均溫事故安裝外過有風(fēng)外過無風(fēng)σ0（MPa）fv（m）σ0（MPa）σ0（MPa）σ0（MPa）σ0（MPa）σ0（MPa）σ0（MPa）fv（m）5023.110.4291.5653.1278.5178.5347.1447.090.21107.4734.081.3291.5657.2279.4279.4952.4852.360.86139.4637.662.0188.1757.2276.9177.0353.2653.081.4320039.013.9970.8650.7563.0163.2948.5748.313.2225039.666.1360.3647.6455.4255.7246.3446.055.2830040.088.7454.0145.7750.8951.2144.9944.687.84【例5?3】條件同例5?2，試?yán)L制其安裝曲線?！窘狻?．已知條件仍為表5?14。2．應(yīng)用狀態(tài)方程式求解各施工氣象（無風(fēng)、無冰、不同氣溫）下的安裝應(yīng)力，進(jìn)而求得相應(yīng)的弧垂，結(jié)果如表二、安裝曲線安裝曲線以檔距為橫坐標(biāo)，弧垂為縱坐標(biāo)。一般從最高施工氣溫至最低施工氣溫每隔5℃（10℃）繪制一條弧垂曲線。

各種施工氣溫下的應(yīng)力和百米檔距弧垂檔距（m）50107.47139.46200250300350溫度（℃）σ0(MPa)f100(m)σ0(MPa)f100(m)σ0(MPa)f100(m)σ0(MPa)f100(m)σ0(MPa)f100(m)σ0(MPa)f100(m)σ0(MPa)f100(m)403020100?1023.131.041.353.165.678.51.681.260.940.730.590.5034.140.147.957.267.979.41.140.970.810.680.570.4937.742.849.357.266.576.91.030.910.790.680.590.5139.042.246.150.856.463.11.000.920.840.770.690.6239.741.944.647.651.355.40.980.930.870.820.760.7040.141.843.745.848.250.90.970.930.890.850.810.7640.441.743.144.646.348.20.960.930.900.870.840.81二、安裝曲線【例1】某線路通過典型氣象Ⅱ區(qū)，導(dǎo)線LGJ–120（1）型，試求檔距200米時(shí)，外過電壓，內(nèi)過電壓氣象條件時(shí)的應(yīng)力、弧垂?！窘狻?．整理該氣象區(qū)的計(jì)算用氣象條件

氣象項(xiàng)目最高氣溫最低氣溫最大風(fēng)最厚覆冰內(nèi)過電壓外過無風(fēng)外過有風(fēng)安裝有風(fēng)事故氣象年均氣溫氣溫（℃）+40?1010?5+15+15+1500+15風(fēng)速（m/s）003010150101000冰厚（mm）00050000002．LGJ–120（1）導(dǎo)線的有關(guān)參數(shù)截面積A（mm2）導(dǎo)線直徑d（mm）彈性系數(shù)E（MPa）溫膨系數(shù)

（1/℃）計(jì)算質(zhì)量（kg/km）許用應(yīng)力[σ0]（MPa）年均應(yīng)力上限[σcp]（MPa）138.3215.27600018.9×10?61688113.6871.053．各氣象條件下導(dǎo)線比載的計(jì)算值項(xiàng)目自重γ1（0，0）無冰綜合γ6（0，10）無冰綜合γ6（0，15）無冰綜合γ6（0，30）（用于強(qiáng)度）覆冰綜合γ7（15，5）（用于強(qiáng)度）數(shù)據(jù)34.858×10?335.782×10?339.311×10?364.709×10?356.695×10?3備注c=1.1，

f=1.0c=1.1，

f=0.75c=1.1，

f=0.75c=1.2，

f=1.04．計(jì)算臨界檔距，判定控制條件（1）可能控制條件的有關(guān)參數(shù)見表

條件項(xiàng)目最大風(fēng)速最厚覆冰最低氣溫年均氣溫許用應(yīng)力[σ0]（MPa）113.68113.68113.6871.05比載γ（MPa/m）64.709×10?356.695×10?334.858×10?334.858×10?3γ/[σ0]（1/m）0.5692×10?30.4987×10?30.3067×10?30.4906×10?3γ/[σ0]由小至大編號dcab（2）計(jì)算各臨界檔距l(xiāng)ab=虛數(shù)，lac=120.8m，lad=198.1m；lbc=708.8，lbd=360m，lcd=299.8m。（3）判斷有效臨界檔距，確定控制氣象條件有效臨界檔距判別表可能的控制條件a（最低氣溫）b（年均氣溫）c（最厚覆冰）d（最大風(fēng)速）臨界檔距（m）lab=虛數(shù)lac=120.8lad=198.1lbc=708.8lbd=360lcd=299.8—5．計(jì)算各氣象條件的應(yīng)力和弧垂【例2】某線路通過典型氣象Ⅳ區(qū)，導(dǎo)線LGJ–120/20型，線路檔距300米，懸掛點(diǎn)等高，計(jì)算導(dǎo)線的最大弧垂?！窘狻?．整理該氣象區(qū)的計(jì)算用氣象條件

氣象項(xiàng)目最高氣溫最低氣溫最大風(fēng)最厚覆冰內(nèi)過電壓外過無風(fēng)外過有風(fēng)安裝有風(fēng)年均氣溫氣溫（℃）+40?10-5?5+15+15+150+10風(fēng)速（m/s）00251015010100冰厚（mm）0005000002．LGJ–12/20導(dǎo)線的有關(guān)參數(shù)截面積A（mm2）導(dǎo)線直徑d（mm）彈性系數(shù)E（MPa）溫膨系數(shù)

（1/℃）計(jì)算拉斷力（N）計(jì)算質(zhì)量（kg/km）抗拉強(qiáng)度σp（MPa）安全系數(shù)k許用應(yīng)力[σ0]（MPa）年均應(yīng)力上限[σcp]（MPa）134.4915.077600018.9×10?641000466.8304.8552.5121.94276.2143．各氣象條件下導(dǎo)線比載的計(jì)算值項(xiàng)目自重γ1（0，0）覆冰無風(fēng)γ3（5，0）無冰綜合γ6（0，10）無冰綜合γ6（0，15）無冰綜合γ6（0，25）（用于強(qiáng)度）覆冰綜合γ7（5，10）（用于強(qiáng)度）數(shù)據(jù)34.015×10?354.689×10?334.998×10?338.735×10?355.42×10?356.379×10?3備注c=1.1，

f=1.0c=1.1，

f=0.75c=1.1，

f=0.75c=1.2，

f=1.04．計(jì)算臨界檔距，判定控制條件（1）可能控制條件的有關(guān)參數(shù)見表

條件項(xiàng)目最大風(fēng)速最厚覆冰最低氣溫年均氣溫許用應(yīng)力[σ0]（MPa）121.942121.942211.94276.214比載γ（MPa/m）55.42×10?356.379×10?334.015×10?334.015×10?3γ/[σ0]（1/m）0.454×10?30.462×10?30.297×10?30.446×10?3γ/[σ0]由小至大編號cdab（2）計(jì)算各臨界檔距l(xiāng)ab=虛數(shù)，lac=230.309m，lad=224m；lbc=1029.6，lbd=752，lcd=0m。（3）判斷有效臨界檔距，確定控制氣象條件有效臨界檔距判別表可能的控制條件a（最低氣溫）b（年均氣溫）c（最大風(fēng)速）d（最厚覆冰）臨界檔距（m）lab=虛數(shù)lac=230.3lad=224lbc=1029.6lbd=752lcd=0—5．計(jì)算各氣象條件的應(yīng)力和弧垂【例3】某線路通過典型氣象Ⅰ區(qū)，導(dǎo)線LGJ–120/7型，線路檔距50米，懸掛點(diǎn)等高，計(jì)算最高氣溫時(shí)導(dǎo)線的應(yīng)力、弧垂?！窘狻?．整理該氣象區(qū)的計(jì)算用氣象條件2．LGJ–120/7導(dǎo)線的有關(guān)參數(shù)3．各氣象條件下導(dǎo)線比載的計(jì)算值4．計(jì)算臨界檔距，判定控制條件（1）可能控制條件的有關(guān)參數(shù)見表

條件項(xiàng)目最大風(fēng)速最低氣溫年均氣溫許用應(yīng)力[σ0]（MPa）113.68113.6871.05比載γ（MPa/m）64.709×10?334.859×10?334.859×10?3γ/[σ0]（1/m）0.5692×10?30.3066×10?30.4906×10?3γ/[σ0]由小至大編號cab（2）計(jì)算各臨界檔距l(xiāng)ab=57.56，lac=171.5m，lbc=275.62（3）判斷有效臨界檔距，確定控制氣象條件有效臨界檔距判別表可能的控制條件a（最低氣溫）b（年均氣溫）c（最大風(fēng)速）臨界檔距（m）lab=57.6lac=171.5lbc=274.625．計(jì)算各氣象條件的應(yīng)力和弧垂【例4】某線路通過典型氣象Ⅲ區(qū)，導(dǎo)線LGJ–240型，線路檔距500米，懸掛點(diǎn)等高，計(jì)算最大比載時(shí)導(dǎo)線的應(yīng)力?！窘狻?．整理該氣象區(qū)的計(jì)算用氣象條件2．LGJ–240導(dǎo)線的有關(guān)參數(shù)3．各氣象條件下導(dǎo)線比載的計(jì)算值項(xiàng)目自重γ1（0，0）覆冰無風(fēng)γ3（5，0）無冰綜合γ6（0，25）（用于強(qiáng)度）覆冰綜合γ7（5，10）（用于強(qiáng)度）數(shù)據(jù)35.027×10?348.457×10?344.902×10?349.193×10?3最低氣溫-a年均氣溫-b最大覆冰-clab=虛數(shù)lac=156.23mlbc=虛數(shù)4．計(jì)算臨界檔距，判定控制條件（1）可能控制條件的有關(guān)參數(shù)見表

條件項(xiàng)目最厚覆冰(c)最低氣溫(a)年均氣溫(b)許用應(yīng)力[σ0]（MPa）113.68113.6871.05比載γ（MPa/m）49.193×10?335.027×10?335.027×10?3γ/[σ0]（1/m）0.433×10?30.30