基础课堂架空输电线路悬挂点弧垂最大档距中央任意点等应力计算应用

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1.前言

前面我们介绍应力时每次我们都介绍为弧垂最低点的应力,那我们线路上任意一点的应力是多少呢,任意一点的垂向应力是多少呢(水平应力就是我们最点的应力,小编不再阐述)?平时我们在设计或运行时,经常需要计算绝缘子串的机械强度是都满足导线的张力,这张力就是悬挂挂点的相应气象条件的张力,我们计算出悬挂点应力就能知道就能知道张力(应力X截面)。其实还有我们在计算杆塔的挂板倾角也与我们计算的应力有关,下面小编就对任意一点,弧垂最低点、档距中央、最大弧垂点的的应力(此应力不是我们的水平应力)、悬挂点应力等进行简单介绍。

2.档内应力计算

2.1 悬链线计算方法

2.1.1 任意一点

已知架空线的水平应力σ0时,任一点的应力计算入下:

式中:

L  —— 该档的档距,m

h  —— 该档的高差,大号侧(前侧)高为正,反之为负,m

a  —— 导、地线最低点至小号侧悬挂点的水平距离,m

x  —— 计算点距离小号侧的水平距离,m

γ  —— 计算气象条件下比载,MPa/m

σ0   —— 计算气象条件下弧垂最低的应力,MPa

θ   ——导、地线上任意一点切线与水平方向的夹角,°

σx  —— 任意一点的应力,MPa

2.1.2 弧垂最低点

在弧垂最低点,x=a,故最低点应力为σ0,与前面我们说的应力一致,不在阐述计算(通过最低允许应力,控制气象条件、状态方程求得)。

2.1.3 档距中央

在档距中央时,x=L/2,则

2.1.4 最大弧垂

在最大弧垂处,x=a+σ0  arcsh(h/L) /r,则

2.1.5 任意两点应力关系

档内架空线上任意两点的应力差等于该两点间的高度差与比载之乘积。档内相对高度越高,该点架空线的应力就越大。在同一档内,最大应力发生在较高悬挂点处。

2.2 斜抛物线计算方法

2.2.1 任意一点

已知架空线的水平应力σ0时,任一点的应力计算入下:

式中:

β   —— 高差角,°

以上我们阐述的任意一点的应力不是最点点水平应力,最点点水平应力方向是水平的,任意一点的应力方向是该点的切线方向,下同不在阐述。

2.2.2 弧垂最低点

在弧垂最低点,x=a,故最低点应力为σ0,与前面我们说的应力一致,不在阐述计算(通过最低允许应力,控制气象条件、状态方程求得)。

2.2.3 档距中央

在档距中央时,x=L/2,则

2.2.4 最大弧垂

在最大弧垂处,x=L/2,则

2.2.5 任意两点应力关系

档内架空线上任意两点的应力差等于该两点间的高度差与比载之乘积。档内相对高度越高,该点架空线的应力就越大。在同一档内,最大应力发生在较高悬挂点处。

式中:

h1、h1  ——当内任意两点的最大号侧的高差,大号侧(前侧)高为正,反之为负,m

3.1 悬链线计算方法

3.1.1 悬挂点应力

导、地线大小号侧悬挂点应力可以通过任意一点应力公式计算,既点距离小号侧的距离分别为x=0、x=L时的应力,计算方法如下:

3.1.2 悬挂点倾斜角

以上求出的应力方向是悬挂点切线的方向的应力,在计算时我们通常将该应力该分解为水平应力(水平应力就是弧垂最低点应力,不在阐述)与垂向应力,切线方向的应力与水平方向应力的夹角叫导、地线的倾斜角,一般用字母θ表示,倾斜角的正切既为该点的导、地线的斜率。倾斜角是我们考虑线夹、校验导线与塔电气间隙等的重要参数,也是我们计算塔横担挂板倾角的取值的计算依据(与此值邻近取5的倍数)。 其计算公式如下:

低悬挂点处架空线的倾斜角θ可正可负,为正值表示该点架空线向上倾斜(上扬),为负值表示向下倾斜。高悬点处的倾斜角θ则始终为正值。

3.1.3 悬挂点垂向应力

上面我们已阐述悬挂点切线的方向的应力可分解为水平应力与垂向应力,根据前面计算的倾斜角可以得悬挂点处的垂向应力计算方法如下:

悬挂点的垂向应力正值时,说明该悬点承受下压力,同时说明架空线的弧垂最低点位于档内;悬挂点的垂向应力负值时,说明该悬挂点承受上拔力,架空线的弧垂最低点落在档距之外;悬挂点的垂向应力等于0时,说明悬挂点处正好是架空线的最低点,架空线不承受垂向力的作用。

高悬点的垂向应力总为正值,所以高悬点总是承受下压力。悬挂点处架空线的垂向应力也可根据其比载与该悬点至弧垂最低点间线长的乘积来求得。

3.2 斜抛物线计算方法

3.2.1 悬挂点应力

与悬链线计算方法一样,导、地线大小号侧悬挂点应力可以通过任意一点应力公式计算,既点距离小号侧的距离分别为x=0、x=L时的应力,计算方法如下:

THE END
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