架空输电线路风偏计算浅析
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架空输电线路风偏计算浅析
摘要:架空输电线路基本上都在露天场所架设和运行,所以经常受到自然界气候条件变化的影响,大风天气经常引起导线对地或者杆塔塔身放电,从而发生风偏闪络。
架空输电线路风偏闪络是输电线路运行维护中经常遇到的问题,所以风偏角的计算在输电线路设计与运行维护中起到很重要的作用,本文详细介绍了悬垂绝缘子串风偏摇摆角的计算和风速反算过程,分析了风偏角与档距变化、绝缘子串长度之间的关系,并探讨了影响导线风偏的相关因素。
关键词:线路风偏风压比载荷载
架空输电线路的绝缘子串和架空输电导线在风荷载作用下将产生风偏摆动,在摇摆过程中,如果带电体部分与杆塔之间的距离小于容许的电气间隙,在输电线与杆塔之间将发生放电现象,及发生风偏闪络事故,从而可能引起设备和人身事故。
所以经常有大风天气出现或者发生过输电线路风偏故障的地区,应收集相关信息进行输电线路风偏角的计算,为线路设计单位和运行维护单位提供帮助。
架空输电线路悬垂绝缘子串在风荷载作用下会偏移一定的角度,称为风偏角。
1 架空输电线路悬垂绝缘子串风偏角计算过程
悬垂绝缘子串风偏角计算公式:
式中:Pj 是悬垂绝缘子串风压;G j 是悬垂绝缘子串的重力;Wh 和Wv 分别为导线作用在绝缘子串末端的水平和垂直荷载;z β是杆塔风荷载调整系数:
P j、Wh 和Wv 通过以下介绍计算得出数据。
(10 悬垂绝缘子串风压计算:2i 9.81 A V /16 j P = × ×式中:Pj 是悬垂绝缘子串风压(N);A i 是绝缘子串受风面积(m2);V 是设计风速(m/s)。
(2)导线作用在绝缘子串上的水平和垂直荷载计算:
水平荷载:h h 4 W = L × g × A垂直荷载:V V 1 z W = L × g ×A+ β qT式中:L h 是水平档距(m);L v 是垂直档距(m);g 4 为风压比载[ N/(m·m m 2)],g1 为导线自重比载[ N /(m·m m 2)];
A 是导线截面积(m m 2);T 是导线的水平张力(N);q 是高差系数。
(3)导线档距和高差系数的计算:
式中:l1 和l2 分别为相邻前后档的档距(m);σ 是计算气象条件下导线的应力(N /m m2);g 是计算气象条件下导线的垂直比载[ N /(m·m m 2)];h1—悬点高差(m);h 2—悬点高差(m)。
h1 和h2 分别是与相邻两档的高差,当相邻两档无高差时,q =0,此时W v 和导线的水平张力T 无关,当高差系数q ≠0 时,Wv 和导线的水平张力T 有关。
2 利用悬垂绝缘子串风偏角进行风速反算的过程
当发生线路风偏闪络故障时,我们可以通过勘察到的风偏角度来计算风速,以便于事故原因分析和采取相应的事故预防措施,通过代入风压比载得出计算公式。
风压比载:
3 悬垂绝缘子串风偏角与杆塔、线路之间的关系
不同的档距和导线悬点高差会对风偏角产生很大的影响,杆塔垂直档距变小会造成垂直荷载变小,引起风偏角增大,这种情况通过加挂重锤可以减小风偏角,绝缘子串长度增加后风偏角虽然不变但会使空气间隙变小,同样危险。
不同的线路段有着不同的风场,其作用于线路上的效果也不一样,所以对线路风荷载的研究有助于我们掌握绝缘子串风偏情况。
4 输电线路风偏位移相关的影响因素影响导线风偏位移的因素主要有风和冰雪荷载,安装检修的各种附加荷载,结构变形引起的次生荷载以及各种振动动力荷载,各种荷载作用于导线直接影响风偏位
移,另外导线、架空地线的张力,以及气温变化时,会引起导线热胀冷缩,从而影响导线的弧垂与应力,这些因素的变化会引起杆塔荷载的变化,如果在日常的线路运行工作中能够注意到这些因素,将会对预防风偏故障有很大的帮助,下面介绍了垂直于导线轴线水平风荷载的计算方法:
式中:W0 为垂直于导线轴线的水平风荷载;
b 为导线覆冰厚度(m m);
1 θ
是风向与电线方向之间的夹角。
5 结语
在输电线路设计和运行维护中,线路风偏计算具有很重要的作用,本文介绍的计算方法中,有好多的因素需要进一步探讨和研究,比如风与导线的方向,各种荷载的取值,导线弧垂的变化等,加强对各种影响风偏的因素的分析将对线路设计和运行维护提供很大的帮助。
本文在原有风偏公式基础上加入了风荷载调整系数进行了计算,希望能够对风偏计算进行更深一步的探讨。
参考文献
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