[发明专利]动态弦截法计算不平衡张力的方法

说明书

技术领域

本发明属于高压输电线路技术领域，具体涉及一种动态弦截法计算不平衡张力的方法。

背景技术

高压输电线路架线完成时，直线杆塔前后侧水平张力相等，但当气象条件发生改变或电线断线时，由于档距、高差、荷载等不同，导致直线杆塔前后侧水平张力不等，产生了不平衡张力。准确计算不平衡张力是校验杆塔强度，校核电线不均匀覆冰、上人检修等情况下的相间间隙、交叉跨越距离等的基础，所以准确而快速地计算各种工况下的不平衡张力，对实际工程有重要意义。

目前，针对电线不平衡张力计算，国内外学者进行了诸多研究，例如有限元分析模型等，由于算法复杂，计算量大，不适用于实际工程。广泛应用于实际工程的等线长法，由于其公式复杂，直接求解非线性方程组非常困难，所以工程实际中主要应用试凑法，直到满足精度要求。试凑法虽然简单，编程让计算机完成试凑也很容易，但是步长较长，试凑法无法保证有解，步长太短，计算速度又太慢。针对试凑法步长很难选择的缺点，有关文献中提出了二分法，在一定程度上加快了试凑效率，但是简单的二分法还是具有一定的盲目性。

发明内容

本发明的目的是提供一种动态弦截法计算不平衡张力的方法，为实际工程的不平衡张力批量计算提供一种新的快速计算方法。

本发明的技术方案具体为：

一种动态弦截法计算不平衡张力的方法，包括以下步骤：

1)设独立耐张段内有连续i档，架线时气象条件为无风、无冰、气温t_m，架线完成后，档内所有悬垂串均保持垂直，当出现不平衡条件时，各档应力不等，档内悬垂串发生倾斜，得出第i档档距增量Δl_i与档内应力σ_i之间的关系式如下：

式中：l_i是第i档档距，m，β_i为第i档高差角；α为电线线膨胀系数，E为电线弹性系数，t_m、σ_m、γ_m分别为架线时气温、水平应力、电线比载，t、σ_i、γ_i分别为计算不平衡张力时气温、水平应力、电线比载，Δt_e为架线时考虑初伸长降低的等效温度；

由于档距相邻档出现了不平衡张力差，导致悬垂串发生了倾斜，假设悬垂串为均匀荷载，则第i+1档档内应力σ_i+1与档距增量Δl_i关系式如下：

式中：σ_i、σ_i+1为第i档、i+1档档内电线水平应力，δ_i为第i基直线杆塔上悬垂串挂线点偏距，δ_i＝Δl₁+Δl₂+…+Δl_i，λ_i、G_i分别为第i基直线杆塔悬垂串串长、荷载，h_i、h_i+1是第i档、i+1档高差，m，β_i、β_i+1为第i档、i+1档高差角，l_i、l_i+1是第i档档距；

一个独立耐张段内，各档档距增量之和应为零，即：

2)将总档距增量δ_i与第一档假设初始应力σ₁函数关系设为

δ_i＝f(σ₁)，

获取上述导线参数、各档数据、气象条件；

3)根据弦截法对应力进行求解，首先设定初始应力的两个端点值σ₁、σ₂作为计算应力的区间[σ₁、σ₂]，其中σ₁是区间最小值，按经验值设定；σ₂是区间最大值，设为导线最大张力；

4)根据上述关系式验证公式f(σ₁)f(σ₂)＜0，确定所求应力在设定的初始应力[σ₁,σ₂]区间内；

5)通过设定的初始应力σ₁、σ₂的值，用弦截法计算应力σ₃作为端点值，进一步缩小所求应力的范围；