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覆冰不平衡张力计算分析(1)

北极星电力网技术频道    作者:程思勇,薛志方   2011/3/24 11:32:20   

摘要:为计算输电线路不均匀覆冰后所产生的不平衡张力,并分析各种线路参数对其产生的影响以便为覆冰设计提供指导。根据耐张段内串偏移量及档距变化量建立非线性方程组,采用牛顿法求解输电线路不均匀覆冰所产生的不平衡张力并分析了线路各种参数对其产生的影响。大量计算表明:增大导地线安全系数能增大不平衡张力;增加悬垂串串长和减小高差能有效减小覆冰时的不平衡张力;档距分布不均将有利于减小不均匀覆冰时的不平衡张力;适当增加耐张段内的档距数,覆冰不平衡张力将得到明显改善。

关键词:输电线路;不平衡张力;线路参数;非线性方程组;档距

2008年南方地区的冰雪灾害天气使广西境内大量输电线路断线倒塔,据不完全统计,截止2008年2月21日,广西电网500 kV线路地线断线1处;10条220 kV线路发生倒塔断线,其中倒塔56基,杆塔受损13基,断线39处;16条110 kV线路发生倒塔断线,其中倒塔66基,杆塔受损34基,断线45处。产生倒塔断线的一个很重要的原因是线路不均匀覆冰时所产生的不平衡张力,这点在重覆冰线路的技术规程上得到了很好的体现。当导地线覆冰严重时,因线路档距或高差不等或各档荷载不均匀,会引起各档电线的水平张力不等从而使直线杆塔上出现不平衡张力。当其值较大时,会对杆塔造成破坏甚至引起更严重的事故。规程上虽然规定了不同冰区的覆冰不平衡张力的一般性取值,但由于地形、冰区分布的复杂性,有时必须对其进行具体的计算才能得到更为经济合理的不平衡张力取值[1-4]。另外,目前不平衡张力仅限于计算其值,而线路各种参数对其产生影响的分析较为少见。本文对各种线路参数对不平衡张力产生的影响进行了详细分析,以期为实际线路工程设计与分析提供参考依据。

1 计算方法

根据南方电网企业标准(Q/CSG 11502-2008),不均匀覆冰按-5 益,有不均匀冰、在10 m/s风速气象条件下计算。

本文采用的不平衡张力求解过程如下:

1)根据各档档距变化量Li与张力Ti之间的关

以上共3n个方程组,3n个未知数,可以用非线性方程组的数值解法进行求解。式中,n为耐张段内总的档数;Li为悬垂串处于中垂位置时第i档的档距,m;E为电线弹性系数,N/mm2;Ti为计算不均匀覆冰工况时第2档每根电线水平张力,N;Pi为计算不均匀覆冰工况时第2档每根单位荷载,N/m;驻Li为不均匀覆冰工况时第i档档距变化量,档距增加取正,m;A0为一根电线的截面,mm2;啄i为不均匀覆冰工况下第2基直线塔的电线悬挂点偏移距离,m;姿i为第i基直线塔悬垂串长度,m;Gsi为不均匀覆冰工况时第2基直线塔悬垂串重量,N。采用牛顿迭代法进行计算求解。牛顿法收敛较快,一般情况下,迭代10次左右即可得到满足精度要求的解。

来源:电网与清洁能源
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