第四章架空线路的选线和定位

第四章架空线路的选线和定位第三节架空送电线路模板定位方法字体大小小中大一、纵断面图及平面图纵断面图是沿线路中心线的剖面图，表示沿中心线的地形、被跨越物的位置和高程。而平面图则表示沿线路中心线左右各20－50m宽地带的地形平面图。平面图和断面图都展成直线画在一张图上，简称平断面图。当线路遇到有转角时，在平面图上标出转角方向，并注明转角的度数。地形复杂时，例如当线路中心与边线高差较大，边线对地限距有可能不满足要求时，还需画出局部横断面图。纵断面图比例一般水平方向为1：5000、垂直方向为1：500；对于地形复杂的地区或要求精度比较高时，水平方向为1：2000，垂直方向为1：200。在平断面图的下方，应填上桩号、标高和桩距。并应留有填写杆塔形式、杆塔编号和档距等的空栏，备定位时使用。图4－2示出了某条线路的一段平断面图。图4－2线路平断面图二、定位模板曲线模板曲线就是最大弧垂气象条件下按一定比例尺绘制的导线的悬垂曲线。它是在最大弧垂的时候，导线悬挂在空中的相似形状，绘制模板曲线是用于进行杆塔定位的。已知导线悬挂曲线的平抛方程为；根据悬链线方程的展开式，取前两项为或用导线的悬链线方程，即令：(4-3)显然，在一定气象条件下，K是个常数。则导线悬垂曲线的前述三种方程分别变为：(4-4)或(4-5)或(4-6)在绘制定位模板曲线时，上列各式中g—最大垂直弧垂时的比载（N/m·mm2)；σ0—最大垂直弧垂时的导线水平应力（MPa）式(4－4)～式(4－6)所表示的曲线叫最大垂直弧垂曲线，也叫模板曲线，把它按一定比例尺刻在透明的赛璐珞板（1－2mm厚）上，就是弧垂模板，称为通用弧垂模板(也叫热线板)。应当注意，模板曲线的比例尺应和所用平断面图的比例尺相同。模板曲线通常绘制成和纵轴对称形式，横方向的总长度约为代表档距的2－3倍，一般平原地区可取±400m.。模板上应标明K值和比例尺。模板的形状示于图4－3。图4－3模板曲线由式(4－4)～式(4－6)可知，当系数K或比值为一定值时，导线悬垂的形状（弯曲度）也就确定了。根据连续档导线力学计算原理可知，在连续档各档导线的水平应力相等，比载也相等。所以，连续档各档档距无论档距大小，悬垂线的形状也是相同的。因此，把模板曲线上任意两点固定作悬挂点，则其间的弧线即为该档距的导线的悬垂曲线。三、用模板定位方法1．杆高和杆位的关系图4－4表明了杆高和杆位的基本关系。注意三条曲线的含义：图4－4用模板定位图4－4中，虚线①是导线的悬垂曲线；从曲线①的位置把曲线向下平移ｈ（导线对地允许距离）得到曲线②，曲线②叫做导线地面安全线；从曲线①位置向下平移的距离等于杆塔上导线悬挂点高度Ｈ＇，得到曲线③。下层横担导线悬挂点高度Ｈ＇按下列公式确定。对于直线杆：Ｈ＇＝Ｈ－λ(4-7)对于耐张杆：Ｈ‘＝Ｈ(4-8)式中Ｈ‘－导线垂挂点距地面的高度（ｍ）；Ｈ－塔杆的呼称高（ｍ）。使模版曲线的对称轴处于铅锤位置，并使曲线②上距地面最近点对地面的铅垂距离等于定位裕度，则曲线①即为导线在空中悬挂的实际位置。而曲线③与地面的交点即为杆塔的位置。从图4－4可以清楚地看出上述结论。因为，ＡＡ‘＝Ｈ’是导线悬挂点的高度。在Ａ点立一基杆塔，当其呼称高：Ｈ＝Ｈ‘＋λ时，恰恰可以使导线的悬挂点高度等于Ｈ‘，并保证导线对地距离满足要求，同样，Ｂ点也是塔位。从上面的塔高和塔位的关系可知，在平原地区杆塔的呼称高Ｈ满足式（4－１）。在山区则不然，如果塔位利用有利地形，可以使杆塔呼称高；如果塔位选在洼池，可能使。2．塔位定位高度在模版曲线上也可以只画一条曲线②（即导线地面安全线），而其它两条曲线可以不画。这时，为了确定杆位，引用“定位高度”的概念。悬挂点下垂线和曲线②的交点（图4－4中的Ａ‘’点）到杆塔基础施工面间的高差叫做杆塔的定位高度Ｅ。选定杆塔的呼称高后，其定为高度为：直线杆塔Ｅ＝Ｈ－ｈ－λ(4-9)耐张杆塔Ｅ＝Ｈ－ｈ(4-10)上两式中Ｈ―杆塔呼称高(m)；ｈ－导线对地允许距离（m）；λ—悬垂绝缘子串长度(m)。有了定位高度的概念，则把曲线②的位置摆正并使其对地面保留定位裕度之后，根据已知呼称高的杆塔，求出定位高度Ｅ，导线地面安全线②上与地面的高度差等于定位高度Ｅ的点，与地面上相对应的点即为杆位。或者相反，当杆位确定后，可以从图上求出定位高度，再由式（4-9）或式（4-10）确定需要的杆塔呼称高Ｈ。3．在平断面图上用模板曲线定位的方法（1）先确定特殊杆塔的塔位。例如终端杆，耐张杆，转角杆或特殊跨越塔杆等可以先确定。（2）由已定位的杆塔开始定其它中间杆位。首先算出已定位杆塔和待定位杆塔导线悬挂点的高度H‘。然后在断面图上移动模板曲线，并使对称轴（y轴）始终保持铅锤位置，对地面的最小距离等于定位裕度Δh，在已定位杆塔处，曲线①对地面的高差等于该杆塔导线悬挂点高度H‘。则模板曲线①另一侧对地面高差等于导线悬挂点高度的点所对应的地面即为待定杆位。定位时，同时要考虑其他影响因素，如下面讲到的定位原则等，以尽量减少返工。4．模板曲线k值的选择和校核根据上面所介绍的杆位定位方法排定杆位时，实际上还有一个矛盾尚未解决：即在未排出杆位之前，我们还不知道各个耐张段内各档的档距是多少，从而也不知道代表档距是何值，因而也就无法算出最大弧垂条件下导线的应力σ0，进而模板曲线也无从绘制。这是一个需要我们同前边第二章所出的几个思考题相联系在一起的问题。解决的办法是试凑和逐渐趋近。即先假定一个代表档距，求出K值，绘制或选择弧垂模板，排定杆位。然后，根据所排定的杆位计算实际的代表档距和相应的K值。如果实际的K值和原有模板曲线的K值相等或误差在允许范围之内，则所排杆位有效。否则，应采用实际的K值绘制或选择模板，重新排定杆位，直到K值误差在允许范围为止。K值的误差范围为ΔK＝+0.2X10-5～-0.2X10-5(1/m)为了减少返工，可以充分利用以往的设计经验，通常代表档距标准档距。在山区：标准档距；在平地：标准档距。按照上述关系来假设代表档距与定位后的实际代表档距相差不会太大。此外，有的设计单位，技术档案中已积累了一系列K值的模板曲线。还可以对不同的导线事先绘制出的曲线。这样，假定一个代表档距，即可从曲线查出相应的K值，由K值选择模板曲线进行定位，可使工作大大简化。四、杆塔定位的原则杆塔定位原则主要指选定塔位、配置档距和选择杆型等方面应考虑的主要问题，这些问题在用模板定位时即应加以注意。1.塔位选择原则应尽量少占耕地和良田，减少施工土石量。塔位尽可能避开洼地、泥塘、水库、冲沟、断层等水文、地质条件不良地带，对于带拉线杆塔还应考虑打拉线处的条件。应具有较好的施工（组杆、立杆）条件，对于非直线杆塔宜立于较平坦、便于紧线和机具运输的处所。2.杆塔选用原则应尽可能选用较经济的杆塔型式或高度，充分利用杆塔的使用荷重条件，尽量使用节省钢材的杆塔型式，注意尽可能避免使用特殊杆塔和特殊设计的杆塔，大转角应尽量降低塔高。3.档距的配置原则档距的配置应最大限度地利用杆塔高度和强度，相邻档距的大小应不十分悬殊以避免过大的纵向不平衡张力。尽量避免出现孤立档。同时还应考虑档距中央导线的接近情况（特别是当不同杆型或不同导线排列方式杆塔相邻时）。还有其它若干注意事项，略。五、定位校验在初步排定杆位后，需要进行多项验算以判明定位是否适当，是否满足各项技术要求。验算的项目或内容比较多，包括杆塔荷载、杆塔倒拔、杆塔空气间隙、绝缘子串强度，导线悬挂点应力、导线的风偏等，有关校验方法后边章节另有介绍。但为了便于对架空线路设计内容的了解,我们就杆塔定位后所进行的校验项目先作一下大致说明。在初步排定杆塔的位置后,应对线路各部分的设计条件进行检查或校验,通常有以下几方面的内容：1．各种杆塔的设计条件校验杆塔的机械荷重条件,包括水平档距、垂直档距、最大档距、转角度数等,不应超过设计允许值。2．直线杆塔摇摆角的校验当摇摆角超过杆塔的允许值时,将引起带电部分对杆塔构件间隙不够,因此对有些位于低处的杆塔必须进行校验。允许摇摆角根据允许间隙用作图法确定。3．直线杆塔的上拔校验导线或避雷线上拔时,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杆塔的稳定性。同时,由于导线上拔,使绝缘子串摇摆角增大,危及安全运行。因此,若直线杆塔位于低处,除了校验摇摆角外,还要进行上拔校验。4．耐张绝缘子倒挂校验定位于低处的耐张型杆塔,将引起耐张绝缘子串上仰,致使部分绝缘子裙边积雨、雪、污垢等,从而降低了绝缘强度。因此,当耐张串在常年运行情况下(即温度为年平均气温、无风、无冰)会产生这种现象时,则绝缘子串应当倒挂。5．杆塔基础的倾覆校验杆塔定位时,若某杆塔的水平档距较大而垂直档距较小甚至为负值时,应验算杆塔的倾覆力,进行基础倾覆计算,必要时需采取抗倾覆措施,即若无卡盘的电杆应加卡盘,若加卡盘后仍不能解决时,可加拉线以保证稳定。6．悬垂串垂直荷重的校验在山区线路中,立于高处的杆塔,其垂直档距往往比水平档距大很多,因而导线重量可能超过绝缘子串的承载能力,为此,需使定位后高处杆塔的垂直档距小于悬垂串承载能力对应的最大允许的垂直档距。若校验不合格,则应调整杆塔位置,仍不能解决问题时,可用双串或多串悬垂串以提高其承载能力。同时对横担也应作相应的强度检查和采取补强措施。7．导线悬挂点应力校验高处杆塔的两侧档距过大或悬点高差过大时,导线悬点的应力可能超过允许值。故定位中对大档距或大高差档距因进行悬点应力校验。若发现悬点应力超过允许值,可通过调整杆位或杆高,以减小高差和档距的办法来改善悬点应力。条件许可时,也可适当放松耐张段的导线,降低水平应力。8．悬垂角校验高处杆塔的垂直档距较大时,可使导线、避雷线的悬垂角超过其线夹的允许悬垂角,致使导线、避雷线在线夹出口处产生过大的静弯曲应力而损伤,因而需进行校验。校验。方法是通过杆位或杆高的改变,或采用双悬垂线夹的办法来改善。9．导线风偏后对地、物距离的校验定位时,能直接从断面图上量出导线静止时对线路中心线各点的距离。为确保运行安全,尚需检查边导线在风偏时对地、物净空距离是否满足规程要求。如果安全距离不够,应调整杆塔位置及高度,或挖掉土方。10．交叉跨越间距的校验导线和被跨越物之间需保持一定的安全距离,定位时,可直接在断面图上量取。当量得的距离和规定值很接近时,可采用计算方法求出此距离的精确值。