耐張式連接導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)覆冰冰重模型

耐張式連接導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)覆冰冰重模型

受季風(fēng)氣候影響，受小氣候和微地形條件的影響，許多地區(qū)的供電線路中的負(fù)荷重增加，導(dǎo)致斷流、倒塔（桿）和閃絡(luò)事故，嚴(yán)重影響了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。為此,進(jìn)行輸電線路覆冰實(shí)時(shí)監(jiān)測和準(zhǔn)確分析十分迫切。本文提出一種基于等效代入法的導(dǎo)線覆冰冰重計(jì)算模型,該模型無需依賴大量觀測數(shù)據(jù),也不必進(jìn)行覆冰生長機(jī)理的繁瑣研究,便可對覆冰冰重做出較為準(zhǔn)確的計(jì)算,從而對冰厚作較為準(zhǔn)確的換算。1建立不等高懸掛點(diǎn)以絕緣子串為耐張式連接的耐張段孤立檔為研究對象,根據(jù)導(dǎo)線懸掛點(diǎn)處張力及傾角建立冰重模型。建立孤立檔內(nèi)懸掛點(diǎn)不等高示意圖。如圖1所示,AA′、BB′為一檔兩側(cè)桿塔,A、B分別為兩桿塔導(dǎo)線懸點(diǎn),h為懸掛點(diǎn)高度差,φ為懸掛點(diǎn)高差角,f為最大檔距,F為懸點(diǎn)處導(dǎo)線張力,l為實(shí)際檔距,l′為等效檔距,L為實(shí)際線長,L′為等效線長,O為等效檔距中點(diǎn)。2相關(guān)模型的推導(dǎo)和構(gòu)建(1)無冰導(dǎo)線應(yīng)力0由檔內(nèi)導(dǎo)線水平方向力平衡條件可知,導(dǎo)線各點(diǎn)處應(yīng)力水平分量大小相等:F·cosθ=σS(1)再由導(dǎo)線最大弧垂計(jì)算式:將懸點(diǎn)傾角θA0或θB0,檔距l(xiāng)、懸點(diǎn)高差h、無冰導(dǎo)線橫截面積S0代入以上各式,得無冰導(dǎo)線最大弧垂f0、最低點(diǎn)水平應(yīng)力σ0。再由懸點(diǎn)不等高導(dǎo)線最大弧垂懸鏈?zhǔn)椒匠糖蠼鉄o冰導(dǎo)線比載g0:f=l2g/(8σcosφ)(3)同理求解覆冰導(dǎo)線最大弧垂f1,代入式(3),得導(dǎo)線比載與最低點(diǎn)水平應(yīng)力之比g1/σ1,對導(dǎo)線比載與應(yīng)力不作單獨(dú)求解,將其比值等效表示為H,參與算法推導(dǎo),即為等效代入法。(2)線長懸鏈?zhǔn)椒ㄇ蠼饩€長模型孤立檔等效檔距為:l′=2lΟB′=2?l2(1+h4f)=l(1+h4f)l′=2lOB′=2?l2(1+h4f)=l(1+h4f)(4)根據(jù)導(dǎo)線檔內(nèi)實(shí)際線長懸鏈?zhǔn)椒匠?L=lcosφ+g2l3cosφ24σ2L=lcosφ+g2l3cosφ24σ2(5)得等效線長懸鏈?zhǔn)椒匠?L′=l′+g2l′324σ2L′=l′+g2l′324σ2(6)式(5)、式(6)經(jīng)等效代入法分別變換為:L=lcosφ+Η2l3cosφ24(7)L′=l′+Η2l′324(8)由此求解無冰導(dǎo)線線長L0、覆冰導(dǎo)線線長L及等效線長L′。(3)覆冰導(dǎo)線單位長度荷載導(dǎo)線懸點(diǎn)與最低點(diǎn)間垂直方向總荷載等于導(dǎo)線懸點(diǎn)處張力垂直分量,對于懸點(diǎn)B,有:gSLOB′=gSL′/2=FBsinθB(9)得覆冰導(dǎo)線單位長度荷載:gS=FBsinθB/(L′/2)=48FBsinθBΗ2l3(1+h/4f)3+24l(1+h/4f)(10)(4)sl-g0s0s0覆冰導(dǎo)線與無冰導(dǎo)線荷載作差得標(biāo)準(zhǔn)覆冰冰重模型:Gice=gSL-g0S0L0=48FBsinθBΗ2l2(1+h/4f)3+24(1+h/4f)?(1cosφ+Η2l2cosφ24)-g0S0(lcosφ+Η20l3cosφ24)(11)(5)覆冰厚度的測定圖2為導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)覆冰示意圖,b為冰厚,d為導(dǎo)線直徑。測總重法換算標(biāo)準(zhǔn)冰厚:b=√R2+(Μ2-Μ1)πρ-R(12)式中b——導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)覆冰厚度;M2——每米覆冰導(dǎo)線總質(zhì)量;M1——單位長度的無冰導(dǎo)線質(zhì)量;R——無冰導(dǎo)線半徑;ρ——標(biāo)準(zhǔn)冰密度。將d/2代換R,gS/9.8代換M2,g0S0/9.8代換M1,有:b=√d24+(gS-g0S0)9.8πρ-d2(13)也可利用測水重法換算冰厚:b=√d24+Gice9.8πρL-d2(14)3導(dǎo)線傾角測量球目前國內(nèi)外已經(jīng)有不少廠家生產(chǎn)覆冰監(jiān)測相關(guān)儀器,美國USI公司生產(chǎn)的Power-Donut2和杭州?？道坐B公司生產(chǎn)的MT系列溫度—傾角測量球,可以用來測量懸掛點(diǎn)處導(dǎo)線傾角。美國TheValleyGroupInc.公司生產(chǎn)的CAT-1傾角—應(yīng)力傳感器,可以用來測量導(dǎo)線懸點(diǎn)附近張力;蚌埠金諾傳感器傳感測控工程有限公司生產(chǎn)的JLET-Ⅱ板環(huán)式拉力傳感器,可用于110kV以下架空線張力測量,圖3、圖4分別為該拉力傳感器外形及其與橫擔(dān)及絕緣子串連接示意圖,表1為JLET-Ⅱ拉力傳感器規(guī)格表。4風(fēng)載體型系數(shù)表2通過覆冰導(dǎo)線風(fēng)壓比載相關(guān)計(jì)算對該算法進(jìn)行驗(yàn)證。單位長度(m)覆冰導(dǎo)線上每單位面積(mm2)的水平方向風(fēng)壓荷載稱為覆冰風(fēng)壓比載,可按下式計(jì)算,gwind=αC(2b+d)(vsinγ)21.63S(15)式中g(shù)wind——覆冰水平方向風(fēng)壓比載;α——風(fēng)速不均勻系數(shù),取表2所列數(shù)值;C——風(fēng)載體型系數(shù),當(dāng)導(dǎo)線直徑d<17mm時(shí),取C=1.2;當(dāng)導(dǎo)線直徑d≥17mm時(shí),C=1.1;d——導(dǎo)線直徑;b——導(dǎo)線覆冰厚度;v——風(fēng)速;γ——風(fēng)向與導(dǎo)線軸向之夾角;S——導(dǎo)線截面積。將孤立檔兩端耐張塔與檔內(nèi)導(dǎo)線無風(fēng)狀況下所構(gòu)成的平面作為參考平面,在受到水平方向風(fēng)壓影響下,覆冰導(dǎo)線會與該平面形成一夾角,即風(fēng)偏角β,如圖5所示,則覆冰風(fēng)壓比載與覆冰導(dǎo)線比載之積:Fwind/Gice+wire=tanβ(16)式中Fwind——導(dǎo)線水平方向所受風(fēng)力;Gice+wire——覆冰導(dǎo)線重量。利用風(fēng)速風(fēng)向傳感器測得γ;測傾角裝置測得β;利用gS=FBsinθB/(L′/2),求得覆冰導(dǎo)線比載g=FBsinθB/(SL′/2)(17)即:g=FBsinθB/(π(d/2+b)2L′/2)(18)計(jì)算gwind/g,其值為tanβ,證明該算法成立。5電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理本文提出的覆冰冰重新模型,已被山西華創(chuàng)電氣有限公司為陽泉電力公司研制的覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)