导线和避雷线的弧垂和应力

一、导线的瞬时破坏应力(抗拉强度)AB2LyAfoxafxyxbBx导线弧垂导线悬挂曲线上任一点至两悬挂点连线的铅垂距离，常用fx表示。挡距中央导线的O点至悬挂点A、B两点连线的铅垂距离，称为挡距中央弧垂，常用f表示。工程上所说的弧垂常指挡距中间弧垂。导线应力σ0：导线单位横截面上的内力。OGxOGxPA——导线的计算截面积mm24导线最大允许应力[m]和最大使用应力m：导线机械强度允许的最大应力称为最大允许应力，用[σm]表示。Tσ[σ]=p=pmKA2.5[m]——导线的最大允许应力MPaTP——导线的计算拉断力Np——导线的计算破坏应力MPaK——导线最小允许安全系数,取2.5在一条线路的设计、施工过程中，一般说我们应使导线在各种气象条件中，当出现最大应力时的应力恰好等于导线的最大允许应力。但是由于地形或者孤立挡等条件限制，有时必须把最大应力控制在比最大允许应力小的水平上，即安全系数K>2.5。我们把设计时所取定的最大应力气象条件时导线应力的最大使用值称最大使用应力，用m表示。σm-=（K2.5)二、弧垂和应力的关系悬挂于杆塔之间的一挡导线，弧垂越大，则导线的应力越小，使安全系数增加；反之，弧垂越小，应力越大，机械安全性降低。一、悬连线解析方程悬挂在杆塔上的一档导线，由于档距很大，导线材料的刚性对导线悬挂于空中的几何形状影响很小。作用于导线上的荷载是沿导线线长均匀分布的，可以把导线悬挂曲线看成是一条理想柔韧的悬链线，其解析方程为悬链线方程。假设导线悬挂在A、B两点，导线最低点O的应力0,沿导线均匀分布的比载为g，则导线悬连方程式为：y-[ch1]优点：能精确反应导线的实际形状。缺点：计算复杂，不适合大量的工程计算。7二、工程中的计算o工程中在允许误差的前提下，取其简化形式。将沿线长均匀分布的荷载简化为沿档距两侧导线悬挂点的连o在工程中，当悬点高差h和档距之比大于等于10%时,则可以应用斜抛物线式。L近似为斜抛2.平抛物线：在工程中，当悬点高差h和档距l之比小于10%时,则可以应用平抛物线式。坐标间关系任意点应力挡距中任意点弧垂：fxlAlB挡距中点弧垂：f从一种气象条件转变为另一种气象调价时导线的应力挡距及比载间的关系。对于一挡导线，设挡距为I,气象条件从m状态(即气首先由于气温的变化，使导线线长由于热胀冷缩从Lm变化为L;然后由于应力的变化，导线发生弹性形变，导线线长从L变化为L。Lt=Lm+(tn-tm)ULm（1）Ln=Lt+(σnσm)BLt（2）将（1）式代入（2）式得：nL=Lm[1tu(tntm)][1+G(σnσm)]（3）n将上式展开后，会出现ab(tn-tm)(σn叮m)，考虑到和β数值较小，它们的乘积更小，故将其舍去，从而上式可Ln=Lm[1+a(tn-tm)+G(σn-0m)]（4）M和n两种气象条件下的导线线长表达式为将（5）式代入（4）式得因上式中项数值较小，所以它与方括号中数值的乘积很小，可舍去，并将等式两侧各除以βl，得状态方程n--om-号(tntm)试凑法解状态方程：A-om--号(tn-tm)则状态方程简化为：（11+10）/2=10.5，代入上式中得σn''=1......直至结果满足设计精度要求，计算停止。5.6临界挡距2.控制应力及控制条件选取控制应力=许用应力=最大使用应力控制条件：出现最大应力的条件。(1)最低温度、无风、无冰；(2)最大风速、无冰、相应的气温；(3)覆冰、相应风速、-5℃;(4)年平均气温、无风、无冰。(一般取n--om-号(tntm)方程两边同除以l2得nm最大比载时出现最大应力（2）l→0时，σn-om-(tntm)最低温时出现最大应力两种气象条件都会出现最大应力的挡距。两两组合：最多有六个临界挡距，最多三个有效。例如：ABBCCDAD由状态方程得临界挡距表达式为Lj——临界挡距，mm——两种控制条件的控制应力，N/mm2tn、tm——两种控制气象条件时的气温，℃α——导线的线膨胀系数，1/℃——导线的弹性伸长系数，mm2/N5.有效临界挡距的判断（1）按照g/值的大小排列四种可能控制条件的次序；（2）将临界挡距列表；（4）在有效临界挡距的判别过程中，如A、B、C三栏中均有零或虚数，则没有有效临界挡距，此时所有可能的代表挡距，其导线应力均受D条件控制。结合P71例题判断，看表5-3。临界挡距计算举例（1）最大使用应力及平均运行应力m=p/k=260.324/2.8=92.97N/mm2σcp=σp×25%=260.324×25%=65.081N/mm2（2）可能控制条件列表气象条件控制应力比载温度g/比值代号最低气温93.033.42×10-30.359×10-3A最大覆冰93.033.85×10-300.364×10-3B年平均气温65.133.42×10-30.514×10-3C最大风速93.056.98×10-30.613×10-3D（3）根据公式计算临界挡距24B(nm)+24a(tntm)σmσmgngm得Lab=837.87m，Lac=13bc=42.65m，Lbd=139.13m，Lcd=199.79m24(4)确定控制条件从图中可知，当lD≤138.79m时，控制气象条件为最低温度，控制应力为=92.97N/mm2；当138.79＜lD≤199.79时控制气象条件为年平均气温，控制应力为=65.081N/mm2；当lD＞199.79m时，控制气象条件为最大风速，控制应力为在架空线路设计过程中，为了确定有关杆塔的设计荷载、导线对地安全距离以及交叉跨越的距离，必须计算导线（避雷线）在各种气象条件下不同挡距的应力或弧垂，并将计算的结果以横坐标为挡距，纵坐标为导线的应力或弧垂，并按一定比例绘制出在各种气象条件下的挡距与应力的关系曲线，这些曲线组称为导线（或避雷线）应力弧垂特性曲线或称导线机械特性1.定义：反应应力和挡距间的关系。→l②杆塔定位后的校验3.应力曲线计算步骤：（1）确定m状态和n状态最低气温：A控制（lD≤138.79m）年平均气温：C控制（138.79＜lD≤199.79）最大风速：D控制（lD＞199.79m）N状态为待求状态，如最高温29取I=50m,则m状态为最低温度，代入相应的应力om到状取I=100m,则m状态为最低温度，代入相应的应力om到状取l=199.79m，则m状态为年平均代气温，代入相应的应力m到状态方程中，即可求出最高温度下的应力n。取l=250m，则m状态为年最大风速，代入相应的应力m到状态方程中，即可求出最高温度下的应力n。.....取l=800m，则m状态为年最大风速，代入相应的应力m到状态方程中，即可求出最高温度下的应力n。以此办法依次求出其他气象条件下导线的应力。一、导线的安装曲线1.定义：在无风、无冰，相应温度（tmin-tmax）下，每隔5℃（画一条），弧垂与代表挡距的关系曲线。2.作用：安装时使用。3.安装曲线计算步骤：待求条件：无冰、无风，相应温度（tmin-tmax）。举例说明：例如要计算t=0℃时的安装曲线，即gn=g1，tn=0℃,代入状态方程求得个挡距fn求得相应的弧垂。每隔5℃依次计算相应的弧垂，最终画出安装曲线二、导线的初伸长1.定义：塑形伸长和蠕变伸长2.影响：弧垂变长，导线与障碍物或地面的距离缩短3.解决方法：（1）降温法——钢芯多，取小值（输电线路35kV及以上）降低的温度值可采用下列值：钢芯铝绞线15~20℃钢绞线10℃(2)减弧垂法（用于配电线路如10kV)弧垂减小的百分数为：铝绞线20%钢芯铝绞线12%钢绞线7%~8%在连续挡的施工紧线时，并不是每个挡都进行弧垂观测，而是从一个耐张段中选出一个或几个观测挡进行弧垂观测。为了使一个耐张段的各挡距弧垂都能满足要求，弧垂观测挡应力求符合两个条件：即挡距较大及悬挂点高度差较小的挡。具体选择的原则如下：(1)当紧线耐张段连续挡在6挡及以下时，靠近