变电气进出线孤立档导线应力的选取及校验

变电气进出线孤立档导线应力的选取及校验 变电气进出线孤立档导线应力的选取及校 验 2000年第l期(总第59期)华北石油 变电所进出线孤立档 导线应力的选取及校验 堡壅 (华北石油勘察设计研究院) 7j }7j 摘要为了完善输电线路的设计,结合华北油田35EV变电所进出线构架稳定性要 求,简单介绍了35 kV变电所进出线孤立档导线应力的选取及电气 主词孤立档导线变电所导线应力 1引言 在以往输电线路的设计中,往往忽视对变电所 进出线孤立档导线应力的选取及校验工作,而仅由 施工单位在旄工时凭经验完成导线的放线,紧线,这 会给输电线路的运行留下安全隐患.本文将对这方 面的问题谈一些看法,供同行们参考. 2变电所进出线孤立档导线应力及孤垂计算应注 意的几个问题 2.1在华北油田已有的35kV变电所的设计中, 进出线构架一般采用A型结构.由于受站内设备布 置,占地面积及#工程造价#等因素的限制,这种进出线 构架的基础跨距小,抗倾覆能力较差,所以应注意导 线的最大允许拉力不能破坏变电所的进出线构架的 稳定性. 2.2输电线路终端塔及变电所进出线构架均为耐 张受力结构,两者之间自成耐张段而形成孤立档,且 孤立档两侧的耐张绝缘子串使导线承受不均匀荷 载,这时导线的应力,弧垂的计算与输电线路普通档 存在较大的差异.所以,此时必须考虑绝缘子串的影 响,否则将使架线张力增加到原数据值的几倍,将破 坏变电所的进出线构架的稳定性. 2.3终端塔与变电所进出线构架的高差较大,在低 温等恶劣的气象条件下,容易引起进出线构架上的 绝缘子串上仰,致使绝缘子瓷裙中积存雨,雪,灰尘 等,降低了绝缘子的强度,严重威胁站内的设备安 全.同时,由于变电所进出线A型构架的基础一般 为上拔,下压式基础,绝缘子串上仰使进出线构架承 受上拔力,这也破坏进出线构架的稳定性.因此,必 ? 任丘市 华北石油勘察设计研究院.o62552,河北省,收稿H期:1999—12—26 旧, ,并避免出现这种情况. 2.4在导线最大弧垂时,保证导线对地的安全距离 及导线之间的安全距离. 3变电所进出线孤立档导线应力的计算过程及步 骤 3.1作用在变电所的进出线构架上导线拉力的确 定 变电所的进出线A型构架及基础是根据室外 配电装置导线产生的最大拉力T计算得出的,即A 型构架挂线点承受的最大综合拉力为T,进出线孤 立档导线产生的力Tz与T方向相反,因此,T的 最大值不超过2倍T,变电站进出线孤立档导线最 大应力为: ‰= 吾= 式中o,——导线最大使用应力,N/m.mm; s——导线计算截面积,mm; T——进出线构架站内侧三相导线的最大 允许拉力,N; T——进出线构架站外侧三相导线的最大 的允许拉力,N. 3.2确定最大使用应力出现的气象条件 华北地区属于我国典型气象区的第?级气象 区,在该气象区内导线的最大使用应力可能在下面 两种气象条件下出现:覆冰,最低温度.一般使用临 界档距法判断出最大使用应力出现的具体气象条 件,临界档距由下式计算: =茜 - 式中1,——临界档距,m; (2) ? 变电所进出线孤立档导线应力的选取及校验 进 线 掏 集 a——温度线性膨胀系数,1/?} t——覆冰时温度,?j t——最低温度,?; g一——覆冰时导线比载,N/m,mm, g-——最低温度时导线比载,N/m,mm; —— 终端塔与进出线构架的高差角,., (见图1); K——控制气象条件为最低温度时,两端都 联耐张串的悬点不等高档距的比载增大系 数; K——气象条件为覆冰时,两端都联耐张串 的悬点不等高档距的比载增大系数. I r1.._1一I' 图1终端塔与进出线构架高差角度示意圉 1+()( (3+2—kgi~cosT一 4)(3) 式中g——最低温度时的耐张串的比载, gJ一Gj/(kS),N/m.mm G——最低温度时导线绝缘子串的重量, N; g——最低温度时的导线比载,N/m.mm; —— 导线绝缘子串长度,m; I——档距,m. K2=1-}-(芈)(告_1) (3-}-2kgjcosT 一T },cosy )(4) 式中gJ——覆冰时的耐张串的比载,gJ—Gj/(xs), N/m,mm; G——覆冰时导线绝缘子串的重量,N; g——覆冰时导线的比载,N/m.mm. 用公式(2)计算出的临界档距l值与所设计线 路的实际档距l值相比较,若1>1则导线的最 大应力将在晟大覆冰时出现;若1<1则说明导线的 最大应力将在最低温时出现. 3.3绝缘子串上仰校验 在确定导线最大应力出现的气象条件后,以此 为控制条件带入状态方程式(5)求得最低气温时的 导线应力 一 等K;一一i番K , 告(t一t)cos~(5) 式中——待求气象条件时的导线应力,N/mm; g——待求气象条件时的导线比载,N/m, mm2; t——待求气象条件时温度,?; l——孤立档距,m; t——控制气象条件时的温度,?; 卜导线弹性伸长系数,mm/N; g——控制气象条件时的导线比载,N/m. mm2; K——控制气象条件gc,t时,两端都联耐 张串的悬点不等高档距比载增大系数,见公 式(6); K——待求气象条件g…t时,两端都联耐 张串的悬点不等高档距的比载增大系数,见 公式(7). K一1+(等 (3-}-2丁kg~cosT一 4)(6) gJ 式中g——控制气象条件时绝缘子串的比载, g:G/(Xs),N/m.mm; G——控制气象条件时绝缘子串重量,N; g——控制气象条件时导线比载,N/m. mm2 . K一1+(里)(鱼一1) 'gd. (3-}-}-2芈一4TkCOS~)(7)g出Il 式中g,——待求气象条件时绝缘子串的比载, gi=G./(Xs),N/m,mm; Gj——待求气象条件时绝缘子串重量,N} g——待求气象条件时导线比载,N/m. mm2 . 求出最低温度时导线张力后,将其值代入公式 (8)可得绝缘子串倾角度数: ts一一 孕? 丁?11.}_J 关于大中型接地网设计的探讨?7? 式中p——绝缘子串倾角,.; G——最低温度时绝缘子串重量,N; T——最低温度时的导线张力,T=sd,N; h——导线悬挂点高差,m. 计算出p值为正值时,表示绝缘子串不上仰;如 果为负值,则表示绝缘子串上仰,此时令绝缘子串倾 角为0.,反求出T值,求出应力值,并以最低温度 为控制气条件. 3.4导线对地安全距离的棱验 在校验导线对地安全距离时,必须先判定出现 最大弧垂时出现的气象条件,最大弧垂值只可能在 最高气温时或最大垂直比载时出现,采用临界温度 法判定,用公式(5)计算出在覆冰时导线的应力,代 入公式(9)求出临界温度. t】_1t+吼詈(1,詈)(9) 式中t,——临界温度,?; t——覆冰时温度,一般在?类气象地区t 为,5?; %——覆冰时导线应力,N/mm.; g.——覆冰时导线自重比载,N,m.131111. 将求出的t值与线路运行时的最高温度比较, 温度高者即为出现最大弧垂的控制气象条件,之后 代入公式(5)求出控制气象条件下的导线应力. 在孤立档距中任一点得弧垂为(见图1): f=兰q_(gih--g z a~)kc~sq~- (1O2 ahcosq0 )Z 进线构架与终端塔挂线点之间连线任一点距地 面高度为: h(—兰)x+h(】1) 则导线任一点至地面的距离为; D:h--f~()x+h, x(1一x)h(gJh,h)kcos@ 2cos甲2% 在公式(12)中根据抛物线特性可知此方程存在 最小值,最后解得: D,=墅+h2, (与一2ahcos~).2g(13)1dh… 式中D,——导线距地面最低高度,rfl; g|h,ga一在最大弧垂时绝缘予串,导线的 比载,N/m.Film; hh——终端塔,进线构架挂线点的高度, m: —— 最大弧垂时导线应力,N/m.mlTt. 此时为保证导线不同期摆动时不发生相问闪 络,还应保证导线间的安全距离,结合我国输电线路 实际运行经验,(SDJ3--87)中对安全距离要求 如下: Bo.4+35/ll0+0.65丁(14) 式中B——挂线点间距离,m; f——导线最大弧垂,111. 进线构架及终端塔的挂线点水平距离?B值. 4小结 本文仅是针对华北油田地区35kV变电所进 出线弧立档导线应力选择作以茼单介绍,在任 十变,文119断块35kV简易变,任北110kV变电 站35kV进出线孤立档设计中均采用了这种计算 方法,其运行情况良好. 由于本人水平有限,文中难免有不当之处,请专 家指导批评.