[发明专利]一种架空输电线路分裂导线扭转刚度的计算方法

摘要

本发明公开了一种架空输电线路分裂导线扭转刚度的计算方法。首先分析分裂导线扭转运动所引起的子导线长度变化，根据输电线路线形公式以及导线材料性质推导了子导线在扭转时的实际水平张力计算公式；然后对扭矩作用下的四分裂导线进行力学分析，分析过程中利用分裂导线由间隔棒分割成多个次档距的特点，先对次档距进行受力分析，最后在扭矩作用处得到一个力矩平衡方程，进而得到了四分裂导线扭转刚度的计算公式。最后总结出了任意分裂数的分裂导线扭转刚度的一般计算公式。本发明对于不同的分裂数、档距长度等参数的分裂导线，采用本发明的方法计算分裂导线的扭转刚度均有较高的计算精度，证明了本发明的有效性和适应性。

主权项

1.一种架空输电线路分裂导线扭转刚度的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)计算分裂导线扭转时的实际水平张力：分裂导线扭转时，不仅分裂导线整体有扭转振动，由于间隔棒握持，单根导线也有相应扭转，而导线一般为钢芯铝绞线，它是由各层线股绕芯线扭绞而成，故当导线扭转时，导线轴向长度将会变化，设变化量为ΔL，认为该变形为弹性变形，则水平张力将由初始值T_o变为T，T与T₀有如下关系：T=T0+EAΔLL]]>式中，T₀为导线初始水平张力(N)；E为导线的综合弹性模量(N/mm²)；A为导线横截面积(mm²)；L为扭转前导线的线长；根据斜抛物线方法可得到扭转前导线的线长L为：L=lcosβ+W2l3cosβ24T02]]>式中W为导线单位长度重量(N/m)；l为线路档距(m)；β为高差角(°)；T₀为导线初始水平张力(N)；在扭转角较小时，可忽略分裂导线整体扭转引起的线长变化，只考虑因张力变化造成的线长变化，得到新的线长：L′≈lcosβ+W2l3cosβ24T2]]>又有   ΔL＝L-L′联立上述四式可得到T=(W2l2EAcos2β+Wlcosβ(WlEAcosβ)2+4EAT0(24T02+W2l2cos2β))48T02+2W2l2cos2β]]>式中W为导线单位长度重量(N/m)；l为线路档距(m)；β为高差角(°)；T₀为导线初始水平张力(N)；E为导线的综合弹性模量(N/mm²)；A为导线横截面积(mm²)；上式即为分裂导线初始扭转时刻子导线的实际水平张力计算公式，在扭转角较小时，认为扭转时的导线水平张力将保持T不变；2)对扭矩作用下的四分裂导线取一个档距进行力学分析，分析过程中利用分裂导线由间隔棒分割成多个次档距的特点，先对次档距进行受力分析，特别考虑了线路弧垂和线路两端高差的影响，最后在扭矩作用处得到一个力矩平衡方程：式中：n为子导线数；l为档距(m)；z为扭矩作用的位置，扭矩作用点距后端杆塔的距离(m)；T为导线扭转时的实际水平张力(N)，由第一步得到；d为分裂圆直径(m)；s为子导线单位长度扭转刚度(Nm²/rad)；k为次档距数目；θ为扭矩作用出的扭转角；β为高差角；为间隔棒的初始角位置，对四分裂导线一般为45度；进而得到了四分裂导线扭转刚度的计算公式：同理可以得到其他不同分裂数的扭转刚度计算公式，最后总结出了任意分裂数的分裂导线扭转刚度的一般计算公式：Se=2nsklcosβ+nTd2l4z(l-z)U]]>式中：n为子导线数；l为档距(m)；T为导线扭转时的实际水平张力(N)，由第一步得到；d为分裂圆直径(m)；s为子导线单位长度扭转刚度(Nm²/rad)；k为次档距数目；β为高差角；U为权重项，对四分裂导线，对二分裂导线，U＝1；对三分裂导线，为三分裂间隔棒的初始角位置，取锐角；六分裂导线和八分裂导线分别按照正六边形和正八边形排列，从受力角度出发可将六分裂导线等效为一个四分裂导线和一个二分裂导线，将八分裂导线等效为两个四分裂导线，按之前的推导，其扭转刚度是通过叠加采用上述一般计算公式求出。