《架空輸電線路設(shè)計(jì)講座》第章3

第九章架空線的斷線張力

和不平衡張力

架空輸電線路設(shè)計(jì)第一節(jié)概述1、定義斷線張力：因架空線斷線，斷線檔的相鄰檔架空線所具有的殘余水平張力，稱為架空線的斷線張力。不平衡張力：因氣象條件變化，在直線桿塔上產(chǎn)生的水平張力差，稱為架空線的不平衡張力。2、目的（1）計(jì)算桿塔強(qiáng)度；（2）驗(yàn)算架空線與桿塔的電氣間隙；（3）校驗(yàn)被跨越物間距；（4）檢查轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)或釋放線夾是否能動(dòng)作。3、產(chǎn)生的原因原因雷擊外力破壞覆冰大風(fēng)振動(dòng)壓接管抽簽不明次數(shù)11511329212117164百分比24％23.5％6％4％4％3.5％35％

不平衡張力：（1）高差懸殊的連續(xù)檔氣象條件變化；（2）不均勻脫覆冰；（3）集中荷載；（4）改建中的檔距變化。表9?1斷線事故原因統(tǒng)計(jì)表斷線：大多發(fā)生于小截面架空線。4、確定方法（1）設(shè)計(jì)桿塔時(shí)：規(guī)定斷線張力取最大使用張力的百分?jǐn)?shù)作為桿塔校驗(yàn)荷載。（具體桿塔設(shè)計(jì)課程中講述）（2）計(jì)算電氣間距時(shí)：依據(jù)實(shí)際檔距、高差、桿塔結(jié)構(gòu)和氣象條件，采用公式具體計(jì)算。（重點(diǎn)研究）第二節(jié)固定橫擔(dān)固定線夾下

單導(dǎo)線的斷線張力1、斷線張力是斷線沖擊過程穩(wěn)定后的已經(jīng)衰減了的“殘余張力”。2、影響斷線張力大小的因素：（1）絕緣子串越長，導(dǎo)線就越松弛，張力衰減就越多，殘余張力就越小。（2）直線桿塔產(chǎn)生絕緣子串偏斜方向的撓曲變形，增大了導(dǎo)線的松弛量，殘余張力因而更小。（3）斷線引起的絕緣子串偏斜和桿塔撓曲變形，還使未斷線側(cè)各檔的檔距向減小的方向變化。緊鄰斷線檔的檔距減小得最多，距斷線檔越遠(yuǎn)減小得越少。（4）斷線張力的大小與斷線后剩余的檔數(shù)有關(guān)。一般情況考慮五檔。（5）未斷避雷線的支持力。

一、斷線張力的特點(diǎn)當(dāng)高壓架空線路跨越鐵路、公路、電車道、弱電線路以及特殊管道時(shí)，需要校驗(yàn)鄰檔斷線后導(dǎo)線對(duì)交叉跨越物的距離，因而需要計(jì)算斷線張力。一、斷線張力的有關(guān)方程及其求解1、檔距減小量與應(yīng)力的關(guān)系斷線前氣溫為t，比載γ，各檔水平應(yīng)力為σ0，第i檔的檔距為li0，高差角βi0。斷線后氣溫、比載不變，第i檔檔距減小了△li變?yōu)閘i，水平應(yīng)力變?yōu)棣襥0，仿公式（8?19），略去高差變化量的影響，斷線后第i檔的檔距減小量為（9?1）用張力表示為（9?2）斷線后由于架空線張力變小，彈性伸長量也減小，故斷線后檔內(nèi)懸線長度要比斷線前縮短一些。斷線后檔距縮小，△li取為正。若斷線后連續(xù)檔剩余k檔，則依式（9?2）可列出k個(gè)方程，但含有Ti、△li（i=1，2.，…，k）共2k個(gè)待求量，需再列出k個(gè)方程才能求解。2、懸掛串偏移量與兩側(cè)張力的關(guān)系：設(shè)懸垂串懸掛點(diǎn)處的桿塔撓度系數(shù)為B，可寫出架空線懸掛點(diǎn)偏距δi的計(jì)算式為（9?3）利用式（9?2）、（9?3）兩組方程，按下面步驟試湊求解：設(shè)已知T1→式（9?2）→△l1；δ1=△l1；δ1、T1→式（9?3）→T2；T2→式（9?2）→△l2；δ2=δ1+△l2；δ2、T2→式（9?3）→T3；……；Tk→式（9?2）→△lk；δk=δk?1+△lk；δk、Tk

→式（9?2）→Tk+1≡0。利用上述方法試湊求解時(shí)，初值T1（△l1）的取值對(duì)計(jì)算的反復(fù)次數(shù)影響很大。殘余張力T1一定小于未斷線前的張力T0=σ0A。剩余檔數(shù)越多，T1與T0的差值越小，檔距的變化量△l1也越小。二、求解斷線張力的作圖法利用計(jì)算機(jī)采用試湊法求解斷線張力是很方便的。在無條件應(yīng)用時(shí)，可采用圖解法。具體作法如下：（1）以δ（△l）為橫坐標(biāo)，T（△T）為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，如下圖。（2）利用式（9?2），繪制斷線后各檔檔距變化與張力變化的關(guān)系曲線Ⅰ：T=f（△l）（3）利用式（9?3），繪制斷線后直線桿塔上架空線懸掛點(diǎn)偏移量δi與不平衡張力差△Ti=Ti?Ti+1

的關(guān)系曲線Ⅱ：δ=f（△T）。（4）圖解法求解步驟假定靠耐張塔一檔的架空線張力為T1，由T1查曲線Ⅰ中相應(yīng)曲線1，得到△l1。因δ1=△l1，據(jù)此查曲線Ⅱ中相應(yīng)曲線1，得到△T1，計(jì)算出T2=T1?△T1。由T2查曲線Ⅰ中相應(yīng)曲線2得到△l2，算出δ2=△l2+δ1。由δ2查曲線Ⅱ中相應(yīng)曲線2，得到△T2，算出T3=T2?△T2。由Ti查曲線Ⅰ中相應(yīng)曲線i得到△li，算出δi=△li+δi?1。由δi查曲線Ⅱ中相應(yīng)曲線i，得到△Ti，算出Ti+1=Ti?△Ti。如此類推下去，直至算出斷線相鄰檔的Tk，由Tk查曲線Ⅰ中相應(yīng)曲線k，得到△lk，算出δk=△lk+δk?1，由δk查曲線Ⅱ中相應(yīng)曲線k，算出△Tk。三、斷線檔的選擇原則為保證交叉跨越在斷線事故情形下，滿足規(guī)程規(guī)定的跨越限距要求，斷線檔應(yīng)選在跨越檔的相鄰檔，不同檔距分布下的斷線檔選定原則見下表。如果Tk＞△Tk，或者說δk線末端P點(diǎn)未到達(dá)曲線Ⅱ中相應(yīng)曲線k，表明T1設(shè)大了。如果Tk＜△Tk，或者說δk線末端P點(diǎn)超過曲線Ⅱ中相應(yīng)曲線k，表明T1設(shè)小了。如果Tk=△Tk，或者說δk的線段末端P正好落在曲線Ⅱ中相應(yīng)曲線k上，則假定的T1正確，Tk即為所的斷線張力。否則應(yīng)重新假定T1，重復(fù)上述步驟直至Tk=△Tk為止。檔距分布形式檔距特點(diǎn)斷線檔選擇

各檔檔距大致相等

選在檔距較多的一側(cè)斷線。

跨越檔兩側(cè)的檔距分別為一大一小，即l３＞l5。

選在大檔距內(nèi)斷線。

跨越檔兩側(cè)的檔距一側(cè)較大，一側(cè)很小，且小檔距的鄰檔為一大檔距。l2＞l5＞l3

先選在較大檔距l(xiāng)5內(nèi)斷線，若計(jì)算結(jié)果裕度不大，需再選在小檔距內(nèi)斷線計(jì)算，取裕度小的情況?？缭綑n一側(cè)為大檔距，且靠近非直線桿塔。

l1＞l3

先假定選在多檔距一邊，再計(jì)算大檔距一邊。

表9?4斷線檔選取原則一覽表【例9?1】某35kV架空輸電線路，無地線。一耐張段內(nèi)共有10檔，檔距基本相等，代表檔距為lr=273m，如圖所示。導(dǎo)線截面積為A=146.73mm2。在檔距l(xiāng)8內(nèi)跨越Ⅰ級(jí)通訊線，通訊線高7m，位于距8號(hào)桿30m處。直線桿塔懸點(diǎn)高13m，撓度系數(shù)B=0.0003m/N。懸垂串長=0.886m，重233.4N。設(shè)氣溫+15℃、無風(fēng)、無冰時(shí)架空線應(yīng)力為σ0=75MPa，自重比載γ1=35.2×10?3MPa/m。試核驗(yàn)鄰檔斷線后的交叉垂直距離。【解】欲核驗(yàn)跨越間距，應(yīng)選取鄰檔斷線進(jìn)行計(jì)算。因斷線后剩余檔數(shù)越少，張力衰減越嚴(yán)重，松弛弧垂越大，所以取檔距l(xiāng)7為斷線檔。（1）作T=f（△l）曲線Ⅰ：給出不同的T，可求得相應(yīng)的△l，數(shù)據(jù)示于表9?5中，曲線Ⅰ繪制于圖9?4中。(m)T（N）2500300035004000450050005500△l（m）3.5012.4541.8071.3781.0760.8560.690T（N）60006500700075008500950011004.75△l（m）0.5600.4560.3710.3000.1870.1000（2）作δ=f（△T）曲線Ⅱ因各檔距基本相等，垂直檔距l(xiāng)v等于水平檔距l(xiāng)h，則懸垂點(diǎn)的垂直荷載將有關(guān)數(shù)值代入式（9?3），得給出不同的△T，求出相應(yīng)的懸點(diǎn)偏移量δ，如表9?6。利用該組數(shù)值作出圖9?4中的曲線Ⅱ。（N）（m）△T（N）2505007501000150020002500δ（m）0.21820.42580.61570.78551.07091.30431.5062△T（N）3000350040004500500055006000δ（m）1.68961.86212.02782.18902.34742.50372.6586

（3）按照作圖法的步驟，根據(jù)圖9?4，求得各檔導(dǎo)線的殘余張力、直線桿塔承受的不平衡張力以及懸掛點(diǎn)偏移量，列于表9?7。導(dǎo)線殘余張力（N）不平衡張力差（N）懸點(diǎn)偏移量（m）T7T8T9T10ΔT7ΔT8ΔT9δ7δ8δ90441359076450441314595562.151.050.47（4）核驗(yàn)交叉垂直距離由于斷線張力T8=4413N，所以斷線應(yīng)力為跨越點(diǎn)處導(dǎo)線的弧垂為導(dǎo)線對(duì)Ⅰ級(jí)通訊線的交叉距離為S=13?7?4.265=1.735（m）由規(guī)程知，該電壓等級(jí)的輸電線路，斷線時(shí)對(duì)Ⅰ級(jí)通訊線交叉跨越距離應(yīng)不小于1m，故本例滿足要求。（MPa）（m）第三節(jié)分裂導(dǎo)線的斷線張力分裂導(dǎo)線一相導(dǎo)線全斷的機(jī)率很小，即使考慮一根次導(dǎo)線斷線，但由于未斷次導(dǎo)線的支持，桿塔上產(chǎn)生的不平衡張力也往往小于線路正常運(yùn)行和施工緊線時(shí)桿塔上出現(xiàn)的最大不平衡張力。設(shè)有n根次導(dǎo)線，耐張段內(nèi)有連續(xù)m檔，各檔等高等檔距，檔距為l0，斷線前每根次導(dǎo)線的水平張力為T0，懸垂串長，重GJ，第k檔相導(dǎo)線斷線后尚剩n’根次導(dǎo)線。當(dāng)一相內(nèi)有次導(dǎo)線斷裂時(shí)，一般認(rèn)為斷線檔內(nèi)的間隔棒被拉脫或損壞，故不承受張力差，即張力差全部作用在懸掛點(diǎn)上。斷線后攔斷線檔慣的檔距鬼及剩余n‘根次導(dǎo)競(jìng)線的張跨力均要橋增加，棚其它檔顫的檔距背及張力狐均減小騾。設(shè)斷腔線后第i檔每根次危導(dǎo)線的張爭力Ti，檔距其變化量機(jī)△li與每根導(dǎo)虹線張力Ti的關(guān)系場(chǎng)，仍可析用式（缸9?2穴）表示頃。分裂導(dǎo)線廊斷線后，輕剩余次導(dǎo)強(qiáng)線的支持及力使桿塔啄的剛度大統(tǒng)為增強(qiáng)，被因此可以忽略桿玻塔的撓濕曲變形。斷線飛檔的非相鄰檔的懸掛點(diǎn)柏偏移量δi與兩側(cè)笛每根次辛導(dǎo)線的贈(zèng)張力差闖△Ti的關(guān)系帖為（9?灶4）斷線檔盟兩側(cè)直猾線桿塔駐上的懸套垂串偏逆移量δk?1、δk與其兩屑側(cè)每根因次導(dǎo)線浪的張力Tk、Tk+1的關(guān)系仍為（9?梢5）（9?6勞）各檔檔距淚改變量△li與懸點(diǎn)禮偏移量δi的關(guān)系為根據(jù)上閘述各公背式即可惑采用試童湊法或括圖解法棍求解，核方法同睛上節(jié)。（9?7淚）第四節(jié)拋線路劇正常運(yùn)行唱中的不平艇衡張力直線桿塔殼承受不平怖衡張力的負(fù)幾種情況象：（1）耐露張段中各蠅檔距長度翁、高差相違差懸殊，旁氣象條件謝變化引起泳各檔張力薯不等。（2）耐收張段中各脹檔不均勻決覆冰或不哄同時(shí)脫冰耀，因各檔撕比載不同笛引起張力胃不等。（3）線晚路在檢修糠時(shí)，采取粉先松下某地懸點(diǎn)的導(dǎo)咬線或后掛姓某懸點(diǎn)的孫導(dǎo)線，造務(wù)成兩檔合別為一檔，脹將引起與衣相鄰各檔小張力不等棄。（4）搞耐張段長某檔進(jìn)巨行飛車看、絕緣底爬梯等派作業(yè)，軟集中荷饒載引起庭不平衡親張力。（5）睡在高差付很大的號(hào)山區(qū)，絮尤其是抱重冰區(qū)兄的連續(xù)包傾斜檔劉，山上昆檔和山抵下檔的顏張力不吼等。計(jì)算方務(wù)法：連續(xù)檔的希精確計(jì)算第五節(jié)唯地線的鑰支持力斷導(dǎo)線耗時(shí)，斷復(fù)線張力氣使懸垂敵串偏斜寺，桿塔滿撓曲，駕桿塔頂禿部地線夸的懸掛籍點(diǎn)產(chǎn)生哪位移，襯地線在值斷線檔背被拉緊扣，起到臨限制桿污塔撓曲庸的支持慨作用，另此時(shí)的月斷線檔等的地線務(wù)張力稱辰為地線的嚷支持力。地線的蒙支持力唉與耐張駱段的長核度、檔軟距大小窗及斷線哭檔的位該置有關(guān)磚。對(duì)柔代性直線撐桿塔（還如無拉氧線的直吃線單桿薪和門型捕桿），糧地線的耀支持力薄可達(dá)導(dǎo)掌線斷線疊張力的40～浴70%，對(duì)桿塔及刃基礎(chǔ)設(shè)計(jì)語的影響不殖可忽略。一、地線蛛支持力對(duì)煤桿塔的作倉用斷線檔映兩側(cè)的群直線桿自塔上作倒用有導(dǎo)夏線的不傘平衡張緊力△Td和地線肆的支持術(shù)力△Tb，二力的子作用方向裂相反，如職圖（a）所示。桿塔可視吼為一端自日由、一端敵固定的懸極臂梁，其俘彎矩圖（b）。曲線號(hào)1、2分床別是地線最大榜支持力和底最小支持控力情況下桿塔的聾彎矩。可以看出麥，地線支碗持力最小累時(shí)，桿塔哥的彎矩在麥地面處最壇大，所以計(jì)算桿塔叼根部受彎剝和基礎(chǔ)傾串覆時(shí)，需田用最小的您地線支持剩力。地線支尺持力最溫大時(shí)，毒橫擔(dān)處茂的彎矩字最大，貴所以計(jì)算橫擔(dān)立受彎受扭袋時(shí)，需用應(yīng)最大的地嬸線支持力骨。二、地具線支持短力的計(jì)廉算1、假設(shè)（1）忽冊(cè)略非斷線澇檔直線桿全塔上導(dǎo)線色不平衡張臺(tái)力引起的憲桿頂撓度古；（2）不考慮對(duì)導(dǎo)線不平頓衡張力與輪地線支持場(chǎng)力的相互目影響。（3）耐張段閉的第n+1檔導(dǎo)熊線斷線，蛾導(dǎo)線的斷形線張力已蒼經(jīng)求得，擾需確定地盾線對(duì)n號(hào)桿塔的煎支持力。2、桿飾頂撓度景系數(shù)斷線張力朵和地線支五持力作用晨下的桿頂尋撓度系數(shù)Bd和Bb，可分網(wǎng)別由下量二式計(jì)仔算（9?9質(zhì)）（9?久10）桿塔根部嵌固處的剛度與作用力位置有關(guān)的系數(shù)地線線夾懸掛點(diǎn)距桿塔根部嵌固處（一般取埋深的1/3）的高度（m/造N）（m/N簡）3、求地稱線支持力消△Tb（1）脅假定地岔線支持美力△Tb：n號(hào)桿塔上去地線線夾刷的位移為（9?漲11）n號(hào)桿地線線夾的位分別為導(dǎo)線斷線張力△Td和地線支持力△Tb引起的桿頂位移地線懸垂串的偏移量導(dǎo)線斷線張力地線的支持力地線懸垂串長地線作用于懸垂串上的垂直荷載地線懸垂串的重量（2）求削第n+1檔乖地線的惠張力Tn+1若n+1號(hào)桿趁為耐張桿稍，則該檔盈檔距將增高加△ln+1=δn。若n+1號(hào)召桿為直申線桿，尖位于耐運(yùn)張段的弄中部：嚴(yán)△ln+1=2δn。設(shè)斷線前抵后氣溫相妻同，地線斬比載不變粉，相應(yīng)集龍度為p，第i檔水平賤張力分偶別為T0、Ti，仿式澡（9?烈2）得肯地線張臟力與檔頃距變化啊量△li之間的軌關(guān)系為（9?12）在確定紹△ln+1后，第n+1檔煌地線的逼張力由外下式確繳定（9?13）按上式諒計(jì)算時(shí)丟，應(yīng)判唐別△ln+1之正負(fù)。蹦斷線檔的菌檔距增大艦，△ln+1應(yīng)為正值液。（3）求中第n檔地線的墳張力TnTn應(yīng)為整扒個(gè)耐張手段中地五線張力岸最小的瞞，并小慮于斷線執(zhí)前的地桿線張力T0。（4）第n檔的檔距魄變化量△ln利用公式辨（9?仙12）座，算得△ln（△li，i=n、n?1、…亦2、1）林?！鱨i應(yīng)為負(fù)值餓，因?yàn)榉谴a斷線檔的狡檔距減小闊。（6）第i基桿塔的圈地線張力絮差（9?袍15）該式適貨用于自理第n?1基譜開始遞炭減的桿蘿塔，式智中第二凳項(xiàng)為地犧線張力我差引起妻的桿頂喘撓度，慕對(duì)某些董類型的瞇桿塔（捷如拔梢釀桿）而炮言，