鮑星輝

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司建設(shè)管理中心，遼寧 沈陽 110005）

間隙型導(dǎo)線張力和弧垂的計(jì)算方法

鮑星輝

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司建設(shè)管理中心，遼寧 沈陽 110005）

利用間隙導(dǎo)線鋼芯與鋁線間可以產(chǎn)生相對滑動(dòng)的特性，在架設(shè)導(dǎo)線時(shí)，全部張力由鋼芯承擔(dān)，鋁線不承受張力。由于鋼芯線膨脹系數(shù)遠(yuǎn)小于鋁線，因此，在同等溫升下導(dǎo)線的弧垂遠(yuǎn)小于普通鋼芯鋁絞線，達(dá)到低弧垂的效果。間隙導(dǎo)線張力計(jì)算方法與鋼芯鋁絞線不同，推導(dǎo)出的計(jì)算公式，可在工程計(jì)算中應(yīng)用。

間隙導(dǎo)線；張力；弧垂；計(jì)算

間隙型導(dǎo)線是一種特殊導(dǎo)線，加工時(shí)鋼芯和鋁絞線之間有微量間隙，鋼芯與鋁絞線間可以產(chǎn)生相對滑動(dòng)。由于導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)與普通鋼芯鋁絞線不同，計(jì)算間隙型導(dǎo)線張力和弧垂的方法與常規(guī)鋼芯鋁絞線不同。在引進(jìn)這種導(dǎo)線時(shí)，均由國外廠商提供工程需要的張力和弧垂。近年，國內(nèi)已有很多廠家可以生產(chǎn)這種特殊導(dǎo)線，但廠家提供的張力和弧垂多有不同，有些存在明顯的謬誤，有必要統(tǒng)一計(jì)算方法，為工程應(yīng)用間隙型導(dǎo)線提供理論依據(jù)。

1 公式的推導(dǎo)

1.1 鋼芯鋁絞線特性

導(dǎo)線綜合線膨脹系數(shù)［1］：

式中 Es——鋼芯彈性模量，N／mm2；

Ea——鋁線彈性模量，N／mm；

Aa——鋁線截面積，mm2；

As——鋼芯截面積，mm2；

αa——鋁線線膨脹系數(shù)，1／℃；

αs——鋼芯線膨脹系數(shù)，1／℃。導(dǎo)線綜合彈性模量［1-2］：

1.2 間隙型導(dǎo)線特性

間隙型導(dǎo)線截面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 間隙型導(dǎo)線截面結(jié)構(gòu)

由圖1可以看出，鋼芯與鋁線之間存在微量間隙，在間隙中充入潤滑脂，可以保證鋼芯與鋁導(dǎo)體間產(chǎn)生相對滑動(dòng)。

利用間隙型導(dǎo)線鋼芯與鋁線間可產(chǎn)生相對滑動(dòng)的特性，在架設(shè)導(dǎo)線時(shí)，全部張力由鋼芯承擔(dān)，鋁線不承受張力。此時(shí)，式（1）中Ea＝0，αa＝0，式（1）變?yōu)?/p>

當(dāng)導(dǎo)線溫度增加時(shí)，鋁線受熱膨脹，由于鋁線與鋼芯間存在間隙，使導(dǎo)線沿著鋼芯產(chǎn)生軸向形變，變形量只覆著在鋼芯上，即導(dǎo)線張力全部由鋼芯承載，導(dǎo)線整體變形僅是鋼芯隨溫度變化產(chǎn)生的伸縮量，由于鋼芯線膨脹系數(shù)遠(yuǎn)小于鋁線，因此，在同等溫升下，導(dǎo)線的弧垂遠(yuǎn)小于普通鋼芯鋁絞線，達(dá)到了低弧垂的效果。

1.3 間隙型導(dǎo)線的計(jì)算公式

低于架線時(shí)溫度，導(dǎo)線張力由鋼芯與鋁線共同承擔(dān)。高于架線時(shí)溫度，導(dǎo)線張力僅由鋼芯承擔(dān)。導(dǎo)線架線時(shí)溫度，我們稱之為過渡點(diǎn)溫度（tc）。

鋼芯鋁絞線張力計(jì)算狀態(tài)方程［3-4］為

式中 pk、p——分別為已知和待求條件下導(dǎo)線自重荷載，N／m；

Tk、T——分別為已知和待求條件下導(dǎo)線張力，N；

tk、t——分別為已知和待求條件下導(dǎo)線溫度，℃；

l——導(dǎo)線檔距，m；

A——導(dǎo)線計(jì)算截面積，mm2；

E——導(dǎo)線綜合彈性系數(shù)，N／mm2；

α——導(dǎo)線的綜合線膨脹系數(shù)，1／℃。

導(dǎo)線溫度t高于過渡點(diǎn)溫度tc時(shí)，鋁線完全松弛，全部張力由鋼芯承擔(dān)，鋁線所承受的張力為0。此時(shí)，將式（3）、式（4）代入式（5），將pk、Tk、tk及計(jì)算條件下導(dǎo)線的自重荷載p、過渡點(diǎn)溫度tc和過渡點(diǎn)張力Tc代入式（5）得：

利用式（6）即可計(jì)算出間隙型導(dǎo)線在高于架線溫度時(shí)導(dǎo)線的張力和弧垂。

2 間隙型導(dǎo)線張力和弧垂的計(jì)算步驟

a.求出最低氣溫、年平均氣溫、最大風(fēng)速和覆冰4種控制條件下導(dǎo)線的臨界檔距［5］。臨界檔距的計(jì)算與鋼芯鋁絞線相同。

b.以臨界檔距求得的控制條件作為已知條件（pk、Tk、tk），用式（5）求某一檔距在架線溫度（即過渡點(diǎn)溫度tc）時(shí)的導(dǎo)線張力（即過渡點(diǎn)張力Tc）。

c.導(dǎo)線溫度t低于過渡點(diǎn)溫度tc時(shí)，采用式（5）計(jì)算導(dǎo)線張力T。

d.導(dǎo)線溫度t高于過渡點(diǎn)溫度tc時(shí)，采用式（6）計(jì)算導(dǎo)線張力T。

e.使用式（5）或式（6）求得導(dǎo)線張力T后，檔距中央導(dǎo)線最大弧垂f［5］使用式（7）計(jì)算：

式中β為檔距兩側(cè)導(dǎo)線懸掛點(diǎn)高差角。

3 確保間隙型導(dǎo)線鋁線不承受張力的措施

間隙型導(dǎo)線架線施工的關(guān)鍵是緊線時(shí)，只拉鋼芯。緊線后，為除去殘留在鋁線的張力，在不給鋁線施加拉力的情況下，將導(dǎo)線放置12 h后，再壓接耐張線夾，安裝懸垂線夾，這樣才能保證間隙導(dǎo)線弧垂的特性，達(dá)到低弧垂效果。

［1］ 邵天曉.架空送電線路的電線力學(xué)計(jì)算［M］.北京：中國電力出版社，2003.

［2］ 于授章.材料力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，1983.

［3］ 東北電力設(shè)計(jì)院，電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：水利電力出版社，2003.

［4］ 孟遂民.架空輸電線路設(shè)計(jì)［M］.北京：中國電力出版社，2007.

［5］ 郭喜慶.架空送電線路設(shè)計(jì)原理［M］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1993.

The Calculation Methods of Gap-type Conductor Tension and Sag

BAO Xing?hui
（Construction Management Center of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110005，China）

By the slide property of the steel core and aluminum wire，in the erection of the wire，all the tension borne can be sus?tained by the steel core，meanwhile the aluminum wire does not bear any tension.Since the coefficient of steel linear expansion is much less than the aluminum wire，at the same temperature rise，the vertical arc is much smaller than ordinary wire ACSR to obtain a low sag.The calculation methods of the Gap?type conductor tension are different from the ACSR.This paper deduced a series of formulas which can be used in the engineering calculation of the gap?type conductor.

Gap?type conductor；Wire tension；Sag；Calculation

TM751

A

1004-7913（2015）06-0015-02

鮑星輝（1958—），男，學(xué)士，高級工程師，從事輸變電工程管理工作。

2015-03-10）