架空线危险孤立档的判断与化解

1危险孤立档的判断与化解合肥.大海摘要：众所周知，孤立档是架空线设计中的难点，许多设计过孤立档的朋友，面对其中的过牵引问题、安全系数放大问题、集中荷载问题、耐张串荷载问题、简支梁计算方法问题……总是有一种剪不断理还乱的感觉。本文想理一理孤立档问题的思路，并对过牵引及安全系数放大问题进行重点讨论，希望对感兴趣的读者有所帮助。关键词：危险孤立档；容许水平张力；过牵引长度；容许过牵引长度1什么叫孤立档？孤立档可能有哪些类型？广义而言，一个耐张段只有一个档距的情况，就是孤立档。而以下需要特殊对待的孤立档，谓之“特殊孤立档”：（1）档距很短，短到计算档内导线应力、弧垂时，不能忽略耐张串重力和长度的孤立档。（这种孤立档可以采用悬链线方法计算，不过耐张串比载要经过折算计入。）（2）档距很短，短到按照正常安全系数设计时，挂线时过牵引张力，可能拉坏导线、可能拉坏杆塔、可能拉坏变电所门形架，为了不发生“三个拉坏”中的任何一个，不得不放大安全系数的孤立档。这种孤立档我们谓之“危险孤立档”。（这种孤立档也是采用悬链线计算。）（3）既有“三个拉坏”问题，又有“耐张串不能忽略”问题，还有“集中荷载”和“多处校验弧垂”问题的变电所进线档。（这种孤立档一般采用简支梁的方法计算。）还可以把“特殊孤立档”中有“三个拉坏”的孤立档谓之“危险孤立档”。孤立档设计中的难点，就是如何把”危险孤立档”化解为“安全孤立档”。化解的方法，一般是采取“放大档距”或“放大安全系数”。本文的任务是探索档距、安全系数应该怎么放大？放大的计算过程是怎样的？放大到多少为止？以下，我们以一个纯导线孤立档为例，探讨出解决以上问题的思路和方法。掌握了这个思路，再把耐张串比载折算问题、集中荷载简支梁计算问题融入，就2可以解决更多类型的孤立档问题。2怎样判断一个孤立档是不是危险孤立档？所谓危险孤立档，就是挂线过牵引张力T2容许张力T0的孤立档。所以找到T0、T2的计算方法，就可以进行危险孤立档的判断了。（1）孤立档容许过牵引张力To的计算：能够保证“三个不拉坏”（不拉坏导线的容许张力为T01、不拉坏杆塔的容许张力为T02、不拉坏门形架的容许张力为T03）的过牵引张力，就是容许张力。计算出T01、T02、T03，取其最小值，就是容许张力To，计算方法如下：1)不拉坏导线的容许张力T01为：.........2*95.0.01PTT导线的容许张力2)不拉坏杆塔的容许张力T02为：MAXTKT最大使用张力导线断线张力过牵引水平张力*0023、不拉坏门形架的容许张力T03如下表：（2）过牵引张力T2的计算：1）对于一个孤立档，导线参数、气象参数确定后，比载表就可以计算出来。设定一个“导线设计安全系数K1”(比如K1=2.5),就可以绘制出导线特性曲线。根据孤立档档距，就可以确定控制状态(1状态)所属工况，这样1状态的应力、比载就是确定值。我们把1状态之外的所有状态，包括过牵引工况、竣工工况都视为2状态，通过解状态方程，可以解出任意工况的应力、张力、弧垂，绘制出一端（左端或右端）有耐张串、两端有耐张串等安装工况的《温度、应力、张力、弧垂表》。2）挂线前，我们可以根据现场的气温（比如20℃），在相应安装工况《温度、应力、张力、弧垂表》中，查出该工况20℃时的应力σ1数值。有了σ1，3就可以代入以下公式计算出该气温下的导线线长S1，这个S1就是过牵引之前的导线长度。22111/2*2hgLshgS线长3）根据施工方法，确定挂线时容许的最大过牵引长度ΔS用钢绳辨绑扎在耐张线夹处牵引的，导线为150~200mm，钢绞线地线为50~100mm；用专业卡具张紧绝缘子金具的，为90~120mm；用可调金具的，容许过牵引长度为60~80（软母线我20~50）mm；地线容许过牵引长度为90~120mm。4)根据确定的ΔS，计算出过牵引时两悬点间的线长S2=S1-ΔS米；5)根据过牵引时的线长S2，使用线长公式倒推过牵引时的应力σ2：（可以在EXCEL中，设定σ2，按以下公式试算S2，以顺算代替倒推）22222/2*2hgLshgS线长6）根据上一步计算出的σ2，计算过牵引张力T2=A*σ2，这个张力T2就是安全系数为2.5时，造成的孤立档“实际过牵引张力”；（3）危险孤立档的判断。把孤立档实际过牵引张力T2与容许张力To比较：若T2≤To,此孤立档属安全孤立档；若T2To,则此孤立档属危险孤立档。3危险孤立档的化解危险孤立档可以采用两种方法化解---放大档距或放大安全系数。如果档距可以放大，优先考虑采用放大档距的方法化解危险孤立档。如果档距不能放大，或者放大档距后，依然不能化解危险孤立档，就应该采取放大安全系数的方法。化解孤立档的步骤如下（计算方法同前）：第一步、计算出孤立档容许过牵引张力T0；第二步、将档距放大或将导线安全系数放大（比如放大到K1=5.0），在此4安全系数下，计算出新一版的安装工况《温度、应力、张力、弧垂表》。根据过牵引工况气温，查出新档距、新安全系数下的过牵引前孤立档水平应力σ1；第三步、把σ1代入以下公式，计算出新的“过牵引前线长S1”：22111/2*2hgLshgS线长第四步、根据施工方法，确定容许过牵引长度ΔS(比如ΔS=100mm)；第五步、计算出过牵引时最大容许线长S2=S1-ΔS；第六步、设定不同的σ2，利用以下公式计算过牵引时新的线长S2，当S2正好等于第五步计算出的S2时，所设定的σ2就是我们要求的新的过牵引时的应力：22222/2*2hgLshgS线长第七步、把σ2代入以下公式，计算新的过牵引张力T2：22*AT第八步、比较新的过牵引张力T2和容许张力T0：如果T2T0，则孤立档化解为“安全孤立档”，不需要再放大档距、安全系数。若依然T2T0，则需要进一步放大档距或安全系数，重复以上计算，直到T2T0，这时的档距、安全系数，才能确认为需要的档距、安全系数。4结语放大档距或安全系数之后，会引起孤立档弧垂增大、线间距不能满足规范要求。这时不能再把档距、安全系数缩回原来数值，应该增大杆塔呼高以纠正弧垂增大造成的对地距离不足；增大横担相间距，纠正线间距的不足。看过本文后，欢迎就有关问题在本人主办的QQ群里进行讨论。《架空输电线路设计计算群》，群号227827623