架空输电线路设计
架空输电线路设计
目 录
1工程概况 1
2设计内容 2
2.1气象条件 2
2.2各气象条件下导线比载的计算值 2
2.3计算临界档距，判定控制条件 4
2.4计算各气象条件的应力和弧垂 4
2.5各种方法测弧垂 5
2.6应力弧垂曲线 7
致 谢 8
参考文献 9
1工程概况
架空线路常年在大气中运行，承受着四季的气温、风、冰以及雷电等气象变化的影响，主要会引起架空线荷载和悬挂曲线长度发生变化，是架空线的张力（应力）、弧垂随之改变，进而影响到杆塔、基础所受荷载大小以及其他物体间的电气安全距离。一般来说，雨难以在架空线上停留，雪的密度较小，他们对线路的影响，可以用加强防雷措施来解决。风、覆冰和气温对架空输电线路的机械抢夺和电气间距有较大影响，是线路设计学要考虑的主要气象参数。
架空输电线路中最广泛使用的是钢芯铝绞线，其结构也较复杂，因此着重研究钢芯铝绞线的机械物理特性，其他类型架空线的机械物理特性可类似得到。在架空线的机械物理特性中，与线路设计密切相关的主要弹性系数、温度膨胀系数，抗拉强度等[2]。
在架空输电线路的设计中，不同气象条件下架空线的弧垂、应力和线长占有十分重要的位置，是输电线路力学研究的主要内容。这是因为架空线的弧垂和应力直接影响着线路的正常安全运行，而架空线的微小变化和误差都会引起弧垂和应力相当大的改变。设计弧垂小，架空线的拉应力就大，振动现象加剧，安全系数减小，同时杆塔荷载增大因而要求强度提高。设计弧垂过大，满足对地安全距离所需杆塔高度增加，线路投资增大，而且架空线的风摆、舞动和跳跃会造成线路停电事故，若加大塔头尺寸，必然会使投资再度提高。因此，设计合适的弧垂是十分重要的[9]。
架空线的线长和弧垂是档距、高差和架空线比载、应力的函数。当气象条件发生变化时，这些参数将会发生变化。气温的升降引起架空线的热胀冷缩，是线长、弧垂、应力发生相应变化。大风的覆冰在成架空线比载增加，应力增大由于弹性变形使架空线线长增加。不同气象条件（状态）下架空线的各参数之间存在着一定的关系。揭示架空线从一种气象条件改变到另一种气象条件下的各参数之间关系的方程，成为架空线的状态方程[10]。
为了使用方便，常将各种气象条件下架空线的应力和有关弧垂遂档距的变化用曲线表示出来，这种曲线称之为应力弧垂曲线，亦称力学特性曲线。此外，为方便架线施工，需要制作各种可能施工温度在架空线在无冰、无风气象下的弧垂随档距变化的曲线，称之为安装曲线，亦称放线曲线[3]。
本次设计主要是绘制导线应力弧垂曲线，导线参数是导线型号为LGJ-300/40,通过典型气象Ⅲ区，安全系数取2.5。具体设计内容及步骤见下面内容。
2设计内容
所选课题：导线型号为LGJ-300/40,通过典型气象Ⅲ区，安全系数取2.5
2.1气象条件
（1）整理并计算得到气象条件，示与表2-1中。
表2-1 计算用气象条件
最高
气温 最低
气温 最大风 最厚
覆冰 内过电压 外过无风 外过
有风 安装有风 事故气象 年均
气温
气温（ ）
+40 -10 -5 -5 +15 +15 +15 -5 -5 +15
风速（m/s） 0 0 25 10 15 0 10 10 0 0
冰厚（mm） 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0
（2）LGJ-300/40型导线参数
架空线的许应力是指架空线弧垂最低点所允许使用的最大应力，工程中称之为最大使用应力其值由下式确定汇集于下表2-1将要用到的公式如下：
式中 —架空k线的抗拉强度；
k—架空线的设计安全系数，规程规定导线的设计安全系数值应不小于2.5，在这里我们取k=2.5；
架空线的抗拉强度是综合抗拉断力与架空线的截面积的比值:
式中 为计算拉断力此参数查表可得 =92220N
代入上式得 =258.44（ MPa）
所以可求得 =103.4（MPa） 据此将相关数据汇总于下表
表2- 2 LGJ-300/40导线有关参数
截面积
A
( )
导线直径d
(mm) 弹性
系数E
（Mpa） 温膨系 （1/ ）
计算拉断力（N） 计算质量
(kg/km) 抗拉强度 （MPa）
安全系数
k 许用应力
（MPa） 年均应力上限2.2各气象条件下导线比载的计算值
1.自重比载
自重比载式架空线路自身质量引起的比载，其大小可认为不受气象条件变化的影响。自重比载计算式为
(MPa/m)173