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1、主讲主讲: :赵先德赵先德第二章第二章 导线应力弧垂分析导线应力弧垂分析 第五节第五节 水平档距和垂直档距水平档距和垂直档距 一、水平档距和水平荷载一、水平档距和水平荷载 悬挂于杆塔上的一档导线，由于风压作用而引起的水平荷载将由两侧杆塔承担。 风压水平荷载是沿线长均布的荷载。 在平抛物线近似计算中，我们假定一档导线长等于档距，若设每米长导线上的风压荷载为p，则AB档(如图2-5-1所示)导线上的风压荷载P1=p 1，由AB两杆塔平均承担；AC档导线上的风压荷载P2=p 2，由AC两杆塔平均承担。对A杆来说，所要承担的总风压荷载为图图 2-5-1 2-5-1 水平档距和垂直档距水平档距和垂直档距
2、令 （2-5-1） 则 1、 2计算杆塔前后两侧档距(m)；P导线传递给杆塔的风压荷载(N)。 h杆塔的水平档距(m)； 式中 p每米导线上的风压荷载(Nm.mm2)； u水平档距就是该杆两侧档距之和的算术平均值。 水平档距是用来计算导线传递给杆塔的水平荷载的。 单位长度导线上的风压荷载p，根据比载的定义可按下述方法确定： 当计算气象条件为有风无冰时，比载取g4，则p=g4A； 当计算气象条件为有风有冰时，比载取g5，则p=g5A。 因此，导线传递给杆塔的水平荷载为： 无冰时 有冰时 (2-5-2) 式中A导线截面积(mm2)。 二、垂直档距和垂直荷载二、垂直档距和垂直荷载 （一）垂直荷载 图
3、图 2-5-1 2-5-1 水平档距和垂直档距水平档距和垂直档距如图2-5-1所示，O1、02分别为 1档和 2档内导线的最低点。 1档内导线的垂直荷载(自重，冰重荷载)由B、A两杆塔承担，且以O1点划分，即BO1段导线上的垂直荷载由B杆承担，02A段导线上的垂直荷载由A杆承担。同理，A02段导线上的垂直荷载由A杆承担，02C段导线上的垂直荷载由C杆承担。以A杆为例，导线传递给A杆的垂直荷载为则 在平抛物线近似计算中，设线长L等于档距 ，即 ，(2-5-3) V计算杆塔的垂直档距(m)； V1、 V2计算杆塔的一侧垂直档距分量(m)； 式中 G导线传递给杆塔的垂直荷载(N)； g导线的垂直比载
4、(Nm.mm2)； A导线截面积(mm2)。 （二）垂直档距 由图2-5-1可知，计算垂直档距就是计算杆塔两侧档导线最低点O1和02之间的水平距离。由式(2-5-3)可知，导线传递给杆塔的垂直荷载与垂直档距成正比。 以图2-5-1中A杆为例，A杆两侧的垂直档距分量分别为 m1、m2分别为 1档和 2档中导线最低点对档距中点的偏移值，由式(2-4-7)可得图图 2-5-1 2-5-1 水平档距和垂直档距水平档距和垂直档距结合图2-5-1中所示最低点偏移方向，A杆的垂直档距为 综合考虑各种高差情况，可得垂直档距的一般计算式为 (2-5-4) 式中 g、o计算气象条件时导线的比载(Nm.mm2)和应
5、力(MPa)； h1、h2计算杆塔导线悬点与前后两侧导线悬点间高差(m)。 式(2-5-4)括号中正负号的选取原则：以计算杆塔导线悬点高为基准，分别观测前后两侧导线悬点，如对方悬点低则取正，对方悬点高则取负。 式(2-5-3)中导线垂直比载g应按计算气象条件选取，如计算气象条件无冰，比载取g1，如有冰，比载应取g3。而式(2-5-4)中比载g为计算气象条件时综合比载。 （三）垂直档距与悬点高差的分析 由式(2-5-4)可知，垂直档距与悬点高差有关。结合工程中的实际情况，对垂直档距的特性综述如下。 1、当悬点等高时，即h1=h2=0，则 v= h。即导线最低点位于档距中央，水平档距与垂直档距相等
6、，且不随气象条件变化。2、垂直档距的大小和档距、高差及气象条件(o、g)有关，且当档距、高差一定时，垂直档距随气象条件变化而变化。 3、垂直档距的大小和地形有关，在工程中可能出现的几种情况。 导线最低点O1和O2均落在各自档距范围内，故A杆垂直档距为正值，A悬点受下压力作用。 O1点落在档距 1范围内，故 v1为正值；但O2点落在档距 2范围之外，且A悬点比C悬点低，即该侧垂直档距分量为 ，且 ，故 v2为负值。由于 ，所以 ，故 v，为正值，A悬点受下压力作用。情况和(b)相似，但这时 ，所以 ，v为负值，导线传递到A悬点的垂直力G=gA v为负值，即方向向上的作用力，称为受上拔力作用。两档
7、距导线的最低点均落在相应的档距范围之外，且B、C悬点均比A悬点高，即两侧垂直档距分量分别为： ， ，且 ， 。所以 v= v1+ v2， v为负值，A悬点受上拔力作用。两档距导线最低点均落在相应的档距范围之外，且B、C悬点均比A悬点低，即 ， ， v1、 v2均为正值，v为正值，A悬点受下压力作用。这种情况一般出现在位于山顶的杆塔，垂直档距较大，杆塔所受下压力较大，工程中常称之为压档。两档距导线最低点均落在其相应的档距范围之外，但 1档导线B悬点比A悬点高，故 ，为负值；2档导线c悬点比A悬点低，故 ，且 ，为正值。因 ，所以 v= v1+ v2为正值，悬点受下压力作用。这种情况常发生在山区线
8、路连续上下山区段。 垂直档距是随气象条件变化的，所以对同一悬点，所受垂直力大小是变化的，甚至可能在某一气象条件受下压力作用，而当气象条件变化后，在另一气象条件则受上拔力作用。 例例2-5-12-5-1有一条220kV输电线路，导线为JLHA1/G1B-400-45/7型，导线截面积A=497mm2，线路中某杆塔前后两挡布置如例2-5-1图所示。在大风气象条件时导线比载g1（0，0）=30.26810-3Nmmm2，g4（0，27）=24.38010-3Nmmm2，g6（0.27）=38.86610-3Nmmm2。试求： (1)若导线在大风气象条件时应力o=120MPa，B杆塔的水平档距和垂直档
9、距各为多大? 例例 2-5-1 2-5-1 图图（2）B悬点两侧垂直档距的分量各是多少？ （3）作用于悬点B的水平力和垂直力各为多大? (4)当导线应力为多少时，B杆塔垂直档距可能出现上拔力? 解：解： (1)水平档距 垂直档距 （2）B悬点两侧垂直档距分量分别为： （3）水平力： 垂直力： (上拔力) 这时相当于上述第四种的情况，垂直力计算结果为负值，说明方向向上，悬点B受上拔力作用。 (4)按式(2-5-4)和例2-5-1图所示情况，要求lv，即 即导线应力69.329MPa，则 v0。在此可以看到，在比载不变时对于低悬点，垂直档距随应力增加而减小；反之，对高悬点则垂直档距随应力增加而增大
10、。确切地说，垂直档距随气象条件的变化是由应力和比载的比值o/g决定的，对低悬点，在o/g最大的气象条件时垂直档距最小；对高悬点，在o/g最大的气象条件时垂直档距最大。 三、杆塔的上拔校验三、杆塔的上拔校验 由前面分析已知，在实际工程中，有的杆塔的垂直档距或某侧垂直档距分量可能出现负值。对于直线杆塔，如垂直档距为负值，悬点受上拔力作用，将使横担承受向上的弯曲力矩，从而影响横担的机械强度和稳定；同时对于耐张杆塔，由于导线上拔，使悬垂绝缘子串的风偏角增大，造成导线对杆塔的空气间隙不足，危及安全运行。 对耐张杆塔，如某侧垂直档距分量为负值，且其上拔力足以使耐张绝缘子串上翘时，将引起绝缘子瓷裙积水、积雪
11、和积污，从而降低绝缘子强度。因此，必须对杆塔进行上拔校验，以便采取相应措施。 1直线杆塔导线上拔校验直线杆塔导线上拔校验 直线杆塔在任何气象条件下都不允许有上拔力作用于悬点。因此，必须检查在最不利的气象条件时，杆塔的垂直档距是否小于零。 导线上拔总是发生在悬点较低的杆塔，由例2-5-1已知，对悬点较低的杆塔，垂直档距随o/g的值增加而减小。分析各种组合气象条件的o/g值的情况可知，最低气温时应力较大，而比载较小，则o/g的值较大。因此，直线杆塔上拔的校验气象条件为最低气温。 综上所述可知，直线杆塔的上拔校验，就是要计算最低气温时被校验杆塔的垂直档距 v，如 v0，则该杆塔悬点受上拔力作用。此时
12、可调整杆位、杆高以使 v0；也可悬挂重锤，以使悬点受下压力作用。重锤重力必须大于或等于上拔力，重锤悬挂如图2-5-2所示。如果需安装的重锤过重，杆塔结构不允许时，则需同时调整杆位或杆高，或将直线杆塔改为轻型耐张杆塔。图图2-5-2悬挂重锤示意图悬挂重锤示意图 在工程中，现场定位时逐基杆塔进行计算校验是不现实的，为此，设计部门总是提供了如图2-5-3所示的导线上拔校验曲线，以便现场校验。 图图2-5-3 直线杆上拔校验曲线直线杆上拔校验曲线 该曲线是根据低温时 v=0的校验临界条件，通过两种气象条件下的垂直档距换算式(2-5-5)，换算为定位气象条件下的校验条件式式(2-5-6)后，按式(2-5
13、-6)制作的。校验时只需从平断面图上查取被校验杆塔定位气象条件时的水平档距 h和垂直档距 v。，然后在校验曲线图上进行校验，如图2-5-3所示。图图2-5-3 直线杆上拔校验曲线直线杆上拔校验曲线 (2-5-5) （2-5-6) 式中 H水平档距(m)； g、 v已知气象条件的比载、应力和垂直档距。在此已知气象条件为最低气温； go、o、 vo待求气象条件的比载、应力和垂直档距。在此待求气象条件为定位(最大弧垂)气象条件。 2耐张杆塔的上拔校验耐张杆塔的上拔校验 如右图所示，耐张杆塔上悬挂耐张绝缘子串，杆塔两侧分属两个不同耐张段，耐张杆A的垂直档距 v= v1 + v2，其中 v1、 v2分别
14、为A杆两侧档导线的垂直档距分量。耐张绝缘子串的正常悬挂形式如右图所示，绝缘子串下垂，瓷裙向着导线。但当耐张杆塔某侧档的垂直档距分量为负值。耐张绝缘子串受上拔力作用，如上拔力足够大，则耐张绝缘子串将处于上翘的状态，如右图所示。 此时如仍然瓷裙向着导线，则将引起瓷裙积水、雪、污垢等，使绝缘强度降低。因此，当耐张绝缘子串在常年运行情况下(即年平均气温、无风、无冰)出现上翘现象时，我们就将该串耐张绝缘子串倒挂，即瓷裙向着杆塔，如右图所示。 所以，耐张杆塔的上拔校验通常称作耐张绝缘子串倒挂校验。 该式的意义就是如耐张杆塔一侧档距为 1，且相邻导线悬点比耐张杆塔导线悬点高，则耐张绝缘子串不倒挂的最大高差为h1据此可制作校验曲线如图2-5-8所示图图2-5-8耐张绝缘子串倒挂校验曲线耐张绝缘子串倒挂校验曲线 在现场定位时，如相邻杆塔导线悬点比校验耐张杆塔导线悬点高，即可根据档距 1 和高差h1及校验侧耐张段代表档距 o，在校验曲线上校验是否需倒挂。
