架线施工的基本知识架线施工的基本知识架线施工是送电线路三大工序(基础、杆塔、架线通常称为三大工序)中技术要求高、方式难度大的一道工序,为了保证架线操作方法的正确,架线后的施工质量符合GBJ223-1990要求,施工人员应掌握与架线施工有关的基本知识。
线路敷冰,在设计时需要计算比载,常用的比载,有如下7中:1,自重比载,2,冰重比载,3.导线自重和冰重比载,4.无冰时导线风压比载.5,覆冰时的风压比载.6,无冰有风时的综合比载.7,有冰有风时的综合比载.、送电线路设计选用的气象条件气象条件是送电线路基础、杆塔、架空线设计的基本前提。
较长的送电线路或者有大跨越的送电线路,往往不止一种气象条件,而是两种、三种或更多种的气象条件。
气象条件的内容主要表现在最大风速、最低气温、覆冰厚度等三个指标。
只有懂得设计选用的气象条件,才能正确使用机电安装图中的安装曲线。
二、比载比载是架空线单位长度(m)、单位截面积(mm)所承受的荷载,以g表示,其单位为N/(m • mm i)。
在进行架空线的机械计算时,其自重、冰重和风压等均用比载表示。
架空线的比载有七种。
(1)自重比载g i。
设架空线的线密度q(kg/m),架空线的计算面积为S (mr i),其自重比载为(本篇凡使用g i,含义相同时不另说明,也可以用g代替g i)g i = 9.807 q或9.80665s(2)冰重比载g2。
计算时假定沿线所复冰层厚度相等,同时取冰的密度等于0.0009kg/cm3。
设冰层厚度为b(mm),架空线外径为d(mm),当覆冰厚度已知时覆冰的体积V =二 2 2-d b -d2h b(d b) 则:g:>:b(d b)g g2 = 27.73地①x 10-3A s(1(3) 自重和冰重的综合比载g3 为g3 = g i + g2(2)(4) 风压比载g4。
架空线上无冰时,作用于线上的风压按下式计算(3)式中W ―― 无冰时,作用于每米线材上的风压,N/m ;a —— 风速不均匀系数。
根据不同风速,按下列规定取值:u < 20 , a = 1 ;20 <u <30 , a = 0.85 ; 30 <u <35 , a = 0.75 ;u> 35 , a = 0.70 ;k ――与线材直径有关的空气动力系数;d<17mm , k = 1.2 ; d > 17mm , k = 1.1 ;覆冰时,不论直径大小,k = 1.2 .u --- 风速,m/s 。
风压比载的计算式为 g 4 = — = 0.613*——:_v------------ X10-3SS(4) (4)覆冰时的风压比载 g s 为g 5 = 0.613 X 10-3(5)(5) 综合比载。
架空线的综合比载是垂直比载(自重、冰重)和水平比载(风压) 的向量和。
当无冰时,综合比载g 6为g 6 = , g 2 g 2 当覆冰时,综合比载g 7为g 7 = , g |g ,2三、档距及耐张段(1) 档距。
相邻两个杆塔中心间的水平距离,称为档距(一般用 I 表示)。
档距 有双重含义,它既是两杆间的水平距离,又是两杆间距离的简称(或称线档) 。
(2) 耐张段。
相邻两个承力杆塔(即耐张杆塔)的区间称为耐张段。
耐张段由一个或多个档距组成,耐张段内档距之和为耐张段长度。
耐张段内仅有一个档距者称 为孤立档,耐张段内有两个及以上档距的称为连续档。
(3) 代表档距。
对于连续档,因各档具有不同的档距及悬挂点高差,虽在一般 地形情况由于各档架空线是以相近的水平应力收紧并固定的, 但当气象条件变化而不 同于施工条件时,由于各档的档距与线长不同,便引起线长变量与水平应力变量的不 同,于是迫使耐张段中各直线杆塔上的悬垂绝缘子串产生偏斜。
一般地形情况下,偏=a kgF =卫 * . * v 2* dX 9.807(6) (7)斜后各档架空线的水平应力相差甚微,以致可以认为各档架空线的水平应力复又趋于相近,换言之,耐张段内各档架空线的水平应力总是近似相等的(此水平应力也称代表应力),并且此水平应力的变化情况与各档的档距及悬挂点高差的不同组合方式有关。
反映此组合方式的“等高等价档”的档距,称为代表档距。
代表档距代入架空线架线施工基本知识状态方程式,或以确定耐张段内各档距架空线在不同气象条件下的水平应力。
代表队档距的计算公式为l db(8) 其中 (9) 式中 l db耐张段的代表档距,m ;l i 耐张段各档的档距,m ;■――耐张段各档架空线悬挂点间高差角,();h i —耐张段各档悬挂点间的高差, m在平原或小丘陵地带,可不考虑高差影响,则式(8)变为(10)(4) 紧线段。
紧线施工中,首基杆塔至末基杆塔为紧线段。
对于非张力架线的紧 线施工,首、末基杆塔均为耐张杆塔。
对于张力架线的紧线施工,首、末基杆塔一般 均为直线杆塔。
(5) 紧线段的临时代表档距。
张力架线中,按紧线段长度及高差计算出来的代表 档距称为临时代表档距。
四、架空线的应力(1)水平应力。
架空线的应力就是架空线单位面积上承受的张力。
架空线各点承 受张力的方向,是沿架空线切线方向变化的。
架空线应力是架空线最低点的应力, 该 点应力的方向是水平的,故称架空线的应力为水平应力。
架空线最低点应力就是架空线最低点单位面积上承受的张力,即(11)式中-0——架空线最低点应力即水平应力,N/mm ;T ――架空线最低点张力,N 。
(2)架空线悬挂点应力。
在大档距或大高差条件下架线时,应按架空线最高悬挂 点应力验算安装安全系数,其值允许比最低点安全系数降低 10%换言之,当架空线l cos式中f 2 ——架空线的大平视弧垂, m(3)架空线的允许安装应力。
设架空线的允许安装应力为 二A ,其值按下式计算(14)式中6 ――架空线的破断应力,N/mm ;K A ――架空线的安装安全系数;根据设计规程规定,导地线设计的安全系数不应小于2.5。
地线宜大于导线的设计安全系数。
在安装情况下,安全系数应不小 于2。
(4)架空线的状态状态方程式。
悬挂于两固定点间的架空线,当气温、荷载变化 时,架空线的应力及弧垂也随之发生变化。
当已知某一气象条件下的架空线应力、比最低点应力6已给定时,则最高悬挂点的应力;「m 不应大于1.1;「0。
匚m 的计算有如下 几种情况:(1 ) 悬 挂 点 等 高(12) 式中f o ——架空线的弧垂,m 。
(2)悬挂点不等高时,如图1所示,f og 二(13)K A载、气温及待求气象条件下的比载、气温、应力时,考虑架空线的弹性伸长及温度伸 长,利用两气象条件下档内原始线长不变的原则, 列出架空线的状态方程式,由此可 得待求气象条件下的应力。
需要说明的是,由于架空线的荷重是沿线均均匀分布的, 且悬挂的架空线上任一点的拉力方向,应该和那一点所在曲线的切线方向一致,因此 架空线状态方程式的精确表达式应当是悬链线型的, 而现场通常使用的状态方程式为 简化的抛物线式,抛物线型的状态方程式为(15)式中二m ――比载为g m 、气温为t m 时,架空线的水平应力,N/mm ;比载为g n 、气温为t n 时,架空线的水平应力,N/mrh;: --- 架空线的温度线膨胀系数,1/C ; E 架空线的弹性系数,N/mr r b五、架空线的弧垂(也称弛度)弧垂即架空线在线档内的中点与两悬挂点连线间的垂直距离 简化计算法两种。
简化计算法即抛物线型计算公式:(⑹(17)六、架空线的安装应力曲线导线和避雷线在安装时,是在不同气温下进行的。
紧线施工前,应根据各处耐张 段的代表档距,分别从安装应力曲线中查出不同温度下的应力或弧垂。
安装曲线是由设计单位提供的。
它是按最高气温至最低气温,每隔 5 C 绘制一条 弧垂曲线或应力曲线,并说明是否考虑了架空线的初伸长。
安装曲线不同于架空线的特性曲线。
七、初伸长在架空线的状态方程式中,只考虑弹性变形。
实际上,架空线安装后,除产生弹 性伸长外,还将产生塑性伸长。
塑性伸长与拉力大小和时间的延长有关, 它使导线产 生永久变形,此变形称初伸长。
为避免架空线初伸长后影响对地或被跨越物距离, 在 架设电力线时,应考虑进行补偿。
架空线的塑性伸长对弧垂的影响,一般用降温法补偿,采用表1所列塑性伸长数i 『g :E|db g m E-24「m它有精确计算法和 当悬挂8- 当悬挂点不等高时i 2g8-值时,补偿降低的温度用表1所列数值。
表1 架空线塑性伸长及降温值八、弧垂观测档的选择(1)弧垂观测档的选择应符合下列规定:紧线段在5档及以下时靠近中间选择一档;紧线段在6T2档时靠近两端各选择一档;紧线段在12档以上时靠近两端及中间各选择一档;观测档宜选择档距较大和悬挂点高差较小及接近档距的线档;弧垂观测档的数量可能根据现场条件适当增加,但不得减少。
(2)弧垂观测档的选择还应兼顾下列要求:观测档位置应分布比较均匀,相邻观测档间距不宜超过4个线档。
观测档应具有代表性。
如连续倾斜档的高处和低处,较高悬挂点的前后两侧,相邻线段的结合处,重要跨越附近的线档应设观测档。
宜选择对邻近线档监测范围较大的塔号作测站。
不宜选邻近转角塔的线档作观测档。
九、弧垂的计算观测档弧垂计算的依据是设计单位提供的导(地)线安装应力曲线或百米档距弧垂曲线图。
设计单位提供的导(地)安装应力曲线或百米档距弧垂曲线图中,都存在有两种情况:第一种情况:曲线图已按降温补偿法考虑了架空线受到张力后产生的塑性伸长和蠕变伸长(简称初伸长)的影响。
对此情况,在计算观测档弧垂时不再考虑初伸长的影响。
第二种情况:曲线图未考虑初伸长影响。
查应力曲线图时应注意设计的说明。
弧垂计算时应考虑降温,一般情况下,钢芯铝绞线降温20C,钢绞线降温10C。
1 •以耐张段作为紧线段的观测档弧垂计算(1)观测档的导(地)线悬挂点等高,且弧垂较小(即正常张力)时,依据导(地)线应力曲线图计算观测档弧垂。
导(地)线应力曲线为二二f(l db),因此应根据观测档所在耐张段的代表档距l db查不同温度下(一般是每变化5有一条曲线)的紧线应力匚db,然后按下式计算观测档的弧垂。
g i ----- 导(地)线的自重比载,N/(m • mm );1 —观测档的档距,m2二db ---- 观测档所在耐张段的代表应力,N/ mm 。
(2)依据导(地)线百米档距弧垂曲线计算观测档弧垂。
首先查出观测档所在耐 张段的代表档距在不同气温条件下的百米档距弧垂f ioo ,然后按下式计算观测档的弧"00(盅)2式中 f ioo ――观测档所在耐张段代表档距的百注档距弧垂,观测档的悬挂点等高,但弧垂偏大,即f/I 一5%时,应按下式计算观测档的弧(20)f --- 观测档的弧垂,按式f或式f =f 100( ! )2计算,mb8%100观测档的悬挂点不等高,且高差角:-10时,应按下式修正观测档弧垂cos :式中f3——悬挂点不等高时的观测档弧垂, mb2 •孤立档的弧垂计算在一般情况下,仍以式f = 9L 或式f = f 100( 1)2进行弧垂计算,只是式中的I8% 100g i l 2db(18) 式中观测档的弧垂, m ;(19)式中悬挂点等高,且f/i *5%时的观测档弧垂,m(21)等于l db 。