导线机械特性曲线绘制

1、电气化届架空线路课程设计机械特性曲线绘制设计Dm学生姓名学号所属学院专业 农业电气化与自动化班级指导教师日期前言建设一条架空线输电线路，必须符合经济合理、安全适用的原则，既要充分利用材料的 强度，又要保证安全运行。对于悬挂在架空线路杆塔上的导线，外界温度变化将引起导线的伸长或缩短，而导线上 的荷载变化将引起导线的弹力变形，这两种现象都使导线的长度发生变化。通过计算可知： 档距一定时，导线长度的微小变化也会导致导线应力和弧垂的很大变化。导线长度的缩短， 将使导线应力增大，弧垂减小；反之，导线伸长，将使导线应力减小，弧垂增大。显然，在 线路设计时，必须计算导线的应力和弧垂，确定和掌握导线在各种气象

2、条件下的应力和弧垂 的变化情况，并保证当导线应力最大时，其值不超过导线强度允许值，而当弧垂最大时，要 保证导线的对地安全距离，从而保证线路设计经济合理、运行安全可靠。本次设计是要绘制导线的机械特性曲线，在线路设计过程中，为了设计计算的方便，总 是首先计算导线在各种不同气象条件下和不同代表档距时的应力和弧垂，并把计算结果以横 坐标为代表档距，纵坐标为应力或弧垂绘制成各种气象条件时代表档距和应力或弧垂的关系 曲线，这些曲线就称为导线的应力或弧垂曲线，简称导线机械特性曲线。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 工程概况3 H

3、YPERLINK l bookmark22 o Current Document 导线型号的确定3 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 各气象条件时的比载确定3 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 安全系数及防振措施的确定4 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 临界档距计算及辨别44.1计算数据44.2临界档距计算44.3有效临界档距辨别54.4结论5机械特性应力特计算5 HYPERLINK l bookmark38 o Current Documen

4、t 绘制机械特性曲线7 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 致谢8 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 参考文献9工程概况导线机械特性曲线是根据广泛调查分析沿线有关气象数据等资料的前提下确定的设计 条件，包括导线型号、气象区、安全系数和防振措施（以确定年平均运行应力）后，通过下 述计算程序绘制的。设计条件中任意改变其中之一，就有不同的机械特性曲线，所以应用时 必须明确设计条件，特别是输电线路较长时，可能在线路不同区段采用不同的设计条件，此 时尤其需要注意。导线机械特性曲线的计算程序如下：（1）确定导

5、线的型号及设计气象区；（2）确定导线在各种气象条件时的比载；（3）确定导线的安全系数及防振措施，计算导线最大使用应力和年平均运行应力；（4）计算临界档距并进行有效临界档距辨别，确定控制条件及控制范围；（5）以有效临界档距辨别结果为已知条件，逐一求出其他各种气象条件下各种代表档 距值时的应力和弧垂值；（6）以代表档距为横坐标，应力或弧垂为纵坐标，绘制各种气象条件时的应力曲线弧 垂曲线。下面就以上述步骤完成此次设计。1 .导线型号的确定本次需要绘制的是LGJ-185/45型导线，经过第二气象区。第二气象区各参数如下表1-1所示。表1-1第二气象区气象参数大气温度（C）风速（m/s）最高最低覆冰最大

6、风速安装情况外过电压内过电压最大风速覆冰安装情况外过电压内过电压+40-10-5+100+15+15+3010101015覆冰厚度b=5mmLGJ-185/45型导线在各种情况下的比载如下表1-2所示。表1-2 LGJ-185/45型导线比载表X 10-3N/(m mm2)g-36.510g (15)13.050g_ (15,10)16.012g (35)61.698g2(5)14.9694g, (18)18.792g5 (15,15)36.0286g7 (5,10)52.359g2 (10)36.024g4 (21)21.742g5 (20,10)19.241g7 (5,15)55.789g

7、2 (15)63.164g4 (25)30.813g5 (20,15)43.291g7 (10,10)73.652g2 (20)96.389g4 (30)39.151g (10)36.968g7 (10,15)78.029g3(5)51.479g (35)49.736g (15)38.772g7 (15,10)100.952g (10)72.5344g_ (5,10)9.5666g (18)41.062g_ (15,15)105.9853g (15)99.674g (5,15)21.5006g (21)42.493g7 (20,10)134.2843g3 (20)132.8995g5 (10,

8、10)12.7846g6 (25)47.775g7 (20,15)139.772g, (10)5.800g5 (10,15)28.764g6 (30)53.533各气象条件时的比载确定根据表1-1以及表1-2可列出第二气象区的各种气象条件参数及比载表，如下表2-1 所示。表2-1第二气象区的各种气象条件参数及比载编号气象条件风速（m/s）气温（C）覆冰（mm）比载N/(m mm2)1最低气温0-10036.510X10-32平均气温015036.510X10-33最大风速3010053.533X 10-34最大覆冰10-5552.359X10-35最高气温040036.510X10-36安 装

9、100036.968X10-37事 故00036.510X10-38外过电压1015036.968X10-39内过电压1515038.772X10-3安全系数及防振措施的确定本设计的导线强度安全系数K=2.5,防振锤防振。临界档距计算及辨别4.1计算数据由架空输配电线路设计可查的LGJ185/45型导线的导线截面积A=227.83mm2，热膨 胀系数a =17.8X10-6（1/。，弹性系数E=80000MPa，计算拉断力Tp=80190N,导线最大使用 应力。=-p = 890_ i40.79（MPa），年平均运行应力力m KA 2.5 X 227.83年平均 行力a = 02奚=0.25

10、X 80190 87.99（MPa），其他数据列于表 4-1 中。cp A 227.83表4-1计算数据表气象条件风速(m/s)气温（C）覆冰(mm)控制应力（MPa）比载N/(m mm2)g/ b(1/m)编号最低气温0-100140.7936.510X10-32.593X10-4A最大覆冰10-55140.7952.359X 10-33.719X10-4B最大风速30100140.7953.533X 10-33.802X10-4C年平均气温015087.9936.510X10-34.149X10-4D4.2临界档距计算 计算式为24LcrmnLcr. ABI (a - a ) + 24a

11、(t -1 )1(业m)2 - (W)2a ma n=140.79x ：24X17.8X10-6 X (-10 + 5)_ _ 173.38(m)(36.510 x10-3)2 - (52.359x10-3)2=332.40(m)L = 140.79x ：24X17.8X10-6X(-10-10)cr. AC(36.510 x10-3)2 - (53.533x10-3)2Lcr. AD 2480000 x (140.79 - 87.99) + 24x 17.8 x 10-6 x (-10 -15)(2.593x 10-4)2 -(4.149x10-4)2=虚数L =140.79x ：24x17

12、.8x10-6x(-5-10)cr .BC(52.359x10-3)2 - (53.533x10-3)2=1010.81(m)Lcr. BD24I，80000 x (140.79 - 87.99) + 24 x17.8 x 10-6 x (-5 -15)(3.719 x10-4)2-(4.149 x 10-4)2=虚数24_x (140.79 - 87.99) + 24x 17.8 x 10-6 x (10 -15)Lcr.CD=虚数800001(3.802x 10-4)2 - (4.149x 10-4)24.3有效临界档距辨别有效临界档距辨别见表4-2,判别结果见图4-1表4-2有效临界档距

13、判别表ABCL =173.38L =1010.81L 丁虚数cr.ABL =332.48erCL =虚数d.CDcI.aCL ad=虚数er.BDD控制10(m)图4-1判别结果图4.4结论从表4-2中可以看出，A,B,C中都有虚数，故控制气象条件为D控制，即控制气象条件为年平均气温，控制应力为。cp = 87.99MPa。机械特性应力特计算以有效临界档距辨别结果为已知条件，逐一求出其他各种气象条件下各种代表档距值时 的应力和弧垂值。以最低气温为例，t = 10C， g广36.510 x 10-3N /(w - mm2)，计算 出应力特性，计算结果列入表5-1。其中 a = b EW2 -aE

14、( t) , B =E；4”，b2 G- A)= B，a = |A|， 3b3cgl 2b = B，C = ：斯，d =;七 f。0表5-1应力特性计算表控制条件l0(m)10 2ABabcdb n(MPa)fn(m)年平均气温502500122.111108.1122.111108.8.250.203122.80.09g=36,510X556855168891310-3N/(m mm2)1001000117.844432.6117.844432.16.80.428120.80.37o =87.99MPa051705167016918t15C1502250110.699973.5110.699

15、973.26.00.706117.80.870770877508287312004000100.6177730.100.617773036.31.085114.21.5903468034.68095508250625087.72277704.87.7227770448.71.666110.42.58011881.18827752300900071.93399894.71.9339989464.52.693106.93.84090309.03069202350122553.28544300.53.2854430087.54.928103.85.380072087.2082603640016003

16、1.76710922.31.76710922129.12.23101.17.210067206.720557593645020257.375899761.7.375899761302.123.099.069.3200568.56848438395002500-19.8111081619.88111081204.30.8897.3411.70085.75056.7506871321其余各天气情况应力特性列入表5-2,表5-3中。表5-2应力特性计算表控制气象档距平均气温最大风速最大覆冰最高气温g1=36o 510 t=15g1=53.533 t=10g7=52.359 t=-5g1=36.510

17、 t=40ofofofof年平均气温 gj36,510X 10-3N/(m mm2) o87.99MPa tm=15C5087.9900.13096.2530.119116.7120.09854.6720.20910087.9900.51999.0980.461117.3650.38959.2910.77015087.9901.167102.6111.001118.2590.86863.9351.60620087.9902.075106.0981.721119.2281.53167.9392.68725087.9903.242109.2572.611120.1592.37471.2404.00

18、430087.9904.668111.9983.667120.9963.39573.9215.55635087.9906.354114.3304.890121.7224.59376.0937.34740087.9908.299116.2966.279122.3385.96977.85445087.99010.503117.9477.835122.8567.52279.29050087.99012.967119.3349.561123.2909.25480.4689.37911.65514.179表5-3应力特性计算表控制气象档距安gj36.t=0装968事g1=36. ft=0故510外过电压

19、g7=36.968 t=15内过电压g1=38.772 t=1550o108.876f0.105o108.853f0.105o88.025f0.130o88.167f0.129100107.5490.424107.4590.42588.1180.55088.6300.515150105.6240.972105.4310.97488.2411.16489.2361.151年平均气温200103.4281.765103.1111.77088.3682.06689.8582.032gj36,510X250101.2532.817100.8082.82988.4853.22490.4243.15410

20、-3N/(m mm2)30099.2884.13798.7274.16088.5854.63790.9084.518o =87.99MPam35097.6145.72796.9535.76688.6686.30591.3106.123t =15C40096.2327.58895.4917.64788.7358.22991.6397.96845095.1119.71794.3069.80088.78910.40891.90610.05550094.20512.11193.34912.22288.83312.84492.12412.385绘制机械特性曲线上面已经将各种气象条件时的应力特性计算出来，接下来我们就可以以代表档距为横 坐标，应力或弧垂为纵坐标，绘制各种气象条件时的应力曲线弧垂曲线。导线机械特性曲线图见下图图6