谈架空线路弧垂观测及多档连续紧线的施工计算

谈架空线路弧垂观测及多档连续紧线的施工计算

摘要：输配电网络涉及面广、影响面大，是重要的公用基础设施，它直接关系到工农业生产、市政建设及广大人民生活等安全可靠供电的需要。如何正确确定架空线的松紧程度，使其在运行中任何气象条件下的应力都不超过最大使用应力，且满足耐振条件，使导线任何点对地面、水面和被跨越物之间的距离符合设计要求，保证运行的安全尤为关键。本文从实际工作出发，浅谈架空线路弧垂观测及多档连续紧线的施工计算。

关键词：架空线路;弧垂;观测;施工;计算

导线和避雷线的架设安装，是在不同气温下进行的。施工紧线时需要用事前做好的安装曲线，查出各种施工气温（无冰无风）下的弧垂，以确定架空线的松紧程度，使其在运行中任何气象条件下的应力都不超过最大使用应力，且满足耐振条件，使导线任何点对地面、水面和被跨越物之间的距离符合设计要求，保证运行的安全。弧垂观测表应有计算人、校核人及审定人签字生效。

1观测档的选择

弧垂观测档的选择应符合下列规定：

（1）紧线段在5档及以下时靠近中间选择一档；

（2）紧线段在6-12档时靠近两端各选一档；

（3）紧线段在12档以上时靠近两端及中间各选择一档；

（4）观测档宜选择档距较大和悬挂点高差较小及接近代表档距的线档；

（5）弧垂观测档的数量可以根据现场条件适当增加，但不得减少。

（6）观测档位置应分布比较均匀，相邻观测档间距不宜超过4个线档。

（7）观测档应具有代表性。如连续倾斜档的高处和低处，较高悬挂点的前后两侧，相邻紧线段的结合处，重要跨越物附近的线档应设观测档。

（8）宜选择对邻近线档监测范围较大的塔号作测站。不宜先邻近转角塔的线档作观测档。

2弧垂的计算

1）以耐张段作为紧线段的观测档弧垂计算

（1）观测档的导（地）线悬挂点等高，且弧垂较小（即政党张力）时，依据导（地）线应力曲线图计算弧垂。导（地）线应力曲线为σ=f（ldb），因此应根据观测档所在耐张段的代表档距ldb查不同温度下（一般是每变化5O有一条曲线）的紧线应力σdb，然后按下式计算观测档的弧垂

（2-1）

式中 f----观测档的弧垂,mg1----导（地）线的自重比载，N/（m.mm2）

l----观测档的档距,mσdb---观测档所在耐张段的代表应力,N/ mm2

（2）依据导（地）线百米档距弧垂曲线计算观测档弧垂。首先查出观测档所在耐张段的代表档距在不同气温条件下的百米档距弧垂f100，然后按下式计算观测档弧垂

（2-2）

式中f100----观测档所在耐张段代表档距的百米档距弧垂，m。

观测档的悬挂点等高，但弧垂偏大，即f/l≥5%时，应按下式计算观测档的弧垂

（2-3） 式中f2----悬挂点等高，但f/l＞5%时的观测档距，m

f----观测档的弧垂，按式（2-1）或式（2-2）计算，m

观测档的悬挂点不等高，且高差角φ≥10O时，应按下式修正观测档弧垂

（2-4）式中f3----悬挂点不等高时的观测档弧垂，m

2）孤立档的弧垂计算

在一般情况下，仍以式（2-1）或式（2-2）进行弧垂计算，只是式中的l等于ldb。以孤立档为紧线段紧线时，通常挂线端已联好耐张绝缘子及金具串，考虑这一影响，观测档弧垂应按下式计算

（2-5）其中（2-6）

式中 fg----孤立档的观测弧垂修正值,mλ----耐张绝缘子串的长度，m

l-----孤立档的档距，mgo----耐张绝缘子串的自重比载，N/（m.mm2）

Gn----每相单侧导线耐张绝缘子串的重力，N

n-----耐张绝缘子串所联架空线的根数S-架空线的截面积，mm2

挂完线后检查孤立档弧垂时，其弧垂为（两面三刀端已联好耐张绝缘子串及金具）

（2-7）式中Fg1----孤立档的验收弧垂，m

3 观测弧垂的异长法和等长法

1）异长法（异长样板法）

（1）基本关系

参见图3.1-1,在导线悬挂点B下方量

取一段距离b= BB`,过B`作导线的切

线 A`B`, A`点为切线和悬挂点A下垂

线的交点,设AA`=a。作两条辅助线,使

BB”∥A`B`, AA “∥A`B`, A”点在悬链

线的延长线上。根据斜弧垂的公式 可

知：

（3.1-1） (3.1-2)

由上面两式可以求出档距l:

(3.1-3)

导线的弧垂f(最大斜弧垂〉为:

(3.1-4)

或 (3.1-5)(3.1-6)

利用导线的斜抛物线方程,使切线A`B`的斜率和O点处导线悬链线的斜率相等,可以求得切点O到B点的距离l`OB为:

(3.1-7)(3.1-8)

导线的最大弧垂在档距中央.当a≠b时,也使a≠f,所以任意引的切线与导线的切点不在档距中央。

（2）异长法观测弧垂

在导线悬挂点下设置色彩鲜明的弧样板。先设一侧样板（使其与悬挂点的垂直距离固定），另一侧则为活动样板。目光从固定样板上沿看去，移动活动样板，直至视线A`B`和导线相切。量取距离a、b，即或由式（3.1-4算出弧垂f。在紧线时，由已知的f和固定样板距离b算出活动样板距离a。在两侧把样板固定，调整弧垂，当导线与视线相切时，弧垂即满足要求。

根据公式3.1-4的推导过程可知，距离a和b愈接近，则测量精度愈高。

当A`点和B`点之间不通视时，例如在O和B`之间有障碍物，可根据视线A`B`和障碍物的交点位置，把样板放在障碍物相应的高度上进行观测。

（3）弧垂f变动时一侧样板应移动的距离

施工紧线时，可能遇到这样的情况，即：根据施工紧线的温度确定了施工弧垂和距离a、b，但实际紧线时温度起了变化，因而施工弧垂值改变了△f。则活动样板的距离也要调整。调整的长度按下面的公式计算：

①使△a=2△f（3.1-9）

这是个近似方法，它是认为切点O

位于档距中央而导出的。这会带来误差。

②使 （3.1-10）

这个公式是认为弧垂变化后，切点O到导线悬挂点的距离l`OB、l`OA仍未改变，根据相似三角形变换导出的。

③

（3.1-11） 或

（3.1-12）

△aM为温度升高弧垂增加△f时,距离a的调正量。△aM则是温度降低弧垂减少△f时，

距离a的调整量。

这个公式是根据改变后的施工弧垂（f+△f）或（f-△f）代入3.1-6求得a`,再求出

△a=a`-a(或a-a`)演变而来的.

异长法的适用范围：此法应用于因地形、塔高等限制不能采用等长法的处所，更便于用来检查弧垂。

2）等长法〈平行四边形法、等长样板法)

（1）观测方法

如果使异长法中样板截距a=b=f，即变成等长样板法。

（2）弧垂变动时，一侧样板移动距离

当温度变化，弧垂变化△f时，一侧样板应移动的距离（图3.1-4）用下列方法求得；

①近似地取△a=2△f (3.1-17)

②按异长法，求出变动侧样板截距a，则：

（3.1-18）

或 (3.1-19)

式中 f----原来的弧垂,m

△f---因温度变化造成的弧垂改变量,m

当大气温度升高时,用式3.1-18>；温度降低时用式3.1-19

（3）适用范围

方法简单，如视线清晰可得到较高的测量精度。或在架线施工的弧垂观测中广泛使用。

4 观测弧垂的经纬仪测角法和平视法

1）测角法

分档端、档外和档内三种测法。

（1）档端测角法

档端测角法是把经纬仪架在导线悬挂点的正下方，使仪器的视角等于事前计算好的观察角θ，调整弧垂，使视线AB与导线相切，则导线的弧垂即为所要求的数值（图4.2-1）。

根据异长法的计算公式，可以推导出仪器的视角应满足下式：

(4.1-1)

式中θ――仪器视角，正值为仰角，负值为俯角；

h――悬挂点高差，在高悬点测量取负值，在低悬点测量取正值，m；

a――仪器和悬挂点的高程差，m；

f――设计弧垂，m；

l――档距，m。

在测定时，由于仪镜视角误差以及视线与导线切点偏离线条中心，都会带来测量误差。

（2）档外测角法

档外测角法示于图(4.2-2)

根据异长法，求出a、b，即可建立起弧垂f和视角θ1的关系。

由图可知:

由式4.2-1整理得:

(4.2-2)

式中符号见图4.2-2。h前面的正负号及θ的正负号见式4.1-1。

（3）档内测角法

和档外测角法相类似，仪器置于档距内的导线正下方，如图4.2-3所示

已知弧垂f和其它数据之后，视角θ2和弧垂f有下列关系；

（4.2-3）

止式整理,得:

(4.2-5)

式中h前面的正、负号,当在低悬挂点侧测量取正,高侧取负。θ角的正负见式4.2－1。

（4）测角法的适用范围

该法适用范围广，但测量项目多，且要求测量有较高的精度。通常用于不能应用等长法或异长样板法的处所。

测量时希望观测角尽是和线路的高差解接近。

2）平视法

平视法就是用水准仪来确定导线最低点的位置。

导线最低点到悬挂点的垂直距离，摘录如下：

选好测量点，使水准仪视线到悬挂点的垂直距离分别等于fj和f2。导线和视线相切时，弧垂即满足要求。

这个方法的特点是，有时需要进行较多的测量才能确定仪器的架设位置。一般用于线路经过山谷、导线悬挂点高差大、档距大其它办法不能测量的处所。

5 多档连紧施工计算

多档连紧施工，是把相连的几个耐张段当做一个耐张段，一起进行紧线。紧线时用几个耐张段的综合代表档距观测弧垂。

这样可以加快施工进度，但事先应该解决一些问题。由于各耐张段的代表档距互不相同，多档连紧后，使得导线的弧垂及各耐张段线长与设计要求不一样。在误差较大时应进行调整，在各耐张段量尺寸割线时考虑线长调整量。

1）观测弧垂计算

连紧的各耐张段按一个综合代表档距来计算。综合代表档距就是把各耐张段所有的档距长度和高差角代入式

所求得的代表档距。

在观测档测量弧垂时，观侧档弧垂fic应为：

（8-1）

式中 li----观测档档距,米;

Φi---观测档高差角

lrz----连紧段的综合代表档距, 米

---档距为综合代表档距时的弧垂，米；

σz----观测条件下以综合代表档距计算的导线应力，连紧段内各档距的应力均相等,公斤/毫米2；

g----观测条件下导线的比载,公斤/米.毫米2

当观测档高差hi≤li10%时，可用下式计算观测弧垂:

（8-2）

式中符号同前。

2）各耐张段线长调整:

任一耐张段i,其弧垂误差率大于0.05时,即应调整线长。

①如果第i个耐张段单独紧线,其参量为:

Lri----该耐张段的代表档距,

----该代表档距下的弧垂,

σr----观测弧垂时以该段代表档距计算的导线应力,

则改段的总线长为：

（8-4）

②多档连紧时,第i段的参量为：

lri----第i段代表档距

σz---安装条件下以综合代表档距计算的导线应力(各档应力均为此值),

则在连紧状态下第i个耐张段在代表档距下的弧垂fri*为:

在多档连紧状态下,第i耐张段的线长(∑L))i*比照式6.1-3为：

（8-5）

③第i个耐张段的线长调整量

由式8-4和式8-5，比照6.1-6的推导过程,把线长化成为零应力时的线长,当认为调整前后气温相同时,线长调整量△Li=（∑L）i0-（∑L）i*0为：

（8-6）

式中 ----第i个耐张段中各档斜档距的总长度,米；

fri----第i档单独紧线时,代表档距下导线的弧垂,米;

lri----第i档代表档距，米；

lrz----连紧段综合代表档距，米；

frz----连紧段综合代表档距下，导线的弧垂，米；

g、E----导线的比载、弹性系数。

△Li，是个代数量。当△Li >0时,该耐张段调整后的线长比连紧状态线第应当加长△Li,当△Li<0时,线长应比连紧状态减短|△Li|。

参考文献

1、《高压架空输电线路施工技术手册（架线工程部分）》水利电力出版社1977 2、《高压送电线路设计手册》 吉林人民出版社1976 3、《架空送电线路设计技术规程》 水利电力出版社1979 4、《高压架空送电线路机械计算》

水利电力出版社1984