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[基础课堂]输电线路用导、地线机械物理参数及最大使用应力应用示例

2021-10-29 12:00:21


在架空输电线路中杆塔或导、地线的作用荷载一般按横向荷载、纵向荷载和垂直荷载。这次小编主要与大家分享导、地线的横向荷载、纵向荷载和垂直荷载的分析计算。导、地线横向荷载主要是导、地线横向风压荷载,我们也称水平荷载;导、地线纵向荷载主要是导、地线纵向风压荷载与顺线路方向的张力(本次以风向与导、地线方向之间的夹角90°计);导、地线垂直荷载主要是导、地线的自重荷载与冰重荷载。导、地线荷载如下图所示。

图 导、地线荷载分解图

从上图知导、地线受力荷载有垂直荷载(导线自重与有冰是冰重,垂直比载与垂直档距之积)水平荷载(风压荷载,风压比载与水平档距之积)纵向荷载(一般指导、地线弧垂最低点的张力,最低点应力与导、地线截面之积)。

不同气象三种荷载都差异,小编将从导、地线比载,最大使用应力控制气象条件,各种气象条件下应力计算,架空输电线路的各种档距,导、地线任意点应力及弧垂计算,最大弧垂计算、过牵引、到、地线线悬挂应力校验、悬垂塔绝缘线串上拔校验、悬垂塔绝缘线串摇摆角计算、耐张塔绝缘子串倒挂校验、杆塔中心位移等专题与大家讨论分享。

气象条件小编已经在《输电线路气象的用途及设计用气象参数值计算及选取》专题中介绍过,本次小编主要介绍导、地线的机械物理特性。导、地线机械物理特性小编在《架空输电线路导、地线的机械物理特性》中也介绍过,小编今天介绍的主要目的怎么去计算或获得这些参数值,这是为了小编下次介绍的导、地线比载及应力等的的计算提供基础数据。

现架空输配电线路中,常用的导线主要为钢芯铝绞线及铝包钢芯铝绞线,地线主要采用镀锌钢绞线及铝包钢绞线。导、地线机械物理特性参数可以参考小编以前介绍的《【资料】电力线路中常用铝包钢芯铝绞线参数》、《钢芯铝绞线老规程(GB1179-74)主要技术参钢芯铝绞线老规程(GB1179-83)主要技术参》及GB 1179-2008规程等。国网与南网也有自己的相关标准,国网的导地线参数可以参考《国家电网公司物资采购标准 导、地线卷 》、南网可以参考各导地线的标准技术标书。下面以钢芯铝绞线JL/G1A-500/45-48/7为例介绍各参数的取值及用途及意义。

根据南网《110kV、220kV架空线路钢芯铝绞线标准技术标书》可以查的JL/G1A-500/45-48/7参数如下:

从上表可以知JL/G1A-500/45-48/7的详细参数如下:

导线截面 A=531.68mm2其中铝绞线截面A=488.58mm2钢绞线截面A=43.10mm2,可以知铝钢截面比A/A=488.58/43.10=11.33。根据GB 50545-2010 第5.0.15条规定,知道该导线塑性伸长及降温值,其降温值为25℃。其截面计算导、地线荷载及导线载流量等都需要用到。

线的外径 d=30.00mm。

导线单位长度质量 q= 1685.5 kg/km。

导线额定拉断力Tj =127.31kN,则知道导线综合拉断力Tp =0.95Tj =120.9445kN,故可以求得导线的瞬时破坏应力(既抗拉强度)σp=T/ A=120.9445×103531.68=227.48 Mpa。故又可求得导线的许用应力(既导线弧垂最低点所允许使用的最大应力,又称最大使用应力)[σ]=σp / k = 227.48 / 2.5 = 90.99 Mpa。k为架空导地线的安全系数,根据GB 50545-2010 5.0.7 条规定,导、地线在弧垂最低点的设计安全系数不应小于2.5,地线安全系数不应小于导线的设计安全系数。导线安全系数一般情况下取k=2.5(年均温安全系数不小于4.0)。

这里计算的最大使用应力就是我们计算控制气象条件下的应力,在任何气象组合条件下,导、地线的使用应力不能大于相应的许用应力。我们判断出许用应力的控制气象条件后,其他气象条件的应力我们可以通过状态方程式计算获得,今后小编专题介绍。

导线弹性模量E= 65.0 GPa。用于通过状态方程对导、地线其他气象条件组合下的基础参数之一。

导线温度膨胀系数α= 20.5 ×10-6  1/ 用于通过状态方程对导、地线其他气象条件组合下的基础参数之一。

从上知钢芯铝绞线JL/G1A-500/45-48/7 的导线截面 A=531.68mm2外径 d=30.00mm,单位长度质量 = 1685.5 kg/km,大使用应力[σ] = 90.99 Mpa(K=2.5),弹性模量E= 65.0 GPa,温度膨胀系数α= 20.5 ×10-6  1/ ℃。

以上参数作为输电线路工作者来说已经是最基础知识,不用小编在这里阐述,小编介绍的目的是以上参数是小编今后一系列专题介绍的基础数据依据,在这里提出是为了本系数专题的完整性提供支撑依据。下期小编主要介绍《架空输电线路导、地线的比载计算应用》,感兴趣的尽请关注。

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