导线应力弧垂分析

导、地线的张力（应力）弧垂曲线的作用四川安岳供电公司李荣久在线路设计过程中，为了设计的方便，根据需要首先应计算导线（或地线）在各种气象条件下和不同档距或代表档距时的张力（应力）（或弧垂），并把计算结果以横坐标为档距（或代表档距），纵坐标为张力（应力）(或弧垂)绘制成张力（应力）(或弧垂)与档距的关系曲线，这些曲线就称为导线（或地线）的张力（应力）弧垂特性曲线，简称导线机械特性曲线。

在特性曲线中，还标明导线（或地线）的截面积、直径、线膨胀系数、弹性系数、最大使用张力（应力）、年平均运行张力（阴历）及各种气象条件下的单位荷载（比载）等参数。

有了导线（或地线）的张力（应力）弧垂特性曲线，当已知气象条件和档距时，就能够很快地从曲线上查得相应的张力（应力）或弧垂。

在施工、运行过程中，要想查得导线（或地线）在不同气象条件和档距的张力（应力）或弧垂时，也是很方便的。

导线（或地线）的张力（应力）弧垂特性曲线的计算，是根据一定的设计条件，计算出临界档距，然后判断得出有效临界档距及其控制档距范围和相应的控制条件（张力（应力）、单位荷载和温度），再以控制条件作为已知条件，利用导线状态方程式和弧垂公式求出其它气象条件和档距时的张力（应力）与弧垂。

根据工程需要，一般按下表所列内容计算导线和地线的张力弧垂曲线。

张力(应力)弧垂曲线计算项目表注：有△者为需要绘制的曲线，无△者为不需要绘制的曲线；带＊者是在导线最大弧垂出现在最大垂直比载时，应计算覆冰无风时和稀有覆冰无风时的弧垂曲线。

导线（或地线）的张力(应力)弧垂特性曲线是下列工程计算的基础：（1）杆塔荷载计算；（2）杆塔头部尺寸设计；（3）用弧垂模板排定杆位的K值计算；（4）导线和地线不平衡张力计算；（5）导线和地线防振措施设计；（6）直线杆塔摇摆角临界曲线计算；（7）导线悬挂点张力(应力)验算；（8）耐张绝缘子串倒挂计算；（9）导线悬垂角验算；（10）施工架线时所需张力计算。

导线控制应力判断方法及用微机进行弧垂计算导线在输电线路中起着承载电流和重量的作用。

在输电线路中，导线的弧垂和应力是十分重要的参数，其合理的控制对于线路的安全运行和寿命有着重要影响。

本文将介绍导线控制应力的判断方法，并讨论使用微机进行弧垂计算的原理和步骤。

一、导线控制应力的判断方法导线的应力可以通过以下方法进行判断和控制。

1.等效应力法等效应力法是通过计算导线的总应力来判断导线是否超过了允许的应力值。

总应力包括机械应力、热应力和冲击应力等。

计算公式如下：σ=σm+σt+σi其中，σ为总应力，σm为机械应力，σt为热应力，σi为冲击应力。

2.拉线法拉线法是通过拉线仪等仪器直接测量导线的应力。

通过对导线进行拉线实验，可以得到导线的弹性限度，进而判断导线的应力是否超过了允许的范围。

3.挠度法挠度法是通过测量导线的挠度来判断导线的应力是否超限。

通过测量导线的弧垂和支立点的高度差，可以计算出导线的应力。

以上方法都是基于导线的物理特性和力学原理来进行判断的，可以得到较为准确的结果。

但要注意的是，不同类型的导线在应力判断上可能存在差异，需要根据具体情况选择合适的方法。

二、用微机进行弧垂计算的原理和步骤微机弧垂计算方法是基于物理和数学原理，通过计算机算法进行弧垂计算，从而得到导线的弧垂和应力等参数。

其原理和步骤如下：1.建立导线模型首先需要建立导线的模型，包括导线的几何形状、材料性质和线路条件等。

导线的几何形状包括导线的横截面形状、弹性系数和断裂应变等。

2.计算导线的张力通过导线的拉力计算公式，根据导线的长度、重力和线路条件等参数，计算导线的张力。

导线的张力是导线弧垂计算的基础。

3.计算导线的弧垂根据导线的张力和线路条件，使用弧垂计算公式，通过迭代计算，得到导线的弧垂。

常用的弧垂计算方法有杨氏公式、西格尔公式和拉平公式等。

4.判断导线应力是否超限通过计算得到导线的应力，使用上述的导线控制应力的判断方法，判断导线的应力是否超过了允许的范围。

《输电线路基础》第章-导线应力弧垂分析-第节-导线的状态讲解课件 (二)
1. 导线应力
- 导线在使用过程中会受到拉力的作用，这种拉力会导致导线产生应力。

- 导线应力的大小与导线的材料、直径、长度以及受力情况有关。

- 导线应力的大小对导线的使用寿命和安全性都有着重要的影响。

2. 弧垂分析
- 弧垂是指导线在两个支点之间的下垂程度。

- 弧垂大小与导线的张力、跨距、重量以及环境温度等因素有关。

- 弧垂分析是对导线状态进行评估的重要手段。

3. 导线状态
- 导线状态包括张力状态、弧垂状态、振动状态等。

- 张力状态是指导线受到的拉力大小，它会影响导线的应力和弧垂。

- 弧垂状态是指导线在两个支点之间的下垂程度，它会影响导线的张力和应力。

- 振动状态是指导线在风力等外力作用下的振动情况，它会影响导线的疲劳寿命和安全性。

4. 导线状态的评估
- 导线状态的评估是对导线安全性和使用寿命的重要保障。

- 导线状态的评估需要考虑导线的材料、直径、长度、跨距、环境温
度等因素。

- 导线状态的评估需要借助弧垂分析等手段，对导线的状态进行全面、准确的评估。

5. 导线状态的调整
- 当导线状态不符合要求时，需要采取相应的调整措施。

- 导线状态的调整可以通过调整张力、增加支点、更换导线等方式实现。

- 导线状态的调整需要根据具体情况进行，以保障导线的安全性和使
用寿命。

第二章 导线张力(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导线的机械物理特性，一般指破坏张力、弹性系数、热膨胀系数。

(一) 导线的破坏张力对导线作拉伸试验，将测得瞬时拉断力。

利用多次测量结果，可以建立一组经验公式来计算导线的瞬时拉断力。

考虑到施工和运行中导线接头、修补等因素，设计用导线破坏张力取其实测或计算瞬时拉断力T p 的95%，即 T ps =0.95T p （2-1-1） 式中 T p —导线的瞬时拉断力，N ；T ps —导线的破坏张力，N 。

（二）导线的弹性系数物体的弹性系数也称为弹性模量。

导线的弹性系数是指在弹性限度内，导线受拉力作用时，其应力与相对变形的比例系数，通过试验得出的应力-应变曲线确定，可表示为Tl T E A l A σεε===∆ （2-1-2） 式中 T —导线拉力，N ；l 、Δl —导线的原长和伸长，m ；σ—导线的应力，即单位截面的张力，σ=T/A ，N/mm ²； ε—导线的相对变形，ε=Δl/l ； A —导线的截面积，mm ²； E —导线的弹性系数，N/mm ²。

钢芯铝绞线的弹性系数按下式近似计算1s Al E mE E m+=+ （2-1-3） 式中 E Al 、E s 、E —分别为铝、钢和综合弹性系数，N/mm ²，E s =190000 N/mm ², E Al =55000 N/mm ²；m =A Al /A s —铝对钢的截面比m =A Al /A s 。

（三）导线的热膨胀系数导线温度升高1℃所引起的相对变形，称为导线的热膨胀系数，可表示为 /t αε=∆ （2-1-4）式中 ε—温度变化引起的导线相对变形，ε=Δl/l ；Δt —温度变化量，℃；α—导线的热膨胀系数，1/℃。

钢芯铝绞线的热膨胀系数的计算式为s sAl Al s Al E m E E mE ααα+=+ （2-1-5） 式中 αAl 、αs 、α—分别为铝、钢和综合热膨胀系数，1/℃。

导线的通用应力弧垂曲线图安岳供电公司 李荣久编制一、通用应力弧垂曲线图绘制方法只要导线的弹性系数E 、热膨胀系数α、自重比载g 1相同，就可以用同一幅应力弧垂通用曲线图。

城镇架空配电线路的档距一般不超过50m ，通常都不设计拉线而以能承受较大张力的杆塔作为转角和终端杆塔。

导线的最大设计应力一般不是由其基本安全系数而是由杆塔能承受的许用张力控制，因此每一种导线的最大设计应力都不是固定的。

在这种情况下，用应力弧垂通用曲线就有突出的优点。

1. 应力曲线。

计算公式为221()24g E nl y σσ=- ，以y 为纵坐标，nl 为横坐标，并给σ以选定值和以nl 为自变数，便可绘制出很多nl 与y 的关系曲线，即应力曲线群。

2. 弧垂曲线。

计算公式为 2212()8()83()g nl E nf y nf nl =-，同样，给定nf 以各种值，便可绘制出nl 与y 的关系曲线，即弧垂曲线群。

3. 温差尺。

温差尺的计算式为 ()x b y E t t E t αα=-=∆，以Δt 等于5或10的倍数值代入式中求得y 值，以此y 值为坐标画横线，即得温差尺线群。

式中 E —导线的弹性系数，N/mm 2；α—导线的热膨胀系数，1/℃；g 1—导线的自重比载， N/ m. mm 2；σb 、σx —分别为控制气象条件和待求气象条件的导线应力，N/mm 2，g b 、g x — 分别为控制气象条件和待求气象条件的比载，N/ m. mm 2，n —比载比率，n = g/ g 1，g 根据计算气象条件选用g 6或g 7，n b = g b / g 1, n x = g x / g 1；t b 、 t x —分别为控制气象条件和待求气象条件的气温，℃；l —导线的代表档距，m 。

二、使用方法1. 确定控制条件。

在有覆冰地区，最低气温、覆冰和最大风速气象条件都可能为控制条件，在最大使用应力确定后，可以用前面计算临界档距的方法确定控制条件及其控制范围，也可以在图中直接查找某一代表档距的控制条件。

导线应力弧垂计算导线的应力弧垂计算是为了确定导线的形态以及对导线进行张力设计的重要步骤。

应力弧垂的计算能够保证导线在各种外力的作用下仍能满足导线张力、弧垂和安全等要求。

在导线应力弧垂计算中，需要考虑导线的自重、气候条件（如风速、温度等）以及拉力等因素。

下面将详细介绍导线应力弧垂计算的主要内容。

1.导线自重的计算：导线自重是导线弧垂计算的基础，需要根据导线的材料、截面形状等参数来计算。

常用的导线材料有铝、钢、镀铝钢等，不同材料的密度和弹性模量不同，对导线自重的计算产生影响。

2.外力的计算：外力包括风力、温度应力等。

风力是导线设计中最重要的外力之一，通过风压力和风速来进行计算。

可以使用一些风压公式和根据当地的气象数据来计算风力对导线的作用力。

温度应力是由于导线在高温和低温环境下的膨胀和收缩所引起的。

根据导线的线膨胀系数和温度变化范围，可以计算出温度应力对导线张力和弧垂的影响。

3.导线张力的计算：导线张力是导线应力弧垂计算中即需要考虑的因素。

导线张力通过外力和导线自重的作用来计算。

在计算过程中，需要使用悬链线理论、拉力平衡方程等公式来进行计算。

4.弧垂的计算：导线在张力作用下会形成一定的弧垂，弧垂的大小与导线自重、张力、气象因素等有关。

通过计算张力和弧垂之间的关系，可以确定导线的最佳弧垂，确保导线的安全性和可靠性。

在导线应力弧垂计算中，还要考虑导线的固定方式和绝缘子的位置、串控因素等因素对导线张力和弧垂的影响。

通过综合考虑这些因素，可以得出合理的导线应力弧垂计算结果，从而指导导线的设计、安装和维护工作。

总之，导线应力弧垂计算是非常重要的工程设计环节，直接关系到导线的安全性和可靠性。

合理的导线应力弧垂计算结果可以保证导线在各种外力的作用下保持良好的形态，从而确保电力系统的正常运行和供电质量的稳定。

导、地线的张力（应力）弧垂曲线的作用在线路设计过程中，为了设计的方便，根据需要首先应计算导线（或地线）在各种气象条件下和不同档距或代表档距时的张力（应力）（或弧垂），并把计算结果以横坐标为档距（或代表档距），纵坐标为张力（应力）(或弧垂)绘制成张力（应力）(或弧垂)与档距的关系曲线，这些曲线就称为导线（或地线）的张力（应力）弧垂特性曲线，简称导线机械特性曲线。

在特性曲线中，还标明导线（或地线）的截面积、直径、线膨胀系数、弹性系数、最大使用张力（应力）、年平均运行张力（阴历）及各种气象条件下的单位荷载（比载）等参数。

有了导线（或地线）的张力（应力）弧垂特性曲线，当已知气象条件和档距时，就能够很快地从曲线上查得相应的张力（应力）或弧垂。

在施工、运行过程中，要想查得导线（或地线）在不同气象条件和档距的张力（应力）或弧垂时，也是很方便的。

导线（或地线）的张力（应力）弧垂特性曲线的计算，是根据一定的设计条件，计算出临界档距，然后判断得出有效临界档距及其控制档距范围和相应的控制条件（张力（应力）、单位荷载和温度），再以控制条件作为已知条件，利用导线状态方程式和弧垂公式求出其它气象条件和档距时的张力（应力）与弧垂。

根据工程需要，一般按下表所列内容计算导线和地线的张力弧垂曲线。

张力(应力)弧垂曲线计算项目表注：有△者为需要绘制的曲线，无△者为不需要绘制的曲线；带＊者是在导线最大弧垂出现在最大垂直比载时，应计算覆冰无风时和稀有覆冰无风时的弧垂曲线。

导线（或地线）的张力(应力)弧垂特性曲线是下列工程计算的基础：（1）杆塔荷载计算；（2）杆塔头部尺寸设计；（3）用弧垂模板排定杆位的K值计算；（4）导线和地线不平衡张力计算；（5）导线和地线防振措施设计；（6）直线杆塔摇摆角临界曲线计算；（7）导线悬挂点张力(应力)验算；（8）耐张绝缘子串倒挂计算；（9）导线悬垂角验算；（10）施工架线时所需张力计算。

例如，选用弧垂模板排定杆位和确定杆塔标志高时，需要根据出现最大弧垂的条件（覆冰或最高气温）和代表档距的张力（应力）计算K值。

导线应力弧垂分析
第二章导线应力弧垂分析
第五节水平档距和垂直档距字体大小小中大一、水平档距和水平荷载在线路设计中，对导线进行力学计算的目的主要有两个：一是确定导线应力大小，以保证导线受力不超过允许值；二是确定杆塔受到导线及避雷线的作用力，以验算其强度是否满足要求。

杆塔的荷载主要包括导线和避雷线的作用结果，以及还有风速、覆冰和绝缘子串的作用。

就作用方向讲，这些荷载又分为垂直荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载三种。

为了搞清每基杆塔会承受多长导线及避雷线上的荷载，则引出了水平档距和垂直档距的概念。

悬挂于杆塔上的一档导线，由于风压作用而引起的水平荷载将由两侧杆塔承担。

风压水平荷载是沿线长均布的荷载，在平抛物线近似计算中，我们假定一档导线长等于档距，若设每米长导线上的风压荷载为P，则AB档导线上风压荷载 ,如图2-10所示：则为承担。

，由AB两杆塔平均承担；AC档导线上的风压荷载为
，由AC两杆塔平均
图2-10 水平档距和垂直档距
如上图所示：此时对A杆塔来说，所要承担的总风压荷载为
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令。