[发明专利]考虑档距及高差变化时的跳线应力弧垂设计方法

说明书

本发明涉及一种架空线路中转角塔运行时的弧垂计算方法，特别是一种考虑档距及高差变化时的跳线应力弧垂设计方法，其要点在于，计算档距、高差变化后中间状态的带有一次项的跳线应力状态方程系数b、c、d，并解方程求得中间状态应力，设中间状态应力为已知工况，根据固定档距的跳线应力状态方程求解有风（或有冰或风冰组合）工况下的跳线应力，再根据弧垂公式求得跳线弧垂。本发明的优点在于：充分考虑实际运行时档距及高差的变化状态，即结合了运行时档距及高差的变化状态，又有效降低了计算难度、提高了设计精度，有利于提升线路运行安全性。

技术领域

本发明涉及一种架空线路中转角塔运行时的弧垂计算方法，特别是一种考虑档距及高差变化时的跳线应力弧垂设计方法。

背景技术

架空线路设计中，转角塔设计需要计算跳线串及跳线的风偏角及应力弧垂。在实际运行中，跳线串会在风速作用下由小摇摆角到大摇摆角，而在此过程中，跳线串两侧的跳线小档距和高差不断发生变化，导致跳线张力和弧垂无法准确估计，计算难度大，对转角塔线路设计精度产生较大影响，从而进一步影响到线路运行的安全性。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种有效降低计算难度、提高设计精度、提升线路运行安全性的考虑档距及高差变化时的跳线应力弧垂设计方法。

本发明所述目的是通过以下途径来实现的：

考虑档距及高差变化时的跳线应力弧垂设计方法，其要点在于，包括如下步骤：

1)以安装气温t₁为计算温度、且无风状态的工况为初始状态，此时跳线串的跳线档距为L₁、跳线高差为h₁、自重比载为γ₁，计算初始状态下的跳线应力σ₁如下：

其中：k₁——弧垂k值系数，1/m；L_c0——高差为0时的跳线线长，m；sinh——双曲正弦函数；l_oa——跳线弧垂最低点距离跳线高侧悬挂点的水平距离，m；

2)以运行气温t₂为计算温度、且无风状态的工况为中间状态，此时因工况变化后跳线串的跳线档距为L₂、跳线高差为h₂、自重比载为γ₁，计算跳线应力状态方程系数b、c、d如下：

式中：α——跳线温度膨胀系数，1/℃，E——弹性系数，MPa，θ₁、θ₂——档距变化前后跳线档的高差角，弧度rad；m——跳线档的原始线长，m；e——自然对数底数；

3)将上述获得的状态方程系数b、c、d代入下式，并求解中间状态下的跳线应力σ₂：

4)以运行气温t₂为计算温度、且有风或有冰或有风冰组合的状态的工况为最终状态，此时有风或有冰或有风冰组合的工况的综合比载为γ，重新计算跳线应力状态方程系数b′、c′、d′如下：

其中，L_r——气温t₂下的跳线代表档距；

将上述获得的状态方程系数b′、c′、d′代入下式，并求解最终状态下的跳线应力σ₃：

5)根据最终状态下的跳线应力σ₃计算跳线档的弧垂如下：

综上所述，本发明的要点和技术效果如下：