输电线路设计—导线风偏计算及校验

输电线路设计2011年7月29日导线风偏计算及校验1、概述2、风偏计算基本参数3、档距中导线风偏4、直线塔悬垂绝缘子串风偏5、风偏校验方法6、摇摆角太大时解决方法一、概述架空输电线路长期运行在野外，受自然界气候变化的影响。风是自然界影响线路的主要现象之一。大风引起的导线风偏对地或对杆塔塔头构件放电是线路故障的主要形式。下面介绍导线风偏对地或交叉跨越计算和绝缘子串风偏计算。二、风偏计算基本参数（1）比载（N/m.mm2）比载是电线单位长度、单位截面上的荷载自重比载g1冰重比载g2自重冰重综合比载g3风比载g4覆冰后风比载g5自重风重综合比载g6覆冰、风综合比载g7二、风偏计算基本参数比载以荷载方向分类分为垂直比载、水平比载、综合比载。垂直比载有g1、g2、g3水平比载有g4、g5综合比载有g6、g7水平比载垂直比载综合比载θ二、风偏计算基本参数自重比载g1计算SgWg01式中：g1电线自重比载（N/m.mm2）W0电线自重（N/m）g重力加速度g=9.80665S电线截面（mm2）二、风偏计算基本参数冰重比载g2计算式中：g2电线覆冰的冰重比载（N/m.mm2）b覆冰厚度（mm）g重力加速度g=9.80665S电线截面（mm2）d电线外径（mm）gSdbbg9.02二、风偏计算基本参数电线覆冰垂直综合比载g3计算式中：g1电线自重比载（N/m.mm2）g2电线覆冰的冰重比载（N/m.mm2）213ggg二、风偏计算基本参数风比载g4计算式中：g4电线上风比载（N/m.mm2）g重力加速度g=9.80665V大风风速（m/s）α风压不均匀系数S电线截面（mm2）K电线体型系数d电线外径（mm）d＜17mmK=1.2d≧17mmK=1.13241016gSdVKg二、风偏计算基本参数覆冰后风比载g5计算式中：g4电线上风比载（N/m.mm2）g重力加速度g=9.80665V大风风速（m/s）α风压不均匀系数S电线截面（mm2）K电线体型系数d电线外径（mm）b覆冰厚度（mm）32510162gSbdVKg二、风偏计算基本参数风压不均匀系数α取值基准风速m/s≤2020≤V＜2727≤V＜31.5≥31.5计算杆塔荷载α1.00.850.750.70计算风偏用α1.00.750.610.61水平档距m≤200250300350400450500≥550校验杆塔间隙用α0.800.740.700.670.650.630.620.61二、风偏计算基本参数风电线综合比载g6计算式中：g1电线自重比载（N/m.mm2）g4电线的风比载（N/m.mm2）22641ggg二、风偏计算基本参数冰、风、电线综合比载g7计算式中：g3覆冰、电线垂直比载（N/m.mm2）g5覆冰后电线上的风比载（N/m.mm2）25237ggg二、风偏计算基本参数P单位荷重（N/m）单位荷重是电线单位长度上的荷载，单位荷重为应力与电线截面的乘积。自重P1冰重P2自重冰重综合P3风P4覆冰后风P5自重风重P6覆冰、风P7Sgp（2）应力（N/mm2）应力σ是电线单位截面上所受的力电线张力T是应力与截面的乘积二、风偏计算基本参数STσ不同的气象条件下，导线有不同的应力。在线路档距中，电线弧垂上各点的应力是不相同的，施工图设计应力表是指电线弧垂最低点单位截面所受的力。二、风偏计算基本参数获得导线应力方法：1、查施工图设计中的应力表。2、采用状态方程式计算。3、根据施工图图纸中的导地线放线K值表进行换算。二、风偏计算基本参数ttEElgElgmmmm2222222424式中：σm、gm、tm已知条件的应力、比载、温度σ、g、t待求条件的应力、比载、温度α线膨胀系数E弹性模量（N/mm2）代表档距(m)l二、风偏计算基本参数三、档距中导线风偏Kg21式中：电线应力（N/mm2）g1电线自重比载（N/m.mm2）KK值（x10-4）利用施工图图纸中的放线K值表中数值反算相应温度下的导线应力。由于施工图中放线K值表中的数值是降温后对应温度的数值，因此表中的温度减去K值表降温的度数，才是所求应力对应的实际温度。二、风偏计算基本参数档距中央的弧垂（最大）计算：三、档距中导线风偏θβ电线风偏角计算：式中：β电线风偏角（度）g1电线自重比载（N/mm2）g4风比载（N/mm2）141ggtg三、档距中导线风偏风偏是导线弧垂以档距两侧导线悬挂点连线为轴旋转。电线上档距中央的弧垂（最大）计算：式中：f电线任意一点弧垂（m）g1电线自重比载（N/mm2）b电线应力（N/mm2）g1电线自重比载（N/mm2）L档距（m）h电线悬挂点高差（m）β高差角cos826LgfLhtg1＝三、档距中导线风偏导线风偏计算中任一点对地弧垂计算：式中：f电线任意一点弧垂（m）g6电线综合比载（N/mm2）b电线应力（N/mm2）g1电线自重比载（N/mm2）距两侧杆塔的距离（m）h电线悬挂点高差（m）β高差角cos2216llgf21ll、三、档距中导线风偏绝缘子串风偏计算：JvhWlgSWTlgSptg14122sin22式中：Pλ绝缘子串风压（N）Lh水平档距（m）Wλ绝缘子串重量（N）Lv垂直档距（m）S电线截面（mm2）β线路转角度数（度）g1电线自重比载（N/mm2）T相导线张力（N）g4电线风压比载（N/mm2）WJ重锤重量（N）四、直线塔悬垂绝缘子串风偏绝缘子串风压计算：80665.91603.02VnP式中：Pλ绝缘子串风压（N）V风速（m/s）n绝缘子片数单联串金具算1片，双联串算2片。四、直线塔悬垂绝缘子串风偏垂直档距计算：22111lhlhgllhv四、直线塔悬垂绝缘子串风偏式中：Lv垂直档距（m）Lh水平档距（m）σ电线应力（N/mm2）g1电线自重比载（N/mm2）h1、h2计算杆塔两侧导线悬挂点高差（m）l1、l2计算杆塔两侧档距（m）绝缘子串极限摇摆间隙圆图绘制需考虑的因素：1、角钢及脚钉宽度一般取150mm。2、线夹出口处的弧垂（瓶口弧垂）与塔身宽度和计算塔两侧杆塔相对位置有关。3、电气间隙应根据海拔高度进行修正。在外过电压、内过电压及正常工作电压情况下，分别求出绝缘子串的风偏角θ1、θ2、θ3，然后绘出间隙圆，如右图所示，由图中的间隙距离e1、e2、e3，即可得知各种情况下的空气间隙是否满足规程要求。五、风偏校验方法为便于设计验算，可采用反推法，先利用已知参数，反算出直线杆塔的允许高差[h]，再在定位中进行控制。五、风偏校验方法也可以利用上述公式算出各种条件下水平档距与垂直档距的关系，画出摇摆角临界曲线，若定位图上某杆塔的垂直档距和水平档距落在临界曲线以上，说明摇摆角在安全范围以内，反之则说明该杆塔摇摆角太在，存在安全风险。五、风偏校验方法1、调整杆塔位置；2、加高杆塔或更换塔型；3、加重锤（该方法慎用）；4、降低导线应力；5、采用其他绝缘子固定方式，如“V”型。六、摇摆角太大时解决方法