架空線路電線的比載計(jì)算

架空線路電線的比載計(jì)算第一節(jié)概述架空送電線路的導(dǎo)線截面選定以后，地線的截面，一般與導(dǎo)線截面配合選用。作用在導(dǎo)地線上的機(jī)械荷載有自重、冰重和風(fēng)重。這些荷載可能是不均勻的，但為了計(jì)算方便，一般均按沿線均勻分布考慮。在導(dǎo)線力學(xué)計(jì)算中，常把架空線荷載用“比載”（即單位體積的荷載）y和單位長度荷載計(jì)算P。y的單位為Nim?mm2，P的單位為N；m。架空線截面用S（mm2）表示，則：P=yxS一個(gè)檔距的架空線總荷載即為：G=Pxl=yxSxl式中：l一一個(gè)檔距中架空線的長度,m。架空線既要承受垂直地面的荷載，自重、冰重，又要承受平行于地面的風(fēng)荷載，為此根據(jù)這些情況可以導(dǎo)出：架空線比載共有7種分別用y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7來表示。第二節(jié) 比載計(jì)算⑴自重比載y1架空線自身重量所形成的比載，我國制造的各種規(guī)格的導(dǎo)線均給出了單位公里的重量，谷自重比載可用下式計(jì)算：y=「I；gx10-3N]m?mm2 （3-2-1）式中 p1—每米導(dǎo)線的重量，kg/km;S一架空線的計(jì)算總面積，即架空線實(shí)際截面，對鋼芯鋁絞線等復(fù)合導(dǎo)線為鋁和鋼截面之積mm2。標(biāo)準(zhǔn)型號的架空線自重，可以從產(chǎn)品樣本或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中查出。

對于非標(biāo)準(zhǔn)型號的導(dǎo)線或特制線型或線號的架空線，當(dāng)無廠家提供的每公里重量時(shí)，其自重比載可根據(jù)材料的容重來計(jì)算，其計(jì)算方法如下：對單一材料的架空線：y=1.025px10-3xg ， Njm?mm2(3-2-2)式中P 材料的密度(g/cm3)對于復(fù)合導(dǎo)線來：pS+pSy=1.025 ~^-^x10-3xg ， Nm?mm2(3-2-3)式中py 鋼的密度，并Py=7.8(g/cm3)PL 鋁的密度，并PL=2.7(g/cm3)Sy——鋼線的截面，mm2；sl——鋁線的截面，mm2；s——鋼線和鋁線的總截面，mm2。公式(3-2)和(3-3)式中的系數(shù)1.025是考慮絞線因絞捻而使股線增長的系數(shù)。⑵.冰重比載y2當(dāng)導(dǎo)線上復(fù)有冰層時(shí)，其冰筒重量由架空線來承受，由冰引起對導(dǎo)線的比載稱冰重比載，導(dǎo)線上覆冰時(shí)，沿導(dǎo)線周圍的冰厚常是不均勻的，為了方便，折算成均勻厚度計(jì)算。為方便于研究，取一米長的冰筒(如圖3-2-1)，其體積為：V=MV=M(d+b)(m?mm2)Y3 Y1+Y2圖3-2-1 圖3-2-2式中5——覆冰厚度，mm;d 架空線的計(jì)算直徑mm。一米長冰筒的重量為P2=Vy0=兀gb(d+b)y010-3，Nm式中：g一重力加速度，取9.8m/s2Y0—冰的容重，按雨淞冰計(jì)算，取0.9g/cm3。于是冰比載：

p b(d+b)(3-2-(3-2-5)y=2=0.9x兀xgx x10-3,Nm(3-2-(3-2-5)2S S4)⑶垂直總比載y3垂直比載即自重比載和冰重比載的和（如圖3-2-2所示），即:y=y+y,Njm?mm2式中：Y3 垂直總比載，N：m?mm2。⑷風(fēng)壓比載y4作用于架空線上的風(fēng)壓是由空氣運(yùn)動(dòng)所引起，而空氣運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能除了與風(fēng)速有關(guān)外，還與空氣的容重和重力加速度有關(guān)。單位體積空氣的動(dòng)能作用在架空線單位面積上的“理論風(fēng)壓”為P=1m3=』xLu2,緯度為45度的重力加速02 29.8度為9.8ms2，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，氣溫 15°C時(shí)，絕對干燥的空氣容重Y1=1.2255kg/m3,于是可得：n1y 11.2255 5P=—x U2=xU2=029.8 2 9.8 16這個(gè)量實(shí)際上隨著地理位置、海拔高度、大氣情況等不同而變化:沿海地區(qū)為1/17,內(nèi)陸地區(qū)一般為1/16,西南高原1/18?1/19。架空線上所受風(fēng)壓與“理論風(fēng)壓”的差別，在于以下三方面：整個(gè)檔距的風(fēng)速不可能一樣大，架空線所受風(fēng)壓與其體型有關(guān)；且風(fēng)向也很少與架空線各點(diǎn)都垂直；為了符合實(shí)際情況，應(yīng)計(jì)入風(fēng)速的不均勻系數(shù)，風(fēng)荷的體型系數(shù)（也稱空氣動(dòng)力系數(shù)）及風(fēng)向與架空線軸線之間夾角的正弦平方。架空線上的風(fēng)壓按下式計(jì)算：導(dǎo)線及地線風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值W=ax0xpxpxWxdxLxsin20 （3-2-6）工 czsc0 PW0=U2/1600式中：W 垂直于導(dǎo)線及地線方向的水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kN;a-一風(fēng)壓不均勻系數(shù)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速，按照表3-1-1的規(guī)定選定；Bc——500kV線路導(dǎo)線及地線風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)，僅用于計(jì)算作用于桿塔上的導(dǎo)線及地線風(fēng)荷載（不含導(dǎo)線及地線張力孤垂計(jì)算和風(fēng)偏角計(jì)算），Bc應(yīng)按照表3-1-1的規(guī)定選用；其他電壓等級的線路Bc取1.0；風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按2-1-4的規(guī)定選定，一般可按地面粗糙度B內(nèi)計(jì)算；usc——導(dǎo)線及地線的體型系數(shù)，線徑小于17mm或覆冰時(shí)（不論線徑大?。?yīng)取u=1.2；線徑大于或等于17mm時(shí)，u取1.1；d——導(dǎo)線或地線的外徑或覆冰時(shí)的計(jì)算外徑；分裂導(dǎo)線取所有子導(dǎo)線外徑的總和，m；L——桿塔的水平檔距，m；。一一風(fēng)向與導(dǎo)線或地線方向之間的夾角，°； w0——基準(zhǔn)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值，kNmm2，應(yīng)根據(jù)基準(zhǔn)高度的風(fēng)速u，m/s，按式W=J。。計(jì)算。表3-1-1風(fēng)壓不均勻系數(shù)a和導(dǎo)地線風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)B風(fēng)速Vm/s<101520<u<3030<u<35N35a計(jì)算桿塔荷載1.001.00.850.750.70校驗(yàn)桿塔電氣間隙1.000.750.610.610.61Bc計(jì)算500kV桿塔荷載1.001.001.101.201.30注：對跳線的檔距較小者的桿塔荷載計(jì)算，a宜取1.0；Bc其它電壓等級的線路取1.0。Y4-對應(yīng)于正常、內(nèi)過電壓、雷電過電壓的相應(yīng)風(fēng)速，注意*求比載時(shí)，風(fēng)速不均勻系數(shù)a與求桿塔荷載時(shí)不一樣，m/s；水平檔距，m<200250300350400450500N550a0.800.740.700.670.650.630.620.61檢查桿塔頭部的空氣間隙時(shí)，其相應(yīng)的氣象條件為：正常情況的風(fēng)速：風(fēng)速取基本風(fēng)速折算到導(dǎo)線平均高度處值，相應(yīng)溫度，無冰；內(nèi)過電壓風(fēng)速：風(fēng)速取基本風(fēng)速折算到導(dǎo)線平均高度處值的50%，且不低于15ms，年平均氣溫，且無冰；大氣過電壓風(fēng)速：風(fēng)速取基本風(fēng)速折算到導(dǎo)線平均高度處值的大于等于35m/s，則大氣過電壓風(fēng)速取15m/s，否則取10m/s，氣溫15°C。檢查導(dǎo)線與地線在中央檔距防雷配合間隙氣象條件15C，無冰、無風(fēng)。于是在計(jì)算電線應(yīng)力孤垂的時(shí)風(fēng)壓荷載：在不復(fù)冰的架空線上，由風(fēng)壓所形成的風(fēng)壓比載Y4為:(3-Y=0.613以*s(SUx10一3，N/m?mm(3-2-7）在復(fù)冰的架空線上，風(fēng)壓比載為：,N;m?mm2 （3-2-8）重冰區(qū)的導(dǎo)、地線覆冰時(shí)風(fēng)荷載還應(yīng)在上式基礎(chǔ)上乘以風(fēng)荷載增大系數(shù)B2，B2可取1.2?1.5。⑸.綜合總比載不復(fù)冰的架空線，其綜合總比載Y6為自重比載Y】和無冰風(fēng)壓比載Y4的幾何和（如圖1-3-3）,即：776(3-2-9)復(fù)冰架空線的綜合總比載Y7,為垂直總比載Y3和復(fù)冰風(fēng)壓比載Y5的幾何和（如圖1-3-4）。即：7=W2+727*3 5（3-2-10）畫圖（如圖1-3-4）第三節(jié)等截面單導(dǎo)線與分裂導(dǎo)線比載之間的關(guān)系一單導(dǎo)線與分裂導(dǎo)線水平荷載的關(guān)系垂直于導(dǎo)線及地線方向的水平風(fēng)荷載W=ax0xpxpxWxdxLxsin20工 czsc0 PW0=u2/1600式中：a——風(fēng)壓不均勻系數(shù)8c——500kV線路導(dǎo)線及地線風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)；UZ 風(fēng)壓高度變化系數(shù)；%c——導(dǎo)線及地線的體型系數(shù)；d——導(dǎo)線或地線的外徑或覆冰時(shí)的計(jì)算外徑；分裂導(dǎo)線取所有子導(dǎo)線外徑的總和，m； Lp—一桿塔的水平檔距，m； P9——風(fēng)向與導(dǎo)線或地線方向之間的夾角，度；wo——基準(zhǔn)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值，kN!mm2。

當(dāng)相導(dǎo)線截面S一定而根數(shù)（七和叩及直徑（1和4）不同時(shí)，可以寫成:導(dǎo)線及地線風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值W=ax0xpxpxWxdxLxsin20尤 czsc0 Pndnndn2d2(3-3-1)下面令A(yù)下面令A(yù)=axP,xp.xp,,xWxLpxsin20，可得每相的水平載荷為:利用（3-3-1）可得:qi利用（3-3-1）可得:qi=B(d+b)nq=B(d+b)n(3-3-2)換句話說，當(dāng)相導(dǎo)線截面不變，而分裂導(dǎo)線根數(shù)增加時(shí)，則導(dǎo)線上的風(fēng)壓所引起的水平載荷也隨之增加，且增加值與每相分裂導(dǎo)線根數(shù)比值的平方根成正比。二單導(dǎo)線與分裂導(dǎo)線垂直荷載的關(guān)系每根導(dǎo)線長1米復(fù)冰時(shí)的重量為：G=Vy0=兀gb（d+b）1y010-3（Njm）式中：g—重力加速度，取9.8m/s2Y0—冰的容重，按雨淞冰計(jì)算，取0.9g/cm3。令 B==兀g8y110-3則得每相的垂直載荷為:(3-3-3)利用（3-3-1），可得:(3-3-3)qnd+bn2 22 2因而q2>qi。利用式（3-3-3），可見，即如果因而q2>qi。導(dǎo)線上的垂直及水平載荷增加，會(huì)引起線路桿塔和基礎(chǔ)的重量增加，這同樣可使線路的造價(jià)提高，同時(shí)使線路的金具及導(dǎo)線的安裝工作變得復(fù)雜。3.4 例題試求下列架空線路的比載：1.110kV線路通過巧級氣象區(qū)，導(dǎo)線采用舊型LGJ-150型。解：1.110kV線路

根據(jù)LGJ-150(mm2)查表得計(jì)算數(shù)據(jù)：導(dǎo)線計(jì)算截面S=174.6mm2；導(dǎo)線的計(jì)算直徑d=17mm；導(dǎo)線單位重量=617(kg/km)。查表得巧級氣象區(qū)的氣象數(shù)據(jù)：最大風(fēng)速u=25(m/s);復(fù)冰風(fēng)速u=10(ms);復(fù)冰厚度8=10mm。(1)自重比載 Y=雪=9.8"617X10-3=34.667X10-31S174.6(2)冰重比載gb(b+d) 9.81x10(10+17)Y=2.83 x10-3=2.83——(一)=27.031x10-3TOC\o"1-5"\h\z2 S 174.6(3)垂直總比載 y3=匕+*=61.698x10-3(4)無冰風(fēng)壓比載 y=a%cgd°2x10-34 16S根據(jù)無冰時(shí)u=25(m/s)查表3-2-1得a=0.85,由d=17mm知日=1.1,16x174.6y=叫/"2X10-3=0.85x1.1x9.81x17x空X10-3=34.886x1016x174.64 16S(5)復(fù)冰風(fēng)壓比載apg((5)復(fù)冰風(fēng)壓比載apg(d+2b)u2sc16SX10-3根據(jù)有冰時(shí)u=10(m/s)查表3-2-1得a=1.0,%C=1.2，故y=a%g(d+2b)u2x10-3=L°x1.2x9.81x37x1°七10-3=15.592x10-4 16S 16x174.6無冰綜合總比載y=iy2+y2=49.182x10-3'1 4有冰綜合總比載y=源2+y2=79.147x10-33 52.220kV線路通過非典型氣象區(qū)，導(dǎo)線采用LGJ-300/25型。解：2.220kV線路根據(jù)LGJ-300/25(mm2)查表1-2-4得計(jì)算數(shù)據(jù)：導(dǎo)線計(jì)算截面S=333.31mm2；導(dǎo)線的計(jì)算直徑d=23.76mm；導(dǎo)線單位重量=1058(kg/km)。查表得巧級氣

象區(qū)的氣象數(shù)據(jù)：最大風(fēng)速u=30(ms)；復(fù)冰風(fēng)速u=10(ms)；復(fù)冰厚度5=10mm。(1)自重比載丫=糾=9,81x1058X10-3=31.139X10-31S333.31(2)冰重比載gM+d) 9.81x10(10+23.76)y=2.83 s x10-3=2.83 33331 =28-119x10-3垂直總比載 y3=Y1+Y2=59.259x10-3無冰風(fēng)壓比載 y=a^scgd°2x10-34 16S根據(jù)無冰時(shí)°=30(ms)查表3-2-1得a=0.75,由d=23.76mm知日=1.1,故SCy4=叫y4=叫Cgd°2X10-3=16S0.75x1.1x9.81x23.76x30216x333.31x1