架空线路电线的比载计算

架空线路电线的比载计算第一节概述架空送电线路的导线截面选定以后，地线的截面，一般与导线截面配合选用。作用在导地线上的机械荷载有自重、冰重和风重。这些荷载可能是不均匀的，但为了计算方便，一般均按沿线均匀分布考虑。在导线力学计算中，常把架空线荷载用“比载”（即单位体积的荷载）y和单位长度荷载计算P。y的单位为Nim•mm2，P的单位为N；m。架空线截面用S（mm2）表示，则：P=yxS一个档距的架空线总荷载即为：G=Pxl=yxSxl式中：l一一个档距中架空线的长度,m。架空线既要承受垂直地面的荷载，自重、冰重，又要承受平行于地面的风荷载，为此根据这些情况可以导出：架空线比载共有7种分别用y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7来表示。第二节 比载计算⑴自重比载y1架空线自身重量所形成的比载，我国制造的各种规格的导线均给出了单位公里的重量，谷自重比载可用下式计算：y=「I；gx10-3N]m•mm2 （3-2-1）式中 p1—每米导线的重量，kg/km;S一架空线的计算总面积，即架空线实际截面，对钢芯铝绞线等复合导线为铝和钢截面之积mm2。标准型号的架空线自重，可以从产品样本或有关标准中查出。

对于非标准型号的导线或特制线型或线号的架空线，当无厂家提供的每公里重量时，其自重比载可根据材料的容重来计算，其计算方法如下：对单一材料的架空线：y=1.025px10-3xg ， Njm•mm2(3-2-2)式中P 材料的密度(g/cm3)对于复合导线来：pS+pSy=1.025 ~^-^x10-3xg ， Nm•mm2(3-2-3)式中py 钢的密度，并Py=7.8(g/cm3)PL 铝的密度，并PL=2.7(g/cm3)Sy——钢线的截面，mm2；sl——铝线的截面，mm2；s——钢线和铝线的总截面，mm2。公式(3-2)和(3-3)式中的系数1.025是考虑绞线因绞捻而使股线增长的系数。⑵.冰重比载y2当导线上复有冰层时，其冰筒重量由架空线来承受，由冰引起对导线的比载称冰重比载，导线上覆冰时，沿导线周围的冰厚常是不均匀的，为了方便，折算成均匀厚度计算。为方便于研究，取一米长的冰筒(如图3-2-1)，其体积为：V=MV=M(d+b)(m•mm2)Y3 Y1+Y2图3-2-1 图3-2-2式中5——覆冰厚度，mm;d 架空线的计算直径mm。一米长冰筒的重量为P2=Vy0=兀gb(d+b)y010-3，Nm式中：g一重力加速度，取9.8m/s2Y0—冰的容重，按雨淞冰计算，取0.9g/cm3。于是冰比载：

p b(d+b)(3-2-(3-2-5)y=2=0.9x兀xgx x10-3,Nm(3-2-(3-2-5)2S S4)⑶垂直总比载y3垂直比载即自重比载和冰重比载的和（如图3-2-2所示），即:y=y+y,Njm•mm2式中：Y3 垂直总比载，N：m•mm2。⑷风压比载y4作用于架空线上的风压是由空气运动所引起，而空气运动时的动能除了与风速有关外，还与空气的容重和重力加速度有关。单位体积空气的动能作用在架空线单位面积上的“理论风压”为P=1m3=』xLu2,纬度为45度的重力加速02 29.8度为9.8ms2，在标准大气压下，气温 15°C时，绝对干燥的空气容重Y1=1.2255kg/m3,于是可得：n1y 11.2255 5P=—x U2=xU2=029.8 2 9.8 16这个量实际上随着地理位置、海拔高度、大气情况等不同而变化:沿海地区为1/17,内陆地区一般为1/16,西南高原1/18〜1/19。架空线上所受风压与“理论风压”的差别，在于以下三方面：整个档距的风速不可能一样大，架空线所受风压与其体型有关；且风向也很少与架空线各点都垂直；为了符合实际情况，应计入风速的不均匀系数，风荷的体型系数（也称空气动力系数）及风向与架空线轴线之间夹角的正弦平方。架空线上的风压按下式计算：导线及地线风荷载的标准值W=ax0xpxpxWxdxLxsin20 （3-2-6）工 czsc0 PW0=U2/1600式中：W 垂直于导线及地线方向的水平风荷载标准值，kN;a-一风压不均匀系数，应根据设计基准风速，按照表3-1-1的规定选定；Bc——500kV线路导线及地线风荷载调整系数，仅用于计算作用于杆塔上的导线及地线风荷载（不含导线及地线张力孤垂计算和风偏角计算），Bc应按照表3-1-1的规定选用；其他电压等级的线路Bc取1.0；风压高度变化系数，按2-1-4的规定选定，一般可按地面粗糙度B内计算；usc——导线及地线的体型系数，线径小于17mm或覆冰时（不论线径大小）应取u=1.2；线径大于或等于17mm时，u取1.1；d——导线或地线的外径或覆冰时的计算外径；分裂导线取所有子导线外径的总和，m；L——杆塔的水平档距，m；。一一风向与导线或地线方向之间的夹角，°； w0——基准风压标准值，kNmm2，应根据基准高度的风速u，m/s，按式W=J。。计算。表3-1-1风压不均匀系数a和导地线风荷载调整系数B风速Vm/s<101520<u<3030<u<35N35a计算杆塔荷载1.001.00.850.750.70校验杆塔电气间隙1.000.750.610.610.61Bc计算500kV杆塔荷载1.001.001.101.201.30注：对跳线的档距较小者的杆塔荷载计算，a宜取1.0；Bc其它电压等级的线路取1.0。Y4-对应于正常、内过电压、雷电过电压的相应风速，注意*求比载时，风速不均匀系数a与求杆塔荷载时不一样，m/s；水平档距，m<200250300350400450500N550a0.800.740.700.670.650.630.620.61检查杆塔头部的空气间隙时，其相应的气象条件为：正常情况的风速：风速取基本风速折算到导线平均高度处值，相应温度，无冰；内过电压风速：风速取基本风速折算到导线平均高度处值的50%，且不低于15ms，年平均气温，且无冰；大气过电压风速：风速取基本风速折算到导线平均高度处值的大于等于35m/s，则大气过电压风速取15m/s，否则取10m/s，气温15°C。检查导线与地线在中央档距防雷配合间隙气象条件15C，无冰、无风。于是在计算电线应力孤垂的时风压荷载：在不复冰的架空线上，由风压所形成的风压比载Y4为:(3-Y=0.613以*s(SUx10一3，N/m•mm(3-2-7）在复冰的架空线上，风压比载为：,N;m•mm2 （3-2-8）重冰区的导、地线覆冰时风荷载还应在上式基础上乘以风荷载增大系数B2，B2可取1.2〜1.5。⑸.综合总比载不复冰的架空线，其综合总比载Y6为自重比载Y】和无冰风压比载Y4的几何和（如图1-3-3）,即：776(3-2-9)复冰架空线的综合总比载Y7,为垂直总比载Y3和复冰风压比载Y5的几何和（如图1-3-4）。即：7=W2+727*3 5（3-2-10）画图（如图1-3-4）第三节等截面单导线与分裂导线比载之间的关系一单导线与分裂导线水平荷载的关系垂直于导线及地线方向的水平风荷载W=ax0xpxpxWxdxLxsin20工 czsc0 PW0=u2/1600式中：a——风压不均匀系数8c——500kV线路导线及地线风荷载调整系数；UZ 风压高度变化系数；%c——导线及地线的体型系数；d——导线或地线的外径或覆冰时的计算外径；分裂导线取所有子导线外径的总和，m； Lp—一杆塔的水平档距，m； P9——风向与导线或地线方向之间的夹角，度；wo——基准风压标准值，kN!mm2。

当相导线截面S一定而根数（七和叩及直径（1和4）不同时，可以写成:导线及地线风荷载的标准值W=ax0xpxpxWxdxLxsin20尤 czsc0 Pndnndn2d2(3-3-1)下面令A下面令A=axP,xp.xp,,xWxLpxsin20，可得每相的水平载荷为:利用（3-3-1）可得:qi利用（3-3-1）可得:qi=B(d+b)nq=B(d+b)n(3-3-2)换句话说，当相导线截面不变，而分裂导线根数增加时，则导线上的风压所引起的水平载荷也随之增加，且增加值与每相分裂导线根数比值的平方根成正比。二单导线与分裂导线垂直荷载的关系每根导线长1米复冰时的重量为：G=Vy0=兀gb（d+b）1y010-3（Njm）式中：g—重力加速度，取9.8m/s2Y0—冰的容重，按雨淞冰计算，取0.9g/cm3。令 B==兀g8y110-3则得每相的垂直载荷为:(3-3-3)利用（3-3-1），可得:(3-3-3)qnd+bn2 22 2因而q2>qi。利用式（3-3-3），可见，即如果因而q2>qi。导线上的垂直及水平载荷增加，会引起线路杆塔和基础的重量增加，这同样可使线路的造价提高，同时使线路的金具及导线的安装工作变得复杂。3.4 例题试求下列架空线路的比载：1.110kV线路通过巧级气象区，导线采用旧型LGJ-150型。解：1.110kV线路

根据LGJ-150(mm2)查表得计算数据：导线计算截面S=174.6mm2；导线的计算直径d=17mm；导线单位重量=617(kg/km)。查表得巧级气象区的气象数据：最大风速u=25(m/s);复冰风速u=10(ms);复冰厚度8=10mm。(1)自重比载 Y=雪=9.8"617X10-3=34.667X10-31S174.6(2)冰重比载gb(b+d) 9.81x10(10+17)Y=2.83 x10-3=2.83——(一)=27.031x10-3TOC\o"1-5"\h\z2 S 174.6(3)垂直总比载 y3=匕+*=61.698x10-3(4)无冰风压比载 y=a%cgd°2x10-34 16S根据无冰时u=25(m/s)查表3-2-1得a=0.85,由d=17mm知日=1.1,16x174.6y=叫/"2X10-3=0.85x1.1x9.81x17x空X10-3=34.886x1016x174.64 16S(5)复冰风压比载apg((5)复冰风压比载apg(d+2b)u2sc16SX10-3根据有冰时u=10(m/s)查表3-2-1得a=1.0,%C=1.2，故y=a%g(d+2b)u2x10-3=L°x1.2x9.81x37x1°七10-3=15.592x10-4 16S 16x174.6无冰综合总比载y=iy2+y2=49.182x10-3'1 4有冰综合总比载y=源2+y2=79.147x10-33 52.220kV线路通过非典型气象区，导线采用LGJ-300/25型。解：2.220kV线路根据LGJ-300/25(mm2)查表1-2-4得计算数据：导线计算截面S=333.31mm2；导线的计算直径d=23.76mm；导线单位重量=1058(kg/km)。查表得巧级气

象区的气象数据：最大风速u=30(ms)；复冰风速u=10(ms)；复冰厚度5=10mm。(1)自重比载丫=纠=9,81x1058X10-3=31.139X10-31S333.31(2)冰重比载gM+d) 9.81x10(10+23.76)y=2.83 s x10-3=2.83 33331 =28-119x10-3垂直总比载 y3=Y1+Y2=59.259x10-3无冰风压比载 y=a^scgd°2x10-34 16S根据无冰时°=30(ms)查表3-2-1得a=0.75,由d=23.76mm知日=1.1,故SCy4=叫y4=叫Cgd°2X10-3=16S0.75x1.1x9.81x23.76x30216x333.31x1