用EXCEL2000进行导线弧垂应力计算.doc

利用EXCEL进行架空导线应力弧垂计算作者：赵京利 宋宝雁工作单位：吉林省集安市农电有限公司作 者：赵京利 宋宝雁工作单位：集安市农电有限公司所 在 地：吉林省集安市关 键 词： EXCEL 架空线路 应力 弧垂 计算论述摘要：一、 前言二、 架空线路导线应力弧垂计算方法三、 确定所在地区气象条件四、 计算各型号导线相应的各种比载五、 计算架空导线在不同控制条件下的应力六、 计算架空导线弧垂。写稿日期：2010年3月18日办公电话手 机MAIL： 1用EXCEL进行架空导线应力弧垂计算一、 前言 在电力架空线路施工中，为使导线观测弧垂数值有足够的准确性，需要对架空导线应力及弧垂进行精确计算，但手工计算既复杂、又繁琐。本人经过一段时间摸索研究，发现利用EXCEL方便、强大的计算功能完全可以准确进行导线应力与弧垂计算，不敢独享，特拟一稿，希望能对广大电力工作者有所帮助和启发。二、 架空线路导线应力弧垂计算方法进行导线应力与弧垂计算，我们需用到导线状态方程式：2(-A)=BA=M-l2 gM 2E/24M2-E(t- tM)B=l2g2E/24式中：M、gM、tM已知控制条件下的导线最大应力、导线比载和温度；欲求气象条件下的导线应力；g、l在欲求应力的气象条件下，相应的导线比载、温度；l计算档距(米)；E导线的弹性系数(公斤/ 毫米2)；导线的线膨胀系统(1/)。在各种不同的控制条件下分别求解A、B的值后，代入导线状态方程式中，解三次幂方程，即可求得不同控制条件下的导线应力值，所得导线应力值最小值即为控制条件，再利用弧垂计算公式：f=l2g/8，就可以求得架空线路导线弧垂值了。三、 确定所在地区气象条件。以东北地区为例，在EXCEL2000一工作表中建立如下表：气象区确定气象条件大气温度()最高404040最低-40-30-30导线覆冰-5-5-5最大风-5-5-5风速(米/秒)最大风303030导线覆冰101010最高最低气温时000冰厚(毫米)101010冰的比重确定你所在地区的气象条件(这里选择气象区)。重命名该工作表为“气象条件”。(此表可在相关书籍中查到)四、 计算各型号导线相应的各种比载。在另一工作表中计算相应气象条件下的各种导线的各种比载并重命名该工作表为“比载计算”。这一步需要输入一些公式，较为麻烦，而且，必须非常细心，不能输错，否则再回到那么长的公式中找一点错误就不划算了。比载计算公式如下表：11架空线路各种比载g的计算公式(公斤/米毫米2)名称公式参数说明g1自重比载单股线g1=G电线每米长重(公斤/米)；S电线实际总截面(毫米2)；Sl铝部截面(毫米2)；Sg钢部截面(毫米2)；电线比重(克/厘米3)；l铝比重=2.7克/厘米3；g钢比重=7.85克/厘米3；多股线g1=1.025钢芯铝线g1=1.025g2冰重比载g2=0.00283b冰厚(毫米)；d电线外径(毫米)g3自重 冰重综合比载g3=g1+g2g4无冰时风压比载g4=10-3风速不均匀系数：v20米/秒时，=1；20米/秒v30米/秒时，=0.85；30米/秒v35米/秒时，=0.75；v35米/秒时，=0.7；K体型系数：d17毫米时，K=1.2；d17毫米时，K=1.1；v最大风速(米/秒)g5覆冰时风压比载g5=10-3K覆冰时体型系数，取为1.2；v覆冰时风速(米/秒)g6无冰时综合比载g6=g7覆冰时综合比载g7=根据以上计算公式，分别计算各种型号导线(假定导线采用钢芯铝绞线)的单位重量、导线外径、实际截面、各种比载等，我建立的比载计算表如下：计算比载导线型号每米长重(公斤/米)导线外径体型系数K实际截面(毫米2)安全系数自重比载g1冰重比载g2自、冰重比载g3无冰风压比载g4覆冰风压比载g5无冰综合比载g6覆冰综合比载g7LGJ-160.061 2.750.003520.024470.027990.015350.01070.01570.03LGJ-250.091 2.750.003520.017650.021180.012560.00750.0130.0225LGJ-343.11 2.750.003520.012080.01560.009860.00490.01050.0164LGJ-500.1969.61.256.29 3.000.003520.009850.013380.008630.00390.00930.0139LGJ-700.27511.41.279.39 3.000.003520.007630.011150.007270.0030.00810.0115LGJ-950.40413.71.2112.95 3.000.00360.005940.009540.006140.00220.00710.0098LGJ-1200.49215.21.2137.31 3.000.003610.005190.008810.00560.00190.00670.009LGJ-1500.617171.1174.13 4.000.003570.004390.007960.004530.00160.00580.0081说明：LGJ-70及以下导线瞬时破坏应力为p=27公斤/毫米2LGJ-90以上导线瞬时破坏应力为p=29公斤/毫米2在输入比载计算公式时，如涉及到“气象条件表”中的数据，公式尽可能与比载计算工作表相关联，以便在气象条件改变时，比载计算表中的数据可自动更新，这张表也就有了通用性。五、 计算架空导线在不同控制条件下的应力。在一空白工作表中建立表格并重命名该工作表为“弧垂计算”，表格中应有求解状态方程式时需要的条件，如下表：(以气象条件为气象区、LGJ-70导线，档距为120，观测温度为+10，年平均温度+10，为例)。本表也应与“气象条件表”、“比载计算表”相关联，如最低温度单元格输入“=气象条件!F5”，比载g1为“=比载计算!G8*1000”。接下来就是根据已知条件求不同控制条件的应力了。根据运行经验：当档距较小时，多受最低温度条件控制；当档距较大时，多受最大比载条件控制(指最大风速或覆冰时)；在中等档距时可能有局部的档距范围受平均运行应力条件控制。我们可假定三种控制条件：最低温度；最大比载；平均温度。最低温度时，导线控制比载为自重比载，即：gM=g=g1 ；最大比载时，导线控制比载为导线覆冰时综合比载，即：gM=g7 ；平均温度时，导线平均运行应力：M=pj=p25%，其中p为瞬间破坏应力。现在，在“弧垂计算”表中再建立一个小表格，并根据导线状态方程式建立公式联接。A=M-l2gM2E/24M2-E(t-tM)B=l2g2E/24结果如下表：分别计算出A、B的值，并分别代入到公式2(-A)=B中，这是一个求解一元三次方程问题。此处我使用的是EXCEL2000中“单变量求解”的功能实现的，如图所示：在C15单元格输入“=C10”；在C16单元格输入“=C11”；在C17单元格输入“=C12”；在D15单元格中输入“=(B15-C15)*B152”在D16单元格中输入“=(B16-C16)*B162”在D17单元格中输入“=(B17-C17)*B172”(此处可用EXCEL的句柄填充功能。方便公式输入，如“气象条件”表、比载计算、“弧垂计算“表与“比载计算”表的关联等)选定D15单元格，单击工具单变量求解，出现单变量求解对话框，目标单元格中为“D15”，在目标值中输入求得的B值，可变单元格为“$B$15”如图按“确定”键，我们可看到在“B15”单元格中相对于最低温度时导线应力值已经算出来了。接下来，如法炮制，各种控制条件下的导线应力都可以计算出来了。为使这几个单变量求解过程更快捷，我们还可以采用录制宏的办法将计算导线应力部分操作进行录制，并采用运行宏的办法一起来计算各种控制条件下的应力值(也可以在界面上做一个按钮来运行宏，方便操作)，以下为本人录制的“宏”，将多余处稍做修改后，宏内容如下：Private Sub CommandButton1_Click() Dim zjl12 As DoubleDim zjl22 As DoubleDim zjl32 As Double 定义一个标签line1:Range(C15).Value = Range(c9).Valuezjl12 = Range(d9).ValueRange(D15).GoalSeek Goal:=zjl12, ChangingCell:=Range(B15)Range(C16).Value = Range(c10).Valuezjl22 = Range(d10).ValueRange(D16).GoalSeek Goal:=zjl22, ChangingCell:=Range(B16)Range(C17).Value = Range(c11).Valuezjl32 = Range(d11).ValueRange(D17).GoalSeek Goal:=zjl32