一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法技术

本发明专利技术公开了一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，包括：利用架空线耐张段内各档在不同运行工况下的线长参数计算架空线在整个耐张段内不同运行工况下的综合线长参数；根据预先给定工况下的综合线长参数计算控制条件系数，并将最大控制条件系数对应的工况设定为控制工况；根据控制工况，利用非均布荷载的架空线力学统一状态方程计算待求各工况的应力；计算待求工况下非均布荷载架空线弧垂位置及各点弧垂。本发明专利技术实现孤立档、连续档的非均布荷载架空线应力弧垂精确计算，计算方法准确、可靠性高，具有很好的工程实用价值。

A calculation method of stress sag of overhead line with non-uniform load

【技术实现步骤摘要】
一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法
本专利技术涉及电力设计施工
，具体涉及一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法。
技术介绍
在500kV及以下电压等级的输电线路中，由于耐张绝缘子串串重较小、串长较短，通常可以忽略耐张串对架线弧垂误差的影响。随着特高压多分裂大截面导线的应用，耐张串吨位及串长增加，耐张串对杆塔定位高度及架线弧垂影响增大，以昌吉－古泉±1100kV特高压线路为例，耐张串对导线弧垂误差的影响可达3～6m，尤其是对“耐－直－耐”连续档的特高压线路，经典的孤立档、连续档计算方法均无法解决正确计算非均布荷载弧垂的架线难题，传统计算方法造成架空线对地安全距离不够，杆塔荷载超标的问题，给设计和施工带来相当大的困扰。如果两个耐张塔之间没有直线塔称为孤立档，两个耐张塔之间有直线塔称作连续档，两个耐张塔之间为耐张段，两个杆塔之间称为档。因此为了解决特高压线路大吨位耐张串线路的架线技术难题，急需一种能够解决连续档、孤立档大吨位耐张串非均布荷载影响下的架空线应力弧垂计算方法。
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，解决了目前非均布荷载架空线应力弧垂难以计算，造成架空线对地安全距离不够，杆塔荷载超标的影响问题。为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，其特征在于：包括：利用架空线耐张段内各档在不同运行工况下的线长参数计算架空线在整个耐张段内不同运行工况下的综合线长参数；根据预先给定工况下的综合线长参数计算控制条件系数，并将最大控制条件系数对应的工况设定为控制工况；根据控制工况，利用非均布荷载的架空线力学统一状态方程计算待求各工况的应力；计算待求工况下非均布荷载架空线弧垂位置及各点弧垂。前述的一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，其特征是：架空线耐张段内各档在不同运行工况下的线长参数，计算方法为：其中，耐张段内的档数为n，i为档数的计算变量，i＝1～n；ki为架空线耐张段内第i档在一种工况下的线长参数，m为架空线耐张段内第i档内非均布荷载的分段数，每档之间分段，j为分段数的计算变量，j＝1～m；βi为第i档两侧导线挂点的高差角；pi,j为第i档内第j段一种工况下的非均布荷载的综合荷载；为第i档第j段一种工况下非均布荷载的等效综合荷载；Qi,j为第i档第j段一种工况下非均布荷载处的剪力；E为架空线弹性模量；li'为第i档架空线的档距；A为架空线计算截面。前述的一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，其特征是：综合线长参数K，计算公式为：控制条件系数F按下式计算：K0为一种工况下的综合线长参数，σ0为一种工况下的架空线最大允许应力，t0为一种工况下的温度；a为架空线温度膨胀系数；E为架空线弹性模量；为整个耐张段的等效高差角余弦值，βr为整个耐张段的等效高差角。前述的一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，其特征是：根据控制工况，利用非均布荷载的架空线力学统一状态方程计算待求各工况的应力，具体为：非均布荷载的架空线力学统一状态方程为：其中，σ为待求解工况的架空线应力，t为待求解工况对应的温度，K为待求解工况的综合线长参数。前述的一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，其特征是：所述计算待求工况下非均布荷载架空线弧垂位置及各点弧垂，具体为：最大弧垂位置为发生在最大弯矩xw处，剪力为零的位置Qxw＝0，Qxw表示最大弯矩xw处的剪力；最低点弧垂位置位于垂直受力为零的位置xm，该位置剪力为Qxm＝A·σ·tgβi。根据剪力Qxw、Qxm分别求解最大弧垂以及最低点弧垂所处的位置xw、xm；待求工况下非均布荷载架空线任意点的弧垂fx为：其中，Qx为非均布荷载在耐张段档内位置x处的剪力。前述的一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，其特征是：所述运行工况包括最低气温、平均气温、覆冰、大风、安装和高温。前述的一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，其特征是：所述预先给定工况包括最低气温、平均气温、覆冰、大风。一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行前述的方法中的任一方法。一种计算设备，其特征在于：包括，一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行前述的方法中的任一方法的指令。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术通过计算整个耐张段内不同工况下的非均布荷载架空线的综合线长参数以及建立涵盖孤立档、连续档的架空线力学的统一状态方程，实现孤立档、连续档的非均布荷载架空线应力弧垂精确计算，计算方法准确、可靠性高，具有很好的工程实用价值。本专利技术尤其适用于仅含两个端档的“耐－直－耐”耐张段形式的特高压线路架线、竣工弧垂计算。附图说明图1是本专利技术实施例中的一种架空线应力弧垂计算方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，包括步骤：步骤一，计算架空线耐张段内各档在不同运行工况下的线长参数；所述运行工况包括最低气温、平均气温、覆冰、大风、安装和高温等；上述工况为电力设计施工领域常用的运行工况。步骤二，利用不同运行工况下的线长参数计算架空线在整个耐张段内不同运行工况下的综合线长参数；根据最低气温、平均气温、覆冰和大风工况下的所述综合线长参数计算控制条件系数，并将最大控制条件系数对应的工况设定为控制工况；步骤三，根据控制工况，利用非均布荷载的架空线力学统一状态方程计算其它各工况的应力；步骤四，根据不同工况的应力，计算不同工况非均布荷载架空线弧垂位置及各点弧垂。步骤一中，计算架空线耐张段内各档在不同运行工况下的线长参数，具体过程为：考虑耐张串构成的非均布荷载的影响，计算架空线耐张段内每一档在不同工况下的线长参数ki，每一档在不同工况下的线长参数均采用下式计算：其中，耐张段内的档数为n，i为档数的计算变量，i＝1～n；ki为架空线耐张段内第i档在一种工况下的线长参数，m为架空线耐张段内第i档内非均布荷载的分段数，每档之间分段，耐张串为一段，架空线为一段；j为分段数的计算变量，j＝1～m；βi为第i档两侧导线挂点的高差角；pi,j为第i档内第j段一种工况下的非均布荷载的综合荷载；为第i档第j段一种工况下非均布荷载的等效综合荷载；Qi,j为第i档第j段一种工况下非均布荷载处的剪力；E为架空线弹性模量；li'为第i档架空线的档距；A为架空线计算截面。步骤二中，利用架空线耐张段内各档在不同运行工况下的线长参数ki计算整个耐张段内不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，其特征在于：包括：/n利用架空线耐张段内各档在不同运行工况下的线长参数计算架空线在整个耐张段内不同运行工况下的综合线长参数；根据预先给定工况下的综合线长参数计算控制条件系数，并将最大控制条件系数对应的工况设定为控制工况；/n根据控制工况，利用非均布荷载的架空线力学统一状态方程计算待求各工况的应力；/n计算待求工况下非均布荷载架空线弧垂位置及各点弧垂。/n

【技术特征摘要】
1.一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，其特征在于：包括：
利用架空线耐张段内各档在不同运行工况下的线长参数计算架空线在整个耐张段内不同运行工况下的综合线长参数；根据预先给定工况下的综合线长参数计算控制条件系数，并将最大控制条件系数对应的工况设定为控制工况；
根据控制工况，利用非均布荷载的架空线力学统一状态方程计算待求各工况的应力；
计算待求工况下非均布荷载架空线弧垂位置及各点弧垂。


2.根据权利要求1所述的一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，其特征是：架空线耐张段内各档在不同运行工况下的线长参数，计算方法为：



其中，耐张段内的档数为n，i为档数的计算变量，i＝1～n；ki为架空线耐张段内第i档在一种工况下的线长参数，m为架空线耐张段内第i档内非均布荷载的分段数，每档之间分段，j为分段数的计算变量，j＝1～m；βi为第i档两侧导线挂点的高差角；pi,j为第i档内第j段一种工况下的非均布荷载的综合荷载；为第i档第j段一种工况下非均布荷载的等效综合荷载；Qi,j为第i档第j段一种工况下非均布荷载处的剪力；E为架空线弹性模量；l′i为第i档架空线的档距；A为架空线计算截面。


3.根据权利要求2所述的一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，其特征是：综合线长参数K，计算公式为：



控制条件系数F按下式计算：



K0为一种工况下的综合线长参数，σ0为一种工况下的架空线最大允许应力，t0为一种工况下的温度；a为架空线温度膨胀系数；E为架空线弹性模量；为整个耐张段的等效高差角余弦值，βr为整个耐张段的等效高差角。


4.根据权利要求3所述的一种非均布荷载架空线应力...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞永，贾振宏，赵新宇，尹恒，姚成，赵晶，赵纪倩，马军，苏玮，
申请(专利权)人：中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32