[发明专利]一种考虑导线张力的风偏角计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风偏角计算方法，尤其是一种考虑导线张力的风偏角计算方法，属于输电杆塔设计技术领域。

背景技术

架空输电线路风偏是输电线路运行过程中的常见现象，风偏跳闸是造成电网运行故障较频繁的原因。绝缘子在强风作用下容易发生偏转，减小和输电杆塔的距离，当绝缘子和杆塔之间的距离小于安全距离时会发生风偏闪络现象影响输电线路的正常运行，因此在输电杆塔设计中的防风偏计算有必要考虑绝缘子串的风偏特性，预留出足够的安全距离。在以往的设计中，由于算法简单、原理清晰，通常使用刚性直棒法进行绝缘子串的风偏计算，而该方法只是简单考虑了作用于绝缘子串和输电线上的水平荷载和垂直荷载的影响，忽略了不同工况下输电线内部张力的变化对悬垂绝缘子风偏角的影响，而导线周围的气象条件以及导线风偏状态对其张力均有不用程度的影响，从而影响对绝缘子串风偏角的计算。此计算方法对于保证电网安全运行具有重要意义。

本发明在求解不同温度和导线风偏状态下的导线悬挂点张力的水平分量和垂直分量的基础上提出了一种风偏角计算方法，为输电杆塔设计中的防风偏设计计算提供了参考。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷或不足，本发明提出了一种考虑导线张力的风偏角计算方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种考虑导线应力变化的风偏角计算方法，包括以下步骤：

步骤1：已知温度t₁时的导线水平应力σ_01s，求解有风情况下温度t₂时的导线水平应力σ_02s：

其中：

其中，l_r1、l_r2为导线风偏角为η₁、η₂时连续档耐张段的代表档距，β_r为代表高差角；γ₁、γ₂分别为温度t₁、t₂时的架空导线比载；W_P1、W_P2分别为风速为v₁、v₂时的风荷载；ρ为空气密度，C_d为输电线在平均风压下的阻力系数，D为输电线直径；E为导线弹性系数，a为导线温度线膨胀系数，n为连续档的档数，l_io为第i段连续档的档距，β_io第i段连续档的高差角。

步骤2：计算风偏时所述导线A和B处的应力水平分量P_a、P_b和垂直分量V_a、V_b：

其中，W为所述导线单位长度作用荷载，W_p为风荷载，综合荷载风偏平面内的导线长度风偏平面内的档距风偏平面内的高差h′＝hcosα，l为无风时的档距，h为无风时的高差，导线风偏角导线水平张力和综合荷载的比值Hx’为导线风偏平面内最低点的导线张力。

步骤3：计算所述绝缘子串在悬挂点A和B处的风偏角θ_a和θ_b：

其中，G_p、G_v分别为悬挂点A和B处绝缘子串所受风荷载和自重；

所述悬挂点A和B处绝缘子串所受风荷载相同，均为G_p，其计算方法为：

其中，v为平均风速，A为单片绝缘子的受风面积。

所述步骤3中平均风速v为10分钟平均风速。

本发明的有益效果在于：

本发明考虑不同工况下导线应力变化，计算悬垂绝缘子串在不同温度和导线风偏状态下的风偏角，对于加强杆塔承载能力，保证电网安全运行具有重要意义。

附图说明

图1是本发明输电线在重力状态下的悬链曲线图；

图2是本发明输电线在重力状态和风偏状态下的平面关系图；

图3是本发明档距和高差示意图。

具体实施方式

实施例1：

一种考虑导线应力变化的风偏角计算方法，包括以下步骤：