浅谈配电线路中电杆根部弯矩的选取

发表时间:2021/4/27   来源:《基层建设》2020年第34期   作者:郑茂顺
[导读] 摘要:众所周知,10kV及以下配电线路中电杆根部弯矩的选取是配电线路设计中的重点。
        江苏省阜宁县板湖镇郑朱村五组  江苏盐城市  224400
        摘要:众所周知,10kV及以下配电线路中电杆根部弯矩的选取是配电线路设计中的重点。许多设计过配电线路的朋友在需要验算电杆根部弯矩时,面对其中的档距的选取问题,各种工况下风速的选取问题,覆冰厚度问题,荷载计算问题……总是难以理清、不知如何下手。本文结合现行规范及手册理一理电杆根部弯矩计算的思路,希望对感兴趣的读者进行电杆根部弯矩的选取和校验时有所帮助。
        关键词:配电线路;根部弯矩;荷载计算
        引言
        随着我国配电网的建发展并推进配电网标准化建设,配电线路占据着重要的影响作用。因此,进行配电线路电杆根部弯矩的选取和校验有助于提高配电网设计的经济性和可靠性,为配电线路的建设工作有序进行夯实了良好的基础保障。
        1.配电线路中档距的选取
        电力线路设计中的档距有水平档距、垂直档距、代表档距等。我们需要了解各个档距的含义,选取正确的档距数值。
        当计算电杆构件所承载的导线风(横向)荷载时,应选取电杆的水平档距进行计算;当计算电杆构件所承载的导线垂直荷载时,应选取电杆的垂直档距进行计算(其荷载一般为导线、地线、绝缘子、金具等自重和冰重以及杆塔本身的重量)。
        对于一个耐张段之间(两基相邻耐张电杆之间)具有很多支柱(或悬垂)绝缘子的直线电杆的连续档中,各档导线是按同一个水平应力值架设的。但当外部气象(风速、温度、覆冰厚度等)发生改变的时候,因为每一档的导线悬挂点高度及线长可能不一样,使绝缘子串产生微偏后结果则又使各档应力趋于基本相同的某一数值上。对于这个应力,我们把称之为耐张段内的代表应力。所以电线的应力及张力计算通常采用代表档距的数值来求取。
        2.气象条件的选取
        配电线路设计进行电杆根部弯矩校验时,通常选取覆冰工况及大风工况进行计算。
        配电线路的最大设计风速值可根据相关电力规程规范查得,应采用离地面10m高处,10年一遇10min平均最大值。当没有资料可以查询的时
        配电线路设计采用导线的覆冰厚度根据相关电力规程规范可知应该按照地区已有线路运行经验来确定,并且导线覆冰厚度宜取5mm的倍数(如取5mm、10mm、15mm等值)。
        本文以江苏地区为例,最大风速选取 ,覆冰厚度选取10mm,并以此气象条件设计导线应力弧垂表。
        3.荷载计算
        为使读者易于理解荷载计算问题,现以下图典型配电线路情况对分支杆所需根部弯矩进行计算。其中分支杆所在主干线为10kV单回JKLYJ-10/240导线,无低压线同杆架设,主干线每档线路档距均为55米;现在要在垂直主干线方向支接1回JKLYJ-10/150导线,主干线横担距离杆顶0.15米,支接的线路横担距离主干线横担0.6米,支接的线路每档的档距均为50米。设计最大风速为 。JKLYJ-10/240导线的直径为26.4mm,JKLYJ-10/150导线的直径为22.6mm,导线截面为167.42mm2,导线应力弧垂表如下图所示。
        我们知道电杆根部弯矩是由导线风荷载和导线张力引起的水平力共同决定,计算时既要考虑覆冰气象条件又要考虑大风气象条件下导线的综合受力。
        根据相关电力规程规范可知主干线的风荷载为风向与线路垂直情况下的导线风荷载标准值,应按下式计算:
        故本文按照规范要求,分支杆的荷载应按大风以及覆冰两种工况分别进行计算。分析模型可以发现当风向与JKLYJ-10/240垂直往下时其电杆受力最大,所以只需校验这种情形下电杆的根部强度能否满足要求。
        其中大风工况:
        主干线风荷载:WX=0.85×1.1×0.0264×55×(252 /1600)=0.53kN
        主干线风荷载引起的弯矩:0.53×3×(15-1.5-0.15)=21.227kN•m
        分支线张力:20.802×167.42/1000=3.483kN
        分支线张力引起的弯矩:3.483×3×(15-1.5-0.15-0.6)=133.225kN•m
        ∑最大风=(10.41+21.227+133.225)×1.15=189.591kN•m(不计入金具、绝缘子的风压,电杆的附加弯矩系数取1.15)
        同理可得∑覆冰=(1.67+6.008+160.918)×1.15=193.88kN•m
        综上所述,分支杆根部弯矩选取时大于193.88kN•m即可
        结束语
        总之,由于配电线路项目发展,配电线路中电杆的选取不仅会影响工程的造价,而且更关乎配电线路运行的安全可靠。因此我们配电线路设计人员掌握根部弯矩的计算方法,合理的选取导线安全系数,在减小电杆根部弯矩的同时,满足配电线路的可靠运行。
        参考文献:
        [1]邵天晓.架空送电线路的电线力学计算[M].2版北京:中国电力出版社,2003:221-229.
        [2]国家电力公司东北电力设计院.电力工程高压送电线路设计手册[M].北京:中国电力出版社,2002:183-185.
        [3]GB50061-2010,66kV及以下架空电力线路设计规范[S].北京:中国计划出版社,2010:18-19.
        [4]DL/T-5220-2005,10kV及以下架空配电线路设计技术规程[S].北京:中国电力出版社,2005:7.
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