[发明专利]低温微风振动下小档距应力放松系数计算方法

说明书

本发明涉及一种输电线路中相邻两塔之间小档距导线的设计方法，特别是一种低温微风振动下小档距应力放松系数计算方法，在年平均气温工况为控制工况时，以年平均气温基础上降低15℃、比设计极端最低气温大5℃～10℃的低温工况推算年平均气温时放松系数，即计算相对于规范为防振要求而设的25%破断应力限值的放松系数，同时控制导线弧垂差绝对值，使其在工程考虑的裕度范围内，这样，根据架空线小档距弧垂绝对值小于9m的特点，在不增加或者尽量少地增加杆塔高度的前提下，对小档距耐张段进行适当放松，以提高导线的自阻尼性能，防止小档距在较低温度由于微风振动而产生疲劳断股事故，确保电网安全可靠运行。

技术领域

本发明涉及一种输电线路中相邻两塔之间小档距导线的设计方法，特别是一种低温微风振动下小档距应力放松系数计算方法。

背景技术

架空线路中两塔之间的导线类似于琴弦，档距越小对外力越敏感、温度越低收缩越剧，其感受微风后产生的振动频率越高(类似于琴弦弹奏出的高音部分)，可能受到的疲劳损伤也就越大，我国北方(如内蒙古)地区已经出现过小档距低温微风振动导致导线外层铝线断股的事故，因此小档距(350m)、低温(≤5℃)下的微风振动问题特别值得重视。

为了解决上述问题，现有技术中通常采用降低年平均气温工况对应的允许应力(年平均运行应力)，从而降低上述小档距、低温振动工况下的应力水平，以提高导线自阻尼性能。然而过多地降低年平均运行应力可能会增大杆塔设计高度，从而引起工程施工量的增加以及施工成本的提高。

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减小杆塔设计高度的增加、避免导线铝线断股、确保电网安全可靠运行的低温微风振动下小档距应力放松系数计算方法。

本发明所述目的是通过以下途径来实现的：

低温微风振动下小档距应力放松系数计算方法，其要点在于，包括如下步骤：

1)根据架空线路获取设计对应杆塔之间的小档距L和导线铝钢截面比k_as，获取架空线路所在地区年平均气温值t_m，以年平均气温工况为控制工况；

2)以年平均气温减15°作为低温工况温度，分别计算低温工况悬链线C值及年平均气温工况悬链线C_av值：

其中，e—自然对数底数；

3)计算年平均气温工况对应的25％破断应力限值的放松系数k如下：

其中：RTS——导线计算拉断力，N；w——导线单位质量，kg/m；g——重力加速度；

4)计算根据放松系数k放松后、年平均气温工况的允许应力σ_m如下：

σ_m＝C_av×γ_m＝k×0.25×0.95×RTS/A

其中，γ_m——导线自重比载，N/(m.mm²)；A——导线截面积，mm²；

5)以所获得的允许应力σ_m作为导线应力状态方程初始控制工况下年平均气温工况对应的最大允许应力，并根据下方导线应力状态方程计算导线定位线温t＝40℃对应的应力σ：

其中，γ为t＝40℃定位线温工况下的导线比载；E为导线弹性系数；α为导线的线性膨胀系数；L_r为代表档距；

6)计算导线定位线温t＝40℃工况下的弧垂f如下：