架空导线弧
垂计算公式
档端角度法观测弧垂
=arcta n b=(2 f a)1 2
b tan tan —
l
档距
弧垂
h——高差
观测角度
a――悬挂点到仪器垂直距离
高差角度
仪器近悬点较远悬点为低时，取" + ”，反之取“-”
4、送电线路中杆塔的垂直档距为相临档距中两弧垂最底点之间的档距，决定导地线自重、冰重的档距。
5、送电线路中导线在悬点等高的情况下，杆塔的水平档距与垂直档距相等。
6、导线的最低点应力决定以后，为了使悬挂点应力不超过许用应力，档距必须规定一最
大值，称为极限档距。
7、代表档距是指一个耐张段中各档距的几何平均档距。
8、杆塔的呼称高是指下层导线横担下平面到地面的高度。
1基础根开是指基础相临地脚螺栓几何中心之间的距离，它与塔腿主材角钢重心线重合。2相临两杆塔中心桩之间的距离称为档距。
3、送电线路中杆塔的水平档距为杆塔两侧档距长度之和的一半。
导线应力弧垂计算 一、确定相关参数 表一Ⅲ气象区条件 表二 LGJ-300/50型导线参数 1.自重比载 2.冰重比载
)/(1060.111036 .348) 26.245(5728.2710)(728.270 ,53332m Mpa A b d b ---?=?+??=?+=）（γ 3.垂直总比载 4.无冰风压比载 5.626 .1106.12 2=== V W V (Pa) 63.3906 .1256.12 2===V W V (Pa) 1）外过电压、安装有风： =3-10?（Mpa/m ） 2）最大设计风速： 计算强度： 33241036 .34863 .39026.241.185.00.110sin 25 ,0--?????=?=θμαβγA W d v sc f c ）（ =3-10?（Mpa/m ） 低于500kv 的线路c β取，计算强度时f α按表取，当d ≥17mm 时sc μ取. 计算风偏： =3-10?（Mpa/m ） 计算风偏时f α取 3）内过电压： 625.1406 .1156.12 2=== V W V (Pa) =3-10?（Mpa/m ） 5. 覆冰风压比载 6. 无冰综合比载 外过电压、安装有风：
最大设计风速（计算强度）： 最大设计风速（计算风偏）： )/(1079.401044.2206.3425 ,00,025,033-222 4216m Mpa -?=?+=+=）（）（）（γγγ 内过电压： 7. 覆冰综合比载 表三 比载
（1）最大使用应力:)(8.1125 .20 .282Mpa k p == = σσ （2）年平均运行应力上线：)(5.70%250.282%25][Mpa p pj =?=?=σσ 四、计算临界档距，判断控制气象条件 因为覆冰与最大风情况下的最大使用应力和气温都相同，又覆冰时的比载大于最大风时的比载，故最大风不再作为控制气象图条件考虑。 表四 比值]/[0σγ计算结果及其排序表 临界档距计算（无高差） 公式：])][()][[(] ][][[24202000i i j j i j i j ij E t t E l σγ σγασσ--+-= ）（ ] )10302.0()10411.0[(76000] 1054346.18.1128.112[242 323--?-??+-?+-?= ）（ab l =
第二章导线应力弧垂分析 ·导线的比载 ·导线应力的概念 ·悬点等高时导线弧垂、线长和应力关系 ·悬挂点不等高时导线的应力与弧垂 ·水平档距和垂直档距 ·导线的状态方程 ·临界档距 ·最大弧垂的计算及判断 ·导线应力、弧垂计算步骤 ·导线的机械特性曲线 ［内容提要及要求］ 本章是全书的重点，主要是系统地介绍导线力学计算原理。通过学习要求掌握导线力学、几何基本关系和悬链线方程的建立；掌握临界档距的概念和控制气象条件判别方法；掌握导线状态方程的用途和任意气象条件下导线最低点应力的计算步骤；掌握代表档距的概念和连续档导线力学计算方法；了解导线机械物理特性曲线的制作过程并明确它在线路设计中的应用。 第一节导线的比载 作用在导线上的机械荷载有自重、冰重和风压，这些荷载可能是不均匀的，但为了便于计算，一般按沿导线均匀分布考虑。在导线计算中，常把导线受到的 机械荷载用比载表示。 由于导线具有不同的截面，因此仅用单位长度的重量不宜分析它的受力情况。此外比载同样是矢量，其方向与外力作用方向相同。所以比载是指导线单位长度、单位截面积上的荷载，常用的比载共有七种，计算公式如下：1．自重比载 导线本身重量所造成的比载称为自重比载，按下式计算 （2-1） 式中：g1—导线的自重比载，N/m.mm2； m0一每公里导线的质量，kg/km；
S—导线截面积，mm2。 2．冰重比载 导线覆冰时，由于冰重产生的比载称为冰重比载，假设冰层沿导线均匀分布并成为一个空心圆柱体，如图2－1所示，冰重比载可按下式计算： （2-2） 式中：g2—导线的冰重比载，N/m.mm2； b—覆冰厚度，mm； d—导线直径，mm； S—导线截面积，mm2。 图2-1覆冰的圆柱体 设覆冰圆筒体积为： 取覆冰密度，则冰重比载为： 3．导线自重和冰重总比载 导线自重和冰重总比载等于二者之和，即 g3＝g1+g2（2-3） 式中：g3—导线自重和冰重比载总比载，N/m.mm2。 4．无冰时风压比载
1. 导线破断应力：S T X =δ（N /cm 2）T —导线综合拉断力(牛顿)；S —导线截面积(cm 2)。 2. 导线最大许可应力：K X mix δδ= （N / cm 2）K —导线安全系数。 3. 导线最大许可拉力：S F m ix m ix δ=（N ）S —导线实际使用截面 4. 两根通电导体相互作用力：当电流方向相同时相吸引，反之相排斥。即电磁相互作用力:721102-?=a L i i F （N ）L —档距；a —相间距离。 5. 导线架设，跨越架顺线长度：αsin a D D L += ；D —被跨越线路边线到边线距离；a D —两边线延长的安全距离和 （与电压等级有关）；αsin —架设线路与被跨越线路的正弦夹角数。 6. 改变档距弧垂计算公式：02 011f l l f ??? ? ??=；1l —改变后档距；0l —原档 距；0f —原档距。 7. 实际应用弧垂：()K f f -=11；k —初伸长系数（铝绞线0.2、钢芯铝绞线0.12、铜绞线0.07-0.08） 8. 电杆有高差弧垂：β cos /f f = ；β—高差角度。 9. 原导线驰度线长计算公式：l f l L 382 +=；l —档距；f —弧垂。 10. 现调整弧垂后驰度线长计算公式：l f f l L x X 3)(82 -+=；l —档距；x f —弧垂差值（即原弧垂与调整弧垂的差值）。 11. 驰度线长差即调整导线的长度：X L L L -=? 12. 计算导线综合比载：
1) 导线自身重比载：)./(10/230mm m Kg S G g l -?=；0G —导线重量（Kg/Km ）;S —导线截面（㎜2）。 2) 冰重比载：)./(10/)(9.023mm m Kg S b b d g b -?+=π； d —导线直径（㎜）; b —冰的厚度（㎜）;S —导线截面（㎜ 2 ）。 3) 风速比载：)./(1016/232mm m Kg S akdv g f -?=； a —风速（m/s ）; k —比率1.2;d —导线直径（㎜）; 2v —效率10.16 ;S —导线截面（㎜2）。 4) 导线综合比载：32210)(-?++=f b l g g g g 5) 安全带破断力不得小于15000N
导线应力弧垂计算一、确定相关参数 表一Ⅲ气象区条件 表二LGJ-300/50型导线参数 二、相关比载计算
1. 自重比载 )/(1006.341036 .34880665 .912100 ,0331m Mpa A qg --?=??==）（γ 2. 冰重比载 )/(1060.111036 .348) 26.245(5728.2710)(728.270 ,53332m Mpa A b d b ---?=?+??=?+=）（γ3.垂直总比载 )/(1066.45050,00,53213m Mpa -?=+=）， （）（）（γγγ 4.无冰风压比载 5.62 6.1106.12 2=== V W V (Pa) 63.3906 .1256.12 2===V W V (Pa) 1）外过电压、安装有风： 33241036 .3485 .6226.241.185.00.110sin 10 ,0--?????=?=θμαβγA W d v sc f c ）（ =4.103 -10?（Mpa/m ） 2）最大设计风速： 计算强度： 33241036 .34863.39026.241.185.00.110sin 25 ,0--?????=?=θμαβγA W d v sc f c ）（ =25.433-10?（Mpa/m ） 低于500kv 的线路c β取1.0，计算强度时f α按表取0.85，当d ≥17mm 时sc μ取
1.1. 计算风偏： 33241036 .34863 .39026.241.175.00.110sin 25 ,0--?????=?=θμαβγA W d v sc f c ）（ =22.443 -10?（Mpa/m ） 计算风偏时f α取0.75 3）内过电压： 625.1406 .1156.12 2=== V W V (Pa) 33241036 .348625 .14026.241.185.00.110sin 15 ,0--?????=?=θμαβγA W d v sc f c ）（ =9.163 -10?（Mpa/m ） 5. 覆冰风压比载 5.626 .1106.12 2=== V W V 32510sin )2(10 ,5-?+=θμαβγA W b d B v sc f c ）（ 3-1036 .3485 .621026.241.12.10.10.1??+????=）（ ）（m Mpa /1011.83 -?= 6. 无冰综合比载 外过电压、安装有风： )/(1031.341010.406.3410 ,00,025,033-222 4216m Mpa -?=?+=+=）（）（）（γγγ 最大设计风速（计算强度）： )/(1051.421043.2506.3425 ,00,025,033-2224216m Mpa -?=?+=+=）（）（）（γγγ 最大设计风速（计算风偏）：
架空线常用计算公式和应用举例 前言 在基层电力部门从事输电线路专业工作的技术人员，需要掌握导线的基本的计算方法。这些方法可以从教材或手册中找到。但是，教材一般从原理开始叙述，用于实际计算的公式夹在大量的文字和推导公式中，手册的计算实例较少，给应用带来一些不便。本书根据个人在实际工作中的经验，摘取了一些常用公式，并主要应用Excel工作表编制了一些例子，以供相关人员参考。 本书的基本内容主要取材于参考文献，部分取材于网络。所用参考文献如下： 1. GB50545 -2010 《110～750kV架空输电线路设计规程》。 2. GB50061-97 《66kV及以下架空电力线路设计规范》。 3. DL/T5220-2005 《10kV及以下架空配电线路设计技术规程》。 4. 邵天晓著，架空送电线路的电线力学计算，中国电力出版社，2003。 5. 刘增良、杨泽江主编，输配电线路设计, 中国水利水电出版社，2004。 6.李瑞祥编，高压输电线路设计基础，水利电力出版社，1994。 7.电机工程手册编辑委员会，电机工程手册，机械工业出版社，1982。 8.张殿生主编，电力工程高压送电线路设计手册，中国电力出版社，2003。 9.浙西电力技工学校主编，输电线路设计基础，水利电力出版社，1988。 10.建筑电气设计手册编写组，建筑电气设计手册，中国建筑工业出版社，1998。 11.许建安主编，35-110kV输电线路设计,中国水利水电出版社，2003。 由于个人水平所限，书中难免出现错误，请识者不吝指正。 四川安岳供电公司 李荣久 2015-9-16 目录 第一章电力线路的导线和设计气象条件 第一节导线和地线的型式和截面的选择 一、导线型式 二、导线截面选择与校验的方法 三、地线的选择 第二节架空电力线路的设计气象条件 一、设计气象条件的选用 二、气象条件的换算 第二章导线（地线）张力(应力)弧垂计算 第一节导线和地线的机械物理特性与单位荷载 一、导线的机械物理特性 二、导线的单位荷载
架空光缆弧垂计算及受力分析 在电力系统中，架设于高压输电线路的光缆主要有ADSS 、OPGW ，ADSS 主要应用于已有的输电线路，OPGW 主要用于新建电力线路，以及对旧线路的改造中。由于OPGW 具有传输信号的通道．又可作为地线的两重功效，因此得到了越来越多的应用。光缆架设后，在最恶劣的自然条件下受力，这对光缆的寿命影响很大。如何确定光缆的受力，对设计者来说也是一个重要的环节。 1 架空光缆的弧垂计算 光缆悬挂于杆塔A 、B 之间，并且在自重作用下处于平衡状态。假设在光缆上均匀分布着载荷g ，则光缆在杆塔A 、B 之间具有一定的弧垂，取光缆上最低点为坐标原点，光缆上任意一段长度为L 。(如图1所示)。 假设光缆水平方向的应力为0δ，光缆的横截面积为S ，则光缆水平方向的拉力为 00T S δ=?。光缆受到的轴向拉力x T ，且与水平方向的夹角为α，则在长度为x L 的一段内，光缆由受力平衡条件得到： 00cos sin x x x T T S T g L S αδα==??? =??? （1-1） 由以上两式相比得： x dy g tg L dx αδ= =
而： () 2 2 x d y g d tg dL dx α δ= = = dx = 两边积分得： d tg g dx α δ = ? ? ()()1 10 g sh tg x c αδ-= + ()10dy g tg sh x c dx αδ??= =+???? 又有图1知：当0x =时，0tg α=，所以10c =，因此 ()001/g y ch x m g δδ? ??? =-N ?? ????? 所以有： 0g dy sh x dx δ?? = ??? ?? 20g y ch x c g δδ??= + ??? 又因为，当0x =时，0y =，所以20/c g δ=-。从而，我们推导出了光缆在两杆塔之间的状态方程为一悬链线曲线方程。即 001g y ch x g δδ? ???=-?? ????? （1-2） 例如，设光缆两杆塔高度差为10m ，较低的杆塔高为22m ，档距为250m ，取三种 情况： ①g =0.01188(N ／m *mm )，0δ=39.63(Mpa) ；②g =0.01788(N ／m *mm )， 0δ=37.97(Mpa) ；⑧g =0.03797(N ／m *mm ), 0δ=62.83(Mpa)；利用数学软 件athematia M 得到的曲线如图2所示。由曲线方程知，曲线的位置及形状与0/g δ值的大小有关，但由于g 得变化比0δ小的多，所以曲线的形状主要取决于应力0 δ
第二章导线的应力及弧垂计算 一、比载计算 本线路采用的导线为LGJ-120，本地区最大风速v=30m/s,覆冰风速v=10m/s,覆冰厚度b=10mm 表2-1 LGJ-120规格 计算外径mm 计算截面mm2单位质量kg/km 495 ==2） 2、冰重比载 =q/S=×10-3= 2） 3、自重和冰重总比载(垂直比载) =+=（+） =2） 4、无冰风压比载 =×10-3= =2） 5、覆冰风压比载
=×10-3=-3 =2） 6、无冰综合比载 ==10-3 =2） 7、覆冰综合比载 ==10-3 =2） 一、临界档距的计算及判别 查表4-2-2可知： 表2-2 LGJ-120的机械特性参数 综合瞬时破坏应力（N/mm2）弹性模数（N/mm2）线膨胀系数（1/℃） 784001910-6 []===（N/mm2） 全线采用防振锤防振，所以平均运行应力的上限为 σp=（N/mm2） L lab
= =139.7m L lac= = =152.07m L lad= = =117.01m L lbc= = =163.7m L lbd=
= =105.9m L lcd= = =0 二、导线应力弧垂计算 ㈠最低气温时（T=-20℃） 当L=50m时，应力由最低气温控制σ=（N/mm2）g=(N/m·mm2) f===0.096m 当L=100m时，应力由最低气温控制 f===0.3856m 当L=117.01m时，为临界档距 f===0.531m 当L=150m时，应力由最大比载控制 σn-=σm--(t n-t m)
σ-=-(-20+5) (N/mm2)； f===0.973m 当L=200m时,应力由最大比载控制 σ-=-(-20+5) (N/mm2)； f===2.133m 当L=250m时,应力由最大比载控制 σ-=-(-20+5) (N/mm2)； f===4.004m 当L=300时,应力由最大比载控制 σ-=-(-20+5) (N/mm2)； f===6.528m 当L=350m时,应力由最大比载控制 σ-=-
计算架空线路载流量 如何计算架空线路载流量呢？ 一、通过对输电线路导线温度、接点温度，计算出导线当前的实际载流量 我们知道导线温度国标是70度，和载流量有什么关系，导线最大载流量是多少. 1.1 导线允许载流量的计算 导线的温度与导线的载流量、环境温度、风速、日照强度、导线表面状态等有关，对于确定的环境条件，导线的允许载流量直接取决于其发热允许温度，允许温度越高，允许载流量越大。但是导线发热允许温度受导线载流发热后的强度损失制约，因此架空导线的允许载流量一般是按一定气象条件下导线不超过某一温度来计算的，目的在于尽量减少导线的强度损失，以提高或确保导线的使用寿命。 允许载流量的计算与导体的电阻率、环境温度、使用温度、风速、日照强度、导线表面状态、辐射系数及吸热系数、空气的传热系数和动态黏度等因素有关。导线的最高使用温度按各国的具体情况而定，日本、美国的导线最高使用温度允许到90℃，法国为85℃，德国、荷兰、瑞士等国允许到80℃，我国和前苏联允许到70℃。 架空导线载流量的计算公式很多，但其计算原理都是由导线的发热和散热的热平衡推导出来的，热平衡方程式为 Wj+WS=WR+WF 式中，Wj为单位长度导线电阻产生的发热功率,W/m；WS为单位长度导线的日照吸热功率，W/m；WR为单位长度导线的辐射散热功率，W/m；WF为单位长度导线的对流散热功率，W/m。 各国在计算过程中考虑的各个因素有所不同，使其公式的系数不同，但计算结果相差不大。以英国摩尔根公式和法国的公式作比较，其计算值相差1%～2％。其中英国摩尔根公式考虑影响载流量的因素较多，并有实验基础。但摩尔根公式计算过程较为复杂。在一定条件下将其简化，可缩短计算过程，适用于当雷诺系数为100～3
导线应力弧垂计算的BASIC程序 一、前言 架空线路设计和施工都需要进行导线力学计算．笔者编制了导线应力、弧垂计算的BASIC程序，用户只需按屏幕显示的表格键入导线参数、气象条件，计算机即能完成计算全过程，并将计算结果打印制表。各种计算项目采用菜单选择，用户使用非常方便。本文就该程序的设计方法及特点作一简单介绍，以供参考．二、架空导线应力、孤垂的计算机算法 1．导线比载计算 导线的综合比载是垂直比载（自重、冰重）、水平比载（风压）的矢量和．对各种气象情况的综合比载可用下式表示： 式中：q——导线的单位重量（千克／千米） S——导线的计算截面（毫米2） d——导线的计算外径（毫米） b——导线覆冰厚度（毫米） v——设计风速（米／秒） C——风荷载体形系数，当线径d＜17毫米时，C=1.2，当线径≥17毫米时，C=1.1；覆冰时不论线径大小C=1.2 α——风速不均匀系数，根据不同风速取值。（程序框图略） 2．临界档距计算及有效临界档距判别 根据工程需要，导统应力孤垂的计算项目有时多达十种，即最大风速、覆冰情况、安装情况、事故断线、最低气温、最高气温、外过电压（有风、无风）、内过电压、平均气温。这十种情况对应十种气象条件．但导线选用应力的控制条件只可能是其中的4种情况，即最低气温、最大风速、覆冰情况和平均气温．这4种控 制条件的两两组合有6个临界档距。一般地n种控制条件有=n(n－1)／2个
临界档距，其中有效临界档距有0～（n—1）个。两个控制条件的临界档距为 式中：E——导线弹性模数（千克／毫米２） a——导线温度线膨胀系数（l／℃） δi、δj——两种控制条件的限定应力（最大使用应力或年平均运行应力上限）（千克／毫米２） ti、tj——两种控制条件的气温（℃） gi、gj——两种控制条件的比载（千克／米·毫米２）。 由式（2－1）可知，若将n个控制条件的g／δ值由小到大排列，再比较各δ ＋ aEt，并满足下式： 不满足式（2－2）的控制条件不起作用舍去。当两种控制条件的 g／δ相同时，舍去δ＋ aEt较大者；若两者的δ＋ aEt相同，舍去g／δ较小者，则所有满足式（2－2）的控制条件均有实数解的临界档距，把满足（2－2）式的控制条件由小到大编为序号1、2、3、…c（c≤n），并相应建立C－l个临界档距数栏。 由式（2－l）按序号依次求出控制条件i与其后的i＋1、i＋2、i＋3、…，C 控制条件间的临界档距li－(i+1)、li－(i+2)、…li－c，并填入i栏。首先从第1栏开始，找出其中的最小临界档距l1－i，即是序号为1、i控制条件的有效临界档距。其中1条件控制的档距区间为〔0,li－j〕,舍去1～i序号间的控制条件，这些条件不起控制作用．再从第i栏中找出最小者li－j即为 i、j控制条件的有效临界档距，i条件控制的档距区间为[l1－i,li－j序号间的控制条件舍去。如此直至求出有效临界档距lK－C，则C条件控制的档距区间为[lK－C,∞]。 上程序设计框图：
第三章特殊情况导线张力弧垂的计算 第一节概述 第二章所述的导线的张力弧垂计算公式都是在导线上为均匀分布荷载的情况下导出的。在实际工程中，导线、地线上还会出现非均匀分布的荷载，一般在以下几种情况出现。 山区线路施工时，由于道路交通不便，运输极为困难，往往采用滑索运输。 在超高压、特高压线路上，由于采用了分裂导线，施工人员在安装分裂导线的间隔棒时采用飞车作业。 运行检修人员修补档距中损坏导线，检测档距中压接管等，往往用绝缘爬梯挂在导线上进行高空带电作业。 国外在超高压、特别是在特高压线路上，我国在某些山区线路中，为了降低线路投资，采用镀锌钢绞线或钢丝绳制成的软横担，如图3-1-1所示。 图3-1-1特高压线路采用的软横担 在变电站户外架空母线上，悬挂引线与开关、变压器等所用的连接线。 以上介绍的几种情况，都属于档距中有集中荷载的情况。 在孤立档中，特别是档距较小时，如线路终端杆塔至变电站门型架，变电站户外母线。由于耐张绝缘子串单位长度重力和导线的单位长度重力相差很大，特别是小导线的情况。而且由于孤立档档距较小时，耐张绝缘子串在一档中所占的比重较大，因此必须考虑耐张绝缘子串的影响。 在孤立档施工紧线时，锚塔处有耐张绝缘子串，而在紧线塔处没有，如图3-1-2所示。导线张力、弧垂应按一端有耐张绝缘子串而另一端没有的架线情况进行计算。 在架空线路施工已架好导线或线路处于运行情况时，孤立档两端均有耐张绝缘子串，如图3-1-3所示。此时，导线张力、弧垂应按两端有耐张绝缘子串情况进行计算。 图3-1-2 孤立档施工紧线图3-1-3 孤立档竣工运行显然，以上两种情况的张力、弧垂大小计算结果是不同的。 在中性点直接接地的电力网中，长度超过100km的线路均应换位。换位循环长度不宜大于200km。 目前换位方式有直线换位塔，耐张换位塔等。也可采用在一般直线杆塔上悬空换位方式，如图3-1-4所示，它是在每相导线上串接一组承受相间电压的耐张绝缘子串，通过两根短跳线A相换至B相，B相换至C相，一根长跳线C相换至A相。这种换位方法在瑞典、芬兰等国用的较多。我国辽宁、山西等省也
输电线路档侧弧垂检测法 在线路施工中, 当线路走廊内有障碍物影响视 线时候, 可以运用“档侧弧垂检测法”, 弥补常用观测 方法的不足。 1 计算原理示意图（见图1） 图1 档侧弧垂计算原理示意图 2 计算原理分析 该方法计算原理简单, 如图1 所示, 通过三角几 何函数推导, 得出计算公式如下:
式中L———观测档档距;
2 实际操作方法简介 2.1 把经纬仪置于垂直于铁塔侧面2 倍塔高以外 的地方, 最远距离不限, 以镜头能看清导地线为宜。 2.2 调整仪器位置, 使仪器竖丝对穿铁塔左右侧中心螺栓或左右侧挂点螺栓为准, 证明仪器垂直于铁塔中心桩侧面。 2.3 分别测出a1、a2 和β1 , 然后根据公式便可计算 出弧垂值f 或观测角θ, 用以观测或检查弧垂。 3 实际应用分析 3.1 误差分析: 本方法和其他方法一样, 也会受到仪器位置和观测角度偏差等的影响, 但是由于本方法弧垂观测点在档距中央, 即导地线弧垂点上, 所以
观测更为精确。通过多次测量对比证明, 本方法受误差因素影响相对较小, 完全能够满足施工需要。 3.2 在本方法公式基础上稍加变动, 也可用于检测相邻下一档的弧垂, 此方法适用于观测档外地形不便时, 把仪器置于前一档或下一档铁塔侧面即可。3.3 根据本方法的计算原理, 可以测量档内导线任意距离点的位置, 非常适合导线间隔棒检查、安装, 从而避免了间隔棒安装在高空测量的不便和危险。用这种方法检查安装间隔棒已经在施工中应用, 并取得了良好效果。 3.4 本方法缺点: 不能进行导线子线间超平观测, 只能逐个检测每一根导线, 或按扇形面估测, 在这方面增加了工作量。
配网线架空线路导线应力弧垂计算软件简介 （使用说明书） 一、概述 1、软件研发背景 架空线路应力弧垂其电气距离计算是架空线路设计和线路运行分析必不可少的计算工作，目前配网架空线路这方面的计算工具还只能借用主网的有关软件，但该软件对配网来说还存在一定的局限性，比如不能计算配网线路孤立档弧垂、不能验算线间距离，并且该软件操作对于配网线路过于复杂，应用不广，很难解决孤立档杆塔选型和大档距杆型设计计算等问题，只能用excel表格进行手工计算，计算很繁琐，且容易出错。本软件是旨在解决设计过程中“效率低、出错率高”等问题而研究开发的计算软件。现已广泛应用于配网架空线路各种工况下的导线应力弧垂特性、架线弧垂、孤立档计算及导线线间距离计算中，为10kV 配网架空线路设计了提供一个高效、便捷而又轻松的设计计算平台。 2本软件的最大特点 本软件的最大特点是操作简单方便，计算快速准确，不易出错。 本软件只需进行简单设计输入，选择导线型号和气象条件等几个参数，确定后即可根据自己的需要自动进行计算并将计算结果导出到excel表中，整个过程几分钟。是一套真正适用于配网的架空线路导线力学计算的软件。 3本软件的应用场境： （1）架空线路施工图设计中 ①导线架线弧表图。有些特殊设计，无标准图可套用时，就必需用软件计算才可。 ②孤立档杆塔选型强度计算。孤立档导线张力与连续档张力差较大。孤立
档杆塔承若较大的张力差。杆塔强度计算时需考虑该差值。 ③特殊设计时，大档距杆塔线间距离验算。档距较大时，需验算杆塔横担的长度需满足档距中央线间距离的要求。 （2）架空线运行事故分析。 根据导线的张力性计算，可得出不同工况下的导线张力和弧垂特性，为事故分析提供可靠的技术支持。 二. 使用说明 1、运行环境 1）、操作系统：32位或64位XP、win7操作系统。 2 ）、支持软件：VB6.0、office2007及以上版本、Autocad2008 2、安装和初始化 将压缩文件dxlxjs.zip解压到c盘根目录下即可。 软件运行： win系统运行“应力弧垂计算30wim.exe” XP系统运行“应力弧垂计算30xp.exe” 三、功能说明 一）本软件的主要功能如下： 本软件的主要功能如下 ①导线应力弧垂特性计算： ②导线架线弧垂计算 ③孤立档张力弧垂计算 ④线间距离校验计算 ⑤最大风偏校验计算
导线应力弧垂计算、确定相关参数 、相关比载计算
2. 冰重比载 3. 垂直总比载 (5,0) /0,0) 2(5,0) 45.66 10 3 (Mpa /m) 4. 无冰风压比载 1 ）外过电压、安装有风: 低于500kv 的线路 c 取1.0，计算强度时 f 按表取 0.85，当d 17mm 时sc 取 1.自重比载 1(0,0) qg ~A 1210 9 .80665 10 348.36 34.06 10 3(Mpa/m) 2(5,0) 27728心 10 3 27.728 驾护 103 11.60 10 3(Mpa/m) V 2 102 1.6 1.6 62.5 (Pa) 1.6 252 1.6 390.63(Pa) 4( 0,10) c 10 3 「° 0.85 "如6 證 10 -3 =4.10 10 ( Mpa/m ) 2 ）最大设计风速: 计算强度: 4(0,25) sc d^sif A 3 390.63 3 10 1.0 0.85 1.1 24.26 10 348.36 25.43 -3 10 ( Mpa/m
1.1. 计算风偏: 4（0,25） c f sc d^sin 210 3 A 1.0 0.75 1.1 24.26 390.63 10 3 348.36 3 =22.44 10-（ Mpa/m ）计算风偏时f取 0.75 3）内过电压: V2152 1.6 140.625 （Pa） （0,15）sc d W v si n2103 sc A 1.0 0.85 1.1 24.26 140.625 10 3 348.36 =9.16 -3 10 （ Mpa/m ）5.覆冰风压比载 1.6 102 1.6 62.5 （5,10）sc B（d 2b）% in2 A 10 1.0 1.0 1.2 1.1 （24.26 10） 62.5 348.36 10-3 8.11 10（（Mpa /m） 6.无冰综合比载 外过电压、安装有风: 6（0,25）,（0,0）24（0,10） .34.062 4.102 10-334.31 10 3（Mpa/m）最大设计风速（计算强度）： 6（0,25）. 1（0,0）24（0,25）2 34.062 25.432 10-3 42.51 10 3（Mpa/m） 最大设计风速（计算风偏）
输电线路设计计算公式汇总 均布荷载下架空线的计算 在高压架空线路的设计中，不同气象条件下架空线的弧垂、应力、和线长占有十分重要的位置，是输电线路力学研究的主要内容。这是因为架空线的弧垂和应力直接影响着线路的正常安全运行，而架空线线长微小的变化和误差都会引起弧垂和应力相当大的改变。设计弧垂小，架空线的拉应力就大，振动现象加剧，安全系数减少，同时杆塔荷载增大因而要求强度提高。设计弧垂过大，满足对地距离所需杆塔高度增加，线路投资增大，而且架空线的风摆、舞动和跳跃会造成线路停电事故，若加大塔头尺寸，必然会使投资再度提高。因此设计合适的弧垂是十分重要的。 架空线悬链方程的积分普遍形式 假设一：架空线是没有刚度的柔性索链，只承受拉力而不承受弯矩。 假设二：作用在架空线上的荷载沿其线长均布；悬挂在两基杆塔间的架空线呈悬链线形状。 由力的平衡原理可得到一下结论： 1、架空线上任意一点C 处的轴向应力σx 的水平分量等于弧垂最低点处的轴向应力σ0，即架空线上轴向应力的水平分量处处相等。 σx cos θ=σ0 2、架空线上任意一点轴向应力的垂直分量等于该点到弧垂最低点间线长L oc 与比载γ之积。 σx sin θ=γL oc 推导出： 0 tg Loc γ θσ= dy Loc dx γ σ= 即 0'y Loc γσ= （4-3） 由（4-3）推导出 10 ()dy sh x C dx γ σ=+ (4-4) 结论：当比值γ/σ0一定时，架空线上任一点处的斜率于该点至弧垂最低点之间的线长成正比。最
后推到得到架空线悬链方程的普遍积分形式。C1、C2为积分常数，其值取决于坐标系的原点位置。 0(1)20 y ch x C C σγγσ= ++ （4-5） 等高悬点架空线的弧垂、线长和应力 等高悬点架空线的悬链方程 等高悬点是指架空线的两个挂点高度相同。由于对称性，等高悬点架空线的弧垂最低点位于档距中央，将坐标原点取在该点，如图： 0(1)0 y ch x σγγσ= - （4-6） 由上式可以看出，架空线的悬链线具体形状完全由比值σ0 /γ决定，即无论何种架空线、 何种气象条件。只要σ0 /γ相同，架空线的悬挂曲线形状就相同。在比载γ一定的情况下，架空线的水 平应力是决定悬链线形状的唯一因素，所以平时架空线的水平张力对架空线的空间形状有着决定性的影响。 等高悬点架空线的弧垂 架空线上任意一点的弧垂是指该点距两悬点连线的垂直距离。在设计中需要计算架空线任意一点x 处的弧垂f x ，以验算架空线对地的安全距离。参照图4-2 20000 2(1)24B l l f y ch sh σσγγγσγσ== -= 0(1)20 B l y ch σγγσ= - 可得到式： 0 1100 2() 22x x l x f sh sh σγγγ σσ-= （4-8） 在档距中央，弧垂有最大值，此时x=0或x 1=L/2,所以有 20000 2(1)24B l l f y ch sh σσγγγσγσ== -= （4-9） 架空线的弧垂一般指的是最大弧垂。最大弧垂在线路的设计、施工中占有重要的位置。 等高悬点架空线的线长 L oc 弧垂最低点O 与任意一点C 之间的架空线的线长。
2010年第4卷第5期南方电网技术实践与经验 2010，V ol. 4，No. 5 SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY Practice & Experience 文章编号：1674-0629(2010)05-0106-04 中图分类号：TM751 文献标志码：A 实际环境下的架空导线弧垂及跨越限距工程计算 陶凯，卢艺 （华南理工大学电力学院，广州510640） 摘要：以导线抛物线模型为基础，根据《110～500 kV架空送电线路设计技术规程》提出的四种可能气象控制条件，建立架空导线的状态方程，并通过牛顿－拉夫逊迭代求得导线的应力，进而推导出弧垂和限距计算方法，提出了在实际环境下计算和校验导线弧垂变化以及对地跨越物限距变化的方法。该方法在广东电网某实际运行的220 kV线路上进行了验证，计算结果与现场测量结果相比仅有少许的误差，由此证明了所提方法是可行的。 关键词：架空导线；跨越；弧垂；应力；气象条件 Calculation of Sag and Restriction on Span of Overhead Lines under Real Environment TAO Kai，LU Yi ( School of Electric Power, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China) Abstract: Based on the parabola model and four kinds of possible weather condition given in “the Design regulations for 110～500 kV overhead Line”, this paper establishes the state equation of transmission lines, computes the working stress through Newton-Raphson iteration, derives the sag and span restriction and hence presents a practical method calculating the sag and restriction on and span of overhead lines under real environment. This method has been verified in a 220 kV transmission line of Guangdong Power Grid, which is putting into operation. The results from the proposed method only have a little error compared with that from on-site measurement. Therefore the feasibility of this method is demonstrated. Key words: overhead lines; span; sag; working stress; weather condition 导线的限距和弧垂呈现出此消彼长的关系，因此考核限距实际上就是考核弧垂。导线的弧垂主要受载流量、环境温度、风速以及导线材质等因素的影响。Shelley L. Chen等人在文献[1]的基础上做了大量关于弧垂模型的研究，并在2003年提出了基于环境温度和电流的导线弧垂计算模型[2]。之后，Wernich de Villiers等人又提出了基于多导体自然模型(Natural Modes)理论的实时架空高压线路弧垂计算方法，该方法采用线路载波器（Power-line Carrier）频率50~500 kHz插入-还原的方法反推出水平排列导线的弧垂[3]。20世纪90年代起，随着经济的飞速发展，我国也逐渐开始重视挖掘线路的输电潜能，并在相关领域做了大量的研究[4-6]。目前对导线弧垂的限制仍偏于保守，根据《110~500 kV架空送电线路设计技术规程》（以下简称为《99设规》）[7]，导线允许运行的温度为70℃。国内外大量试验研究证明，实际环境下导线载流发热对其本身以及连接金具的影响已再不是制约导线运行温度的因素,导线传输能力仍有很大的提升空间[8-10]。 影响架空导线安全运行的主要因素是导线通过一定电流后由于发热引起的对地面跨越物限距的变化。因此，提高架空导线载流量的首要工作便是解决导线对跨越物的限距计算问题，根据载流量的大小定量计算出架空导线限距的变化程度，从而为最大限度提高架空线路载流量提供可靠的依据。 本文在文献[7]和[11]的理论基础上，对限距的计算公式做进一步简化，提出了在实际环境下计算和校验导线弧垂变化以及对地跨越物限距变化的方法，并在广东电网某实际运行的220 kV线路上进行了验证。 1 导线基本力学计算 1.1 导线模型 架空输电线路的电线，由于两悬挂点之间的距 万方数据
导线应力弧垂计算 2. 冰重比载 食(5,0)27.7 28 嘗血=2 7.7 28 >^5^548!F^ 灯.60 "0 '? pa/m) 3. 垂直总比载 (5,0) =(0,0) +丫2(5,0) = 45.66 勺0d(M pa/m) 4. 无冰风压比载 叽乂 =空=62.5( Pa) 1.6 1.6 V 2 252 =一=——=390.63( Pa) 1.6 1.6 1）外过电压、安装有风： r W 2 3 62 5 3 丫4（0,10） = P c f sc d 」sin 2 9x10律.0x0.85x1.1x24.26x 一 x10, A 348.36 -3 =4.10x 10- （ Mpa/m ） 2）最大设计风速: 计算强度: 7X0,25） PcS^sc d^^sin 2ex10' = 1.0x0.85x1.1X 24.26X 390^>C 10」 A 348.36 表二 LGJ-30050型导线参数 、相关比载计算 1.自重比载 （0,0）qg A =12107806 込佶=34时 10」(M pa/m) 348.36
3 =25.43 X10-（ Mpa/m） 低于500kv的线路P c取1.0,计算强度时5按表取0.85，当d>17mm时l^sc取1.1. 计算风偏: 丫4（0,25）= P，f ^sc d sin2日x 10, = 1.0x 0.75x 1.1 x 24.26咒390.63 x 10」 A 348.36 3 =22.44 X10-（ Mpa/m） 计算风偏时J取0.75 3）内过电压: 2 2 V 15 W V = 丄=140.625 （Pa） 1.6 1.6 丫4（0,15）= PcjPsc d^^sin2日咒10' =1.0咒0.85咒1.1咒24.26咒140625 厂 0° A 348.36 =9.16 X10-3（ Mpa/m） 5.覆冰风压比载 V2102 W V =—= ------------ =62.5 1.6 1.6 （5,10） = P afAs C B（d +2b）—sin2&咒10' A 62 5 TZ1"1. 2"1 （24.26+ 10）站血 = 8.11 "0-3（Mp a/m） 6.无冰综合比载 外过电压、安装有风: 丫6（0,25）= "（0,0）2 + 丫4（0,10）2=』34.062+4.102咒10-3= 34.31咒10"^（M pa/m）
ADSS-AT-24B1-300结构示意图及性能参数表 光缆结构示意图 序号 项目 单位 跨距(米) 300 1 光缆芯数 24B1 2 光缆直径 mm 12.3 3 光缆重量 kg/km 131.1 4 承载面积 mm 2 8.3 5 AT 外护套厚度 mm 标称1.8 平均1.7 6 标称抗拉强度（RTS ） kN 22.8 7 杨氏模量 kN/mm 2 12.13 8 热膨胀系数 10-6 /℃ 4.81 9 平均运行张力（EDS ） kN 5.7 10 最大允许工作张力（MAT ） kN 9.12 11 极限运行张力（UOS ） kN 13.68 12 最小动态弯曲半径 mm 308 13 最小静态弯曲半径 mm 185 14 最大抗压强度 （长期） N/10cm 1000 最大抗压强度（短期） N/10cm 2200 15 运行、储存、运输期间温度范围 ℃ -40～+70 16 安装期间温度范围 ℃ -20～+60 17 光缆运行温度范围内衰减变化量 dB/km 0.05 18 护套类型 抗电痕护套 光纤 纤膏 PBT FRP 缆膏 阻水层 PE 内护套 芳纶 AT 外护套
ADSS光缆和导线的弧垂配合设计 标签： 摘要：根据ADSS光缆和导线具有不同的物理特性和在各种气象条件下的弧垂不同步变化的特点，提出ADSS光缆在新、旧线路上架设时和导线的弧垂配合设计思路。 关键词：ADSS光缆；导线；弧垂；挂点 随着电力系统自动化程度的普遍提高，无人值守变电站的大量投运，变电站自动化程度不断增加，信息传输的通道需求大幅增加。全介质自承式光缆，简称ADSS光缆，由于具有重量轻、外径小、跨距大、抗雷击、不受电磁干扰、易于施工等优点，适宜架设于运行和新建的输电线路上，被电力企业广泛采用。 1 ADSS光缆的特性 ADSS光缆具有与架空导线不同的结构，其拉伸强度由芳纶绳来承受，芳纶绳的弹性模量比钢小一半多，热膨胀系数是钢的几分之一，这决定了ADSS光缆弧垂对外界负载变化比较敏感。在覆冰状态下ADSS光缆伸长量可达到0.6%，而导线仅为0.1%；弧垂对温度变化比较迟钝，在温度变化时弧垂基本保持不变；在大风条件下其风偏角很大，在风速为30m/s 时，风偏角可达80°，而导线的风偏角仅为光缆的一半左右。 耐受极端恶劣气候（大风、覆冰等）的能力较强。 ADSS光缆外护层为AT或PE材料，运行于强电场中，存在电蚀问题。 ADSS光缆会发生风振动。平滑稳定的横向风吹向光缆，会发生风振动，会在挂点处发生疲劳损坏。 ADSS光缆具有一定的抗压力，能承受耐张线夹较大的握力。 2 ADSS光缆使用的基本条件 2.1 ADSS光缆架设应满足对地面及交叉跨越物的距离要求 ADSS光缆与其他设施、树木、建筑物等的最小净距应满足电力行业的规定。 在光缆架线设计时，它与其他设施、树木、建筑物等的距离应根据最大弧垂和最大风偏角进行计算，并考虑架线后塑性伸长的影响和制造、设计、施工的误差。重冰区的线路还应