【正文】 (325)——臨界檔距；——架空線許用應(yīng)力；——j狀態(tài)的溫度；——j狀態(tài)的比載；E——導(dǎo)線彈性系數(shù)；——導(dǎo)線線性溫度膨脹系數(shù)?，F(xiàn)將已知條件及參數(shù)列于表38，將待求條件及已知參數(shù)列于表39。令 其導(dǎo)數(shù)為則牛頓迭代式為給出迭代初值，算出、利用上式迭代求出，反復(fù)進行下去，直至為止。由狀態(tài)方程式及上面的公式求出A、B值。 第三步：由上方法求出相應(yīng)檔距下的相應(yīng)的應(yīng)力迭代求出應(yīng)力進而求出應(yīng)力。導(dǎo)線應(yīng)力和弧垂計算表見附表31（導(dǎo)線LGJ300/40應(yīng)力弧垂曲線數(shù)據(jù)表） 導(dǎo)線應(yīng)力弧垂曲線的繪制以檔距為橫坐標(biāo)，應(yīng)力和弧垂作為縱坐標(biāo)，以附表31的數(shù)據(jù)為依據(jù)，繪制應(yīng)力弧垂曲線見附圖31所示。這就需要先將各種施工氣溫（無冰無風(fēng)）下的弧垂繪制成相應(yīng)的曲線，以備施工時查用。一般從最高施工氣溫至最低施工氣溫每隔5℃（10℃）繪制一條弧垂曲線，為了使用方便，提高繪圖精度，對不同的檔距，可用其應(yīng)力均繪制成百米檔距弧垂。這里取應(yīng)力公式可化簡為：用牛頓法解應(yīng)力方程求出。 計算過程： 第一步：以控制氣象條件為第一狀態(tài)，以待求條件的狀態(tài)為第二狀態(tài)。 第二步：由迭代方程，以給出的初值迭代出所求的應(yīng)力。由得出相應(yīng)的弧垂。4 地線應(yīng)力弧垂計算及曲線繪制 （1）確定工程所采用的氣象條件；（2）依據(jù)選用的架空線規(guī)格，查取有關(guān)參數(shù)和機械物理性能；（3）計算各種氣象條件下的比載；（4）選定架空線各種氣象條件下的許用應(yīng)力（包括年均運行應(yīng)力的許用值）；（5）計算臨界檔距值，并判定有效臨界檔距和控制氣象條件；（6）判定最大弧垂出現(xiàn)的氣象條件；（7）以控制條件為已知狀態(tài)，利用狀態(tài)方程式計算不同檔距、各種氣象條件下架空線的應(yīng)力和弧垂值；（8）按一定比例繪制出應(yīng)力弧垂曲線。（3）判斷有效臨界檔距，確定控制條件 將各臨界檔距值填入有效臨界檔距判別表45：表4－5 有效臨界檔距判別表可能的控制條件a（最低氣溫）b（年均氣溫）c（最大風(fēng)速）d（最厚覆冰）臨界檔距（m） 由表可判定出:最厚覆冰為控制條件采用臨界溫度判定法：以覆冰無風(fēng)為第一狀態(tài)，臨界溫度為第二狀態(tài)，列出狀態(tài)方程式 (41)解上式得到臨界溫度的計算式為： (42)對于的求解：以架空線最厚覆冰時的狀態(tài)為已知條件，求，其中＝5，比載為檔距取則狀態(tài)方程式為帶入數(shù)據(jù)求得：則℃可見＝℃＝40℃，故最大弧垂發(fā)生在覆冰無風(fēng)氣象條件．架空輸電線路的應(yīng)力弧垂曲線，表示了各種氣象條件下應(yīng)力（弧垂）與檔距之間的函數(shù)關(guān)系。避雷線GJ50數(shù)據(jù)， E=181423MPa/m，=℃表46 已知條件及參數(shù)已知條件最厚覆冰控制區(qū)間 參數(shù)0～無窮tm(℃)5bm(mm)10vm(m/s)10rm(10－3MPa/m)σm(MPa)表47 待求條件及已知參數(shù) 待求條件參數(shù)最高氣溫最低氣溫年均氣溫外過有風(fēng)外過無風(fēng)內(nèi)過電壓安裝有風(fēng)最大風(fēng)速t(℃)+4020+10+15+15+10105b(mm)00000000v(m/s)000100151025γ (10－3MPa/m)應(yīng)力弧垂的計算公式為： 令應(yīng)力公式可化簡為：用牛頓法解應(yīng)力方程求出。 計算過程： 第一步：以控制氣象條件為第一狀態(tài)，以待求條件的狀態(tài)為第二狀態(tài)。 第二步：由迭代方程，以給出的初值迭代出所求的應(yīng)力。由得出相應(yīng)的弧垂。 地線安裝曲線的繪制為了確保架空線在運行中任何氣象條件下的應(yīng)力都不超過許用應(yīng)力，又保證對地面、水面和被跨越物的安全距離，架線時應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的氣象控制不同的弧垂。安裝曲線以檔距為橫坐標(biāo),弧垂為縱坐標(biāo)。即觀測檔距的弧垂可由下式進行換算應(yīng)力弧垂的計算公式為： 令為考慮避雷線初伸長后所降溫度。令其導(dǎo)數(shù)為則牛頓迭代式為給出迭代初值，算出、利用上式迭代求出，反復(fù)進行下去，直至為止。由狀態(tài)方程式及上面的公式求出A、B值。 第三步：由上方法求出相應(yīng)檔距下的相應(yīng)的應(yīng)力迭代求出應(yīng)力進而求出應(yīng)力。避雷線在各個檔距和相應(yīng)控制條件下的安裝應(yīng)力和弧垂數(shù)據(jù)見附表42（避雷線GJX35安裝應(yīng)力弧垂曲線數(shù)據(jù)表），按照表中數(shù)據(jù)繪制出安裝曲線見附圖42所示，安裝曲線以檔距為橫坐標(biāo)，弧垂作為縱坐標(biāo)，從最高施工氣溫到最低施工氣溫每隔5℃繪制一條弧垂曲線。查規(guī)程知Ⅲ級污穢區(qū)的爬電比距為,而本線路選用的XWP70型絕緣子的爬電距離取h=。h—— 單個絕緣子的爬電距離，cm。由①②可知懸垂串采用單聯(lián)方式即可。需要采用單串懸垂絕緣子和雙串耐張絕緣子才能滿足要求。地線懸垂金具串組裝零件和地線楔型耐張金具串組裝零件分別見表53和表54。使用螺栓型耐張線夾時跳線連接示意圖見圖55。6 桿塔的定位 塔型選擇 本段定位即在已經(jīng)選好的線路路徑上，測繪出平斷面圖并配置桿塔的位置。檔距配置時要最大限度地利用桿塔強度，相鄰檔檔距大小不宜相差太大，以免增加不平衡張力，另外應(yīng)盡量避免出現(xiàn)孤立檔。同時線路屬平丘區(qū)，考慮到防雷要求，電壓等級，經(jīng)濟性，因此選用220kVSJ1鼓型耐張桿塔和220kVSZ1直線桿塔。大跨越取23m。坐標(biāo)原點選取在弧垂最低點時，架空線的懸鏈線方程《架空輸電線路設(shè)計》為： （62）令,則該式可簡化為 （63）式中 ——導(dǎo)線最大弧垂時的比載，；——導(dǎo)線最大弧垂時的應(yīng)力，；k ——弧垂模板K值。由于各耐張段的代表檔距不同，導(dǎo)線最大弧垂時的應(yīng)力和控制氣象條件不同，對應(yīng)的K值也不同。在本段線路最大弧垂是發(fā)生在最高溫氣象條件下，則可以選取一系列不同的代表檔距，然后在應(yīng)力弧垂特性曲線中找到最高溫下相應(yīng)檔距的應(yīng)力值，計算出對應(yīng)檔距的模板K值，具體計算數(shù)值如表55所示，K值曲線見圖56弧垂模版K值曲線。（2） 用選好的最大弧垂模板和已知的定位高度,先自左向右排干定位，自耐張桿塔進行排位，如圖所示。再向右平移模板，使模板曲線經(jīng)過D點，并和地面相切，再在模板曲線上找出E點，使EF等于E點所用桿塔的定位高度,此時E點即為第二基直線桿塔的位置，依次排完整個耐張段。根據(jù)左右向排位情況，綜合確定桿塔位置。如果相符，則模板選的恰當(dāng)，該耐張段桿塔位置即排妥。（4） 排完一個耐張段以后，再排下一個耐張段，直至排完全線路的桿塔。桿塔的位置也從圖中可以確定。43′一個轉(zhuǎn)角塔，兩個耐張段，根據(jù)弧垂曲線模版排桿如下：第一檔耐張段： 第二檔耐張段： 模板k值的校驗取第1耐張段為例，估算代表檔距為400m左右，初選K=, 由此做出弧垂模板，用此模板進行排桿定位，由于本段線路無轉(zhuǎn)角，具體排出的桿位桿距為： 計算實際代表檔距： 高差可從圖中測出 即實際代表檔距為：在K值曲線中查出所對應(yīng)的則 其誤差符合要求，故本次排桿符合要求。第二耐張段，估算代表檔距為425m左右，初選K= X105, 由此做出弧垂模板，用此模板進行排桿定位，由于本段線路無轉(zhuǎn)角，具體排出的桿位桿距為： 高差可從圖中測出 計算出實際代表檔距為在K值曲線中查出所對應(yīng)的則 其誤差符合要求，故本次排桿符合要求。其水平檔距的計算公式采用 其垂直檔距的計算公式采用 高差可直接從平斷面圖上量得?，F(xiàn)選取五種對鐵塔較為關(guān)鍵的荷載組合：1． 正常運行情況Ⅰ（最大設(shè)計風(fēng)速、無冰、未斷線）2． 正常運行情況Ⅱ（覆冰、有相應(yīng)風(fēng)速）3． 斷導(dǎo)線情況Ⅰ、Ⅱ：斷一根導(dǎo)線、無風(fēng)、無冰 4． 避雷線張力差驗算:無風(fēng)、無冰在本段線路中第九基塔對應(yīng)的垂直檔距最大，為441m,水平檔距取434m驗算，先驗算其受荷重，如能承受其荷載，其他桿塔也能相應(yīng)滿足承載能力。8桿塔定位結(jié)果校驗 在初步排定桿塔的位置后，需對線路各部分的設(shè)計條件進行檢查和校驗，以保證今后線路運行的安全。（2）垂直檔距校驗根據(jù)弧垂曲線模板在平斷面圖上作出排桿，可以確定本線路中的最大垂直檔距是：。從中可看出實際垂直檔距小于設(shè)計允許值，即桿塔符合要求。（4）不平衡張力校驗直線型桿塔在兩側(cè)檔距相差很大，高差亦較大時風(fēng)荷載或覆冰不均會產(chǎn)生較大的不平衡張力，要效驗。本線路的代表檔距跟別為367m,381m，相差不大，也不用驗算不平衡張力。在桿塔選定以后，桿塔上的線間距是一定的。導(dǎo)線的水平線距 （81）式中 λ——垂直絕緣子串的長度，m；U——線路額定電壓，kV；——桿塔線距所允許的最大弧垂，m。而實際最大檔距為441m，故滿足要求。（1）最大允許搖擺角在內(nèi)過電壓、外過電壓、標(biāo)稱工作電壓下以及帶點上人檢修時，輸電線路的帶點部分與桿塔構(gòu)件之間應(yīng)保持一定的電氣間距，其最小間距要符合規(guī)定。根據(jù)桿塔頭部結(jié)構(gòu)尺寸和外過電壓、內(nèi)過電壓、標(biāo)稱工作電壓及帶電檢修時的允許空氣間隙，作出電氣間隙圓得到相應(yīng)運行情況下的最大允許搖擺角。為安全起見，并考慮計算時聯(lián)板寬度對風(fēng)偏角的影響，裕度取最大值，絕緣子及金具長度λ=2527mm，按照下表（表71）繪制出鐵塔的最大允許搖擺角。（2）計算懸垂串的搖擺角時，通常視懸垂串為均布赫在德剛性直棒。對絕緣子上懸掛點列力矩的平衡方程式: （84）所以 （85）式中 γγ4——分別為導(dǎo)線的自重比載和風(fēng)壓比載； Lh、lv——分別為水平檔距和垂直檔距；PJ——絕緣子串風(fēng)壓，；GJ——絕緣子串自重。查看桿塔定位表得出最大搖擺角出現(xiàn)在G10號桿塔上，其水平檔距=353m,垂直檔距 =286m.。（3） 懸垂絕緣子串搖擺角臨界曲線由作圖求得搖擺角允許的最大值，則也就得到校驗氣象條件下的垂直檔距和水平檔距。這就需要將內(nèi)過電壓、外過電壓、工作電壓、上人檢修等校驗氣象條件下的垂直檔距l(xiāng)v，用最大弧垂時的垂直檔距l(xiāng)vm表示出來。代表檔距為lr=381m時：運行電壓時=外過電壓時 =內(nèi)過電壓時 =帶電作業(yè)時 =圖71 搖擺角臨界曲線代表檔距不同，臨界曲線也不同若定位圖上某基桿塔的垂直檔距和水平檔距落在臨界曲線以上，說明搖擺角在允許值范圍內(nèi)，其他耐張段各桿塔的搖擺角校驗方法與此相同，可知其他耐張段也在安全范圍內(nèi)。工程定位中，通常將最低氣溫作為校驗直線桿塔上拔的氣象條件。上拔的臨界條件是lv=0，則有： （86）式中 lh——水平檔距； σm、σ——分別為最大弧垂時和最低氣溫時的架空線應(yīng)力； γm、γ——分別為最大弧垂時和最低氣溫時的架空線比載代表檔距為lr=381m時：導(dǎo)線：地線：代表檔距為lr=367m時：導(dǎo)線：地線：圖72 上拔臨界直線繪制出直線桿塔的上拔臨界曲線如圖72所示，從圖中可以看出該段直線桿塔實際垂直檔距和水平檔距的交點落在臨界曲線上方，所以此段桿塔安全。高懸掛點處的架空線應(yīng)力最大，必須控制該應(yīng)力在規(guī)程允許范圍內(nèi)。 代表檔距l(xiāng)r=381m=sh()繪制出懸掛點應(yīng)力臨界曲線如圖73所示，從圖中可以看出該段桿塔實際定位檔距和懸掛點高差均落在臨界曲線下方，懸掛點應(yīng)力未超過許用值。 圖73 懸掛點應(yīng)力臨界曲線在垂直檔距較大的地方，架空線在懸垂線夾出口處的懸垂角（傾斜角）可能會超過線夾的允許值，致使附加彎曲應(yīng)力增大，架空線在線夾處受到損壞。對于一般船體能自由轉(zhuǎn)動的懸垂線夾，其臨界條件為2[θ]=θ1+θ2，故有： （88）該式可進一步簡化為：式中 ——懸垂線夾的允許懸垂角，取 ； ——分別為架空線最大弧垂時的應(yīng)力和比載； ——分別為被驗桿塔兩側(cè)的單側(cè)垂直檔距，即懸掛點距兩側(cè)弧垂最低點間的水平距離當(dāng)代表檔距l(xiāng)r=381m時：導(dǎo)線 地線 圖74 懸垂角臨界曲線繪制出懸垂角臨界曲線如圖74所示，從圖中可以看出該段鐵塔兩側(cè)的垂直檔距的交點都位于懸垂角臨界曲線下方，故安全。在平地線路中，垂直檔距與水平檔距相差較小，由于設(shè)計桿塔時已考慮到絕緣子串的機械強度，因此