垂直檔距懸掛點(diǎn)應(yīng)力和雙懸垂串調(diào)長(zhǎng)的計(jì)算及相互關(guān)系

1、1垂直檔距、懸掛點(diǎn)應(yīng)力、懸垂角和雙懸垂串調(diào)長(zhǎng)的計(jì)算及相互關(guān)系一、設(shè)計(jì)依據(jù)(1)電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版(2)110kV750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50545-2010(3)懸垂線夾DL/T756-2009二、垂直檔距和垂直荷載的計(jì)算(1) 垂直檔距的計(jì)算公式設(shè)計(jì)手冊(cè)P180電線應(yīng)力弧垂公式一覽表的計(jì)算公式：表中電線最低點(diǎn)到懸掛點(diǎn)電線間水平距離”有三種計(jì)算公式，分別為懸鏈線、斜拋線、平拋線，公式中對(duì)高差和電線比載 的定義不夠明確，而且公式中LOA、LOB的計(jì)算并不完全相同，有減、加的區(qū)別，在實(shí)際應(yīng)用 中完全照搬此公式并不方便，它們可以統(tǒng)一成加法運(yùn)算。設(shè)計(jì)手冊(cè)P183垂直檔距”小

2、節(jié)和P603定位結(jié)果檢查”的計(jì)算公式：這兩處的公式相同， 而且來自上述三種公式中的平拋線法，只是統(tǒng)一成了加法運(yùn)算，公式中對(duì)高差h和電線比載丫明確了定義：h有正負(fù)之分，即鄰塔懸掛點(diǎn)低時(shí)為正，反之為負(fù)；丫為電線的垂直比載(通常意義上為重力荷載，分為無冰和有冰兩種情況)。但是，根據(jù)電線的受力分析、曲線方程和最大弧垂計(jì)算公式，由綜合比載計(jì)算的弧垂為 最大弧垂，在實(shí)際設(shè)計(jì)中繪制的懸鏈線一般也是由綜合比載計(jì)算的。由垂直比載計(jì)算的垂直 檔距應(yīng)該只適用于無風(fēng)工況，有風(fēng)時(shí)應(yīng)該按綜合比載來計(jì)算。(2) 垂直檔距和垂直荷載的計(jì)算電線的受力情況見下圖：2無風(fēng)時(shí)電線位于X-Z平面，也就是實(shí)際設(shè)計(jì)中看到的懸鏈線，此時(shí)垂直

3、檔距按垂直比載 計(jì)算是準(zhǔn)確的。當(dāng)有風(fēng)時(shí)，如果不考慮電線左右擺動(dòng)，那么電線不在X-Z平面，而是位于X-Y-Z三維中，此時(shí)電線所處的平面也可以理解為垂直平面，只是由綜合比載控制，其由綜合比載 計(jì)算的垂直檔距與在X-Z平面的投影垂直檔距是相同的。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)P188:最最簡(jiǎn)單的品輔大弧華比較法：簡(jiǎn)單的品輔大弧華比較法：當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)* *境境大垂育大垂育風(fēng)垂發(fā)生在覆風(fēng)垂發(fā)生在覆冰時(shí)，反冰時(shí)，反之發(fā)生在最髙氣溫時(shí)，之發(fā)生在最髙氣溫時(shí)，右、右、 為覆冰為覆冰時(shí)的綜合比載時(shí)的綜合比載及及應(yīng)力：兒應(yīng)力：兒心心為最高吒溫時(shí)的為最高吒溫時(shí)的自重力自重力比載及比載及應(yīng)力卅應(yīng)力卅需要說明的是，以往都是以需要說明的是，以往

4、都是以覆冰，覆冰，無風(fēng)時(shí)無風(fēng)時(shí)的垂直的垂直 比載打比載打及相魚及相魚的應(yīng)力的應(yīng)力來比校最大來比校最大弧垂，這是不夠弧垂，這是不夠 安安全的全的* *由于由于覆覆冰時(shí)多伴有冰時(shí)多伴有一定的鳳速，一定的鳳速，且弧且弧垂有左垂有左 右擺動(dòng)振苗的可能右擺動(dòng)振苗的可能，因此這里改用覆冰因此這里改用覆冰有風(fēng)時(shí)有風(fēng)時(shí)的綜合的綜合 比載比載片片和相應(yīng)和相應(yīng)的應(yīng)力的應(yīng)力情況情況F的風(fēng)偏瞋垂件的風(fēng)偏瞋垂件為可能為可能 發(fā)發(fā)生生最大的垂宜弧垂進(jìn)行比較最大的垂宜弧垂進(jìn)行比較有風(fēng)時(shí)要考慮左右搖擺，那么電線在有風(fēng)綜合比載作用下經(jīng)過X-Z平面，此時(shí)就是我們?cè)O(shè)計(jì)中看到的懸鏈線，而此時(shí)垂直檔距應(yīng)由綜合比載計(jì)算，并非單一的垂直比

5、載。但是在計(jì) 算電線的垂直荷載時(shí)，不能用綜合比載，垂直荷載=垂直檔距x垂直比載。(3)三種公式的比較和選用根據(jù)我在承德隆城220kV山區(qū)線路的設(shè)計(jì)對(duì)比，這三種計(jì)算結(jié)果很接近，誤差最大的 未超過10m，通過與平斷面的對(duì)比，結(jié)果基本一致，誤差很小，所以均可以采用。在缺乏計(jì) 算工具時(shí)，通常用平拋線的公式，計(jì)算比較快捷。(4)定位結(jié)果檢查將各個(gè)工況下的計(jì)算結(jié)果與桿塔設(shè)計(jì)條件對(duì)比，如果超過相應(yīng)工況下的垂直檔距，需要 核算桿塔荷載，或者調(diào)整塔位，使計(jì)算結(jié)果不超過設(shè)計(jì)條件。三、懸掛點(diǎn)應(yīng)力和懸垂角(1)懸掛點(diǎn)綜合應(yīng)力的規(guī)定及計(jì)算公式根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范第，與最低點(diǎn)的安全系數(shù)2.5相比，懸掛點(diǎn)應(yīng)力與最低點(diǎn)應(yīng)力之比不大于

6、1.11倍。而根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)P185、P605,如懸掛點(diǎn)高差過大，應(yīng)驗(yàn)算懸掛點(diǎn)應(yīng)力，懸掛點(diǎn)應(yīng)力 一般比最低點(diǎn)應(yīng)力不大于10%。因此只要滿足設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求，必可滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，在工程 設(shè)計(jì)中一般按照設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求來驗(yàn)算，驗(yàn)算工況取最大應(yīng)力時(shí)的工況。當(dāng)在稀有風(fēng)速或稀 有覆冰時(shí)，最低點(diǎn)和懸掛點(diǎn)的應(yīng)力在設(shè)計(jì)規(guī)范中另有要求，在此不詳述。3懸掛點(diǎn)的綜合應(yīng)力(即切線方向)的計(jì)算公式見設(shè)計(jì)手冊(cè)P180,其有懸鏈線、斜拋線、平拋線三種公式。公式中包含A、B兩個(gè)形式，實(shí)際上可統(tǒng)一為:在承德隆城220kV山區(qū)線路的設(shè)計(jì)中，并沒有采用上面的公式，而是根據(jù)懸掛點(diǎn)的三 個(gè)受力(最低點(diǎn)應(yīng)力、重力、風(fēng)荷載)的平方和進(jìn)行開根，其計(jì)

7、算結(jié)果與設(shè)計(jì)手冊(cè)的公式相 比，相差很小，最大誤差沒有超過70N，所以也是可行的，但是建議采用設(shè)計(jì)手冊(cè)的計(jì)算公式，其中懸鏈線計(jì)算公式更為精確。(2)懸掛點(diǎn)應(yīng)力的垂直分量的計(jì)算公式(3)懸垂角的計(jì)算公式及校驗(yàn)根據(jù)電線的受力分析，tg懸垂角=垂直應(yīng)力/水平應(yīng)力，即計(jì)手冊(cè)P181,結(jié)合上節(jié)公式，懸垂角的計(jì)算公式為:懸鏈線公式：垂直檔距斜拋線公式：垂直檔距平拋線公式：垂直檔距根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)P605中導(dǎo)線 懸垂線夾”小節(jié)的敘述，當(dāng)垂直檔距較大或山區(qū)高差較大時(shí),需要校核懸垂線夾的懸垂角，如懸垂角超過線夾的允許值時(shí)，由于附加的彎曲應(yīng)力，可能使懸鏈線公式:斜拋線公式:平拋線公式:垂直檔距垂直檔距垂直檔距1公式中應(yīng)

8、力和比載可分別轉(zhuǎn)換為張力和單位荷載，公式其它部分不變。2垂直檔距為懸掛點(diǎn)應(yīng)力一側(cè)的垂直檔距，其計(jì)算公式見上一章節(jié)。3. 和丫分別為各工況的最低點(diǎn)應(yīng)力和計(jì)算公式見設(shè)計(jì)手冊(cè)P180,其有懸鏈線、斜拋線、平拋線三種公式。公式中包含兩個(gè)形式，實(shí)際上可統(tǒng)一為:懸鏈線公式：斜拋線公式：垂直檔距平拋線公式：垂直檔距1式中含義與上節(jié)相同。2當(dāng)電線受風(fēng)揚(yáng)起時(shí)，丫如取重力比載， 則計(jì)算結(jié)果為重力應(yīng)力；丫如取綜合比載， 則計(jì)算結(jié)果為電線揚(yáng)起平面中的垂直應(yīng) 力。3當(dāng)考慮計(jì)算電線受風(fēng)最大弧垂時(shí)，電線垂直地面，丫應(yīng)取綜合比載。,J丿在工程設(shè)計(jì)中,丫一般取綜合比載,很少考慮電線受風(fēng)揚(yáng)起時(shí)的狀態(tài)。-0具體計(jì)算公式見設(shè)4導(dǎo)線在

9、線夾出口處受到損傷，顯然應(yīng) 校驗(yàn)最大弧垂工況下的懸垂角。根據(jù)懸垂線夾DL/T 756-2009第4.11條規(guī)定，線夾單側(cè)的最大出口角不小于25校核時(shí)取下限25當(dāng)校驗(yàn)結(jié)果 大于線夾允許值時(shí)，可采用調(diào)整桿塔位置或呼高，也可以采用兩個(gè)懸垂線夾，或改用懸垂角 較大的線夾。四、雙懸垂串調(diào)長(zhǎng)的受力分析和計(jì)算在連續(xù)上下山或大高差的情況下，電線懸掛點(diǎn)兩側(cè)的懸掛角不同，若使用2個(gè)相同長(zhǎng)度的單聯(lián)懸垂串，必然會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)兩串受力不均或一串受力而另一串松弛的情況，此時(shí)需要采 取調(diào)整串長(zhǎng)來平衡受力。（1）雙串調(diào)長(zhǎng)的計(jì)算如圖1所示，若采用單聯(lián)串時(shí)，掛點(diǎn)位于橫擔(dān)中心C處，CC為單聯(lián)串長(zhǎng)L。當(dāng)采用 獨(dú)立掛點(diǎn)的雙聯(lián)串時(shí)，左側(cè)懸垂

10、串的掛點(diǎn)位于A點(diǎn)，右側(cè)懸垂串的掛點(diǎn)位于B點(diǎn)，2個(gè)掛點(diǎn) 距中心的距離L =S/2（S為兩獨(dú)立串的間距）。此時(shí)，A聯(lián)串需增長(zhǎng)至A點(diǎn)，B聯(lián)串需增長(zhǎng)至B點(diǎn)，這樣才能保證兩串受力。設(shè)A聯(lián)串增加長(zhǎng)度LA，B聯(lián)串增加長(zhǎng)度LB，串長(zhǎng)之 差厶L=LA-ALBI,那么實(shí)際上將其中一串的長(zhǎng)度增加或減少L,即可滿足兩串的受力 要求。掛點(diǎn)AALA圖 1 雙懸垂串調(diào)長(zhǎng)示意圖為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假定線夾有足夠的握力，兩懸垂串均垂直地面。由于兩串間距S較小,AB的電線可視為直線，且該段電線的水平應(yīng)力與桿塔兩側(cè)的水平應(yīng)力一致，而兩側(cè)串長(zhǎng) 的調(diào)整對(duì)兩側(cè)垂直檔距的影響很小，基本上可以忽略不計(jì)。根據(jù)懸垂角的計(jì)算公式（以懸鏈 線公式為例）：式中：IOA、IOB分別為A、B側(cè)的垂直檔距；應(yīng)力和比載可分別轉(zhuǎn)換為張力和單位荷載，公式其它部分不變； 計(jì)算值為正時(shí)，則調(diào)長(zhǎng)A側(cè)，反之調(diào)長(zhǎng)B側(cè)。掛點(diǎn)85根據(jù)計(jì)算出來的調(diào)整串長(zhǎng)值，在工程設(shè)計(jì)中一般通過調(diào)整金具的長(zhǎng)度來實(shí)現(xiàn)。但由于金 具的長(zhǎng)度是固定的，實(shí)際調(diào)整值不一定能夠完全做到與計(jì)算值一致，因此，只能盡量減小兩 者的差值，使得兩串受力均衡。（2）雙串調(diào)長(zhǎng)后的垂直受力計(jì)算圖 2 調(diào)整后的雙串示意圖調(diào)整后，對(duì)兩串的受力進(jìn)行估算：如圖2所示，B聯(lián)串