CN102751667A - 一种特强钢芯软铝导线弧垂控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供了一种特强钢芯软铝导线弧垂控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1）按式（2）进行相应温度范围内各个温度点值时张力值计算；2）接着按式（3）进行对应张力值时弧垂计算；3）以温度点为横坐标，弧垂值为纵坐标，绘制导线弧垂-温升基准值曲线，得到工程设计所需要的导线运行温度70℃对应的弧垂值，用于控制线路对地距离和导线允许温度90℃对应的弧垂值，用于控制线路交跨距离。本发明使档距在150m至500m长的导线，不做弧垂特性试验，也可以知道弧垂-温升变化关系。

Description

一种特强钢芯软铝导线弧垂控制方法

技术领域

本发明涉及一种特强钢芯软铝导线弧垂控制方法，也是输电线路特强钢铝绞的设计和施工方法，属于电力能源输电线路技术领域。

背景技术

目前，我国智能电网建设已上升至国家战略层面，国家电网公司上上下下开展低碳技术、高效节能技术，国家电网公司在“十二五”期间将加大电网建设力度，着重应用节能减耗导线，特强钢芯软铝导线是首选推广的节能导线之一，也是目前输电线路低弧增容导线理想产品，它与普通导线比较，具有增容和节能优点。因此，推广应用特高强度钢芯软铝导线，不仅是线路增容升级的效益，更有“节能减排”的积极意义。从特强钢芯软铝导线弧垂特性试验显示，在导线15℃至150℃内，弧垂-温升曲线是一条有二个拐点的一条曲线，并且目前试验室只能做试样导线加热区长度60m，阻尼墩间距（档距）50m。在测试前，将导线张力施加到25﹪RTS，然后接通电源升压加热，记录导线温度点、相应弧垂增量和导线张力，然后绘制弧垂-温升曲线。但是目前输电线路档距均在150m至500m，实际档距长度的导线弧垂特性目前还不能用试验方法来获取弧垂-温升曲线，鉴于此，本发明提供了一种理论计算弧垂-温升曲线，档距在150m至500m长的导线，不做弧垂特性试验，也可以知道弧垂-温升变化关系。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种特强钢芯软铝导线弧垂控制方法，是输电线路装设导线的弧垂计算方法。本发明通过选取试验导线，通过试验得出特强钢芯软铝导线的弧垂-温升试验曲线，同时记录导线温度点、相应弧垂增量和导线张力关联值。然后经过数学模型计算也得出导线温度点、相应弧垂增量和导线张力关联值，同时绘制弧垂-温升计算曲线，计算得到的弧垂-温升曲线叫弧垂-温升基准值曲线；比较两种曲线，找出弧垂-温升试验曲线与基准值曲线的等值关系后，用等值关量可以把试验曲线与通过数学模型计算曲线互相替代，把数学模型计算直接用在工程设计，使档距在150m至500m长的导线，不做弧垂特性试验，也可以知道弧垂-温升变化关系。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种特强钢芯软铝导线弧垂控制方法，包括如下步骤：1）按式（2）进行有效温度范围内，各个温度点时张力值计算； $T_C-\frac{w^2{L_C}^2\mathrm{SE}}{{24T}_C^2}=T_0-\frac{w^2{L_C}^2\mathrm{SE}}{{24T}_0^2}-\mathrm{\α}(t_c-t_0)\mathrm{ES}----\left(2\right);$ 其中w为导线单位长度重量（N/m）、Lc为档距（m）、S为导线面积（mm²）、E为弹性模量（MPa）、α为线膨胀系数（1/℃）；t₀为平温（取15℃）、T₀为平温张力（N）、t_C为有效温度范围内的各个点值（℃）；w、S、E、α均为导线出厂时的特性参数，t₀为15℃，T₀为25﹪RTS（N）；

2）接着按式（3）进行对应张力值时弧垂计算；

$f_C=\frac{{\mathrm{wLc}}^2}{{8T}_C}---\left(3\right),$ 其中w为导线单位长度重量（N/m）、Lc为理论档距平均值（m）、Tc分别为步骤2）计算得到的相应温度范围内各个温度点值时张力值（N）；

3）以温度点为横坐标，弧垂值为纵坐标，绘制导线弧垂-温升基准值曲线，得到工程设计所需要的导线运行温度70℃对应的弧垂值，用于控制线路对地距离和导线允许温度90℃对应的弧垂值，用于控制线路交跨距离。

所述的步骤2）中有效温度范围为0-150℃。

所述的步骤1）中档距采用150m至500m。

所述的步骤2）中有效温度范围为0-150℃。

本发明的有意效果为：本发明通过选取试验导线，通过试验得出特强钢芯软铝导线的弧垂-温升试验曲线，同时记录导线温度点、相应弧垂增量和导线张力关联值。然后经过数学模型计算也得出导线温度点、相应弧垂增量和导线张力关联值，同时绘制弧垂-温升计算曲线，计算得到的弧垂-温升曲线叫弧垂-温升基准值曲线；比较两种曲线，找出弧垂-温升试验曲线与基准值曲线的等值关系后，把同弧垂温度差（不论导线长度）应用于150m至500m档距长的导线，然后采用倒置方法，找出150m至500m档距长的导线弧垂-温升特性曲线关键点。通过等值关量可以把试验曲线与通过数学模型计算曲线互相替代，把数学模型计算直接用在工程设计，使档距在150m至500m长的导线，不做弧垂特性试验，也可以知道弧垂-温升变化关系。

附图说明

图1是本发明特强钢芯软铝导线弧垂基准值与试验轨迹曲线比较图。

具体实施方式

实施例1

本实施例采用导线为强钢芯软铝导线新产品，导线样品加热区长度60m，阻尼墩间距（档距）50m，在上海电缆研究所做导线弧垂特性试验，试验曲线如图1中2号线所示。

特强钢芯软铝导线特性参数弹性模量E=69500Mpa，线膨胀系数α=19.5×10^-61/℃，导线单位长度重量w=14.6119N/m，导线面积S=449.16mm²，导线15℃时的张力Tc=26.75kN。

按式（1）计算弧垂-温升试验理论档距L_i，

$L_i=\sqrt{\frac{{8T}_i{f}_i}{w}}---\left(1\right)$

其中Li为理论档距（m）、Ti为导线试验张力（N）、fi为导线试验弧垂（m）、w为导线单位长度重量（N/m）；然后取Li的理论档距平均值为（m）=54.24。计算结果见表1；

Lc用Li的理论档距平均值为（m）=54.24，按式（2）进行有效温度范围内，各个温度点时张力值计算； $T_C-\frac{w^2{L_C}^2\mathrm{SE}}{{24T}_C^2}=T_0-\frac{w^2{L_C}^2\mathrm{SE}}{{24T}_0^2}-\mathrm{\α}(t_c-15)\mathrm{ES}----\left(2\right);$ 其中w为导线单位长度重量（N/m）、Lc为54.24（m）、S为导线面积（mm²）、E为弹性模量（MPa）、α为线膨胀系数（1/℃）；T₀为平温张力（N）、t_C为有效温度范围内的各个点值（℃）；w、S、E、α均为导线出厂时的特性参数，T₀为25﹪RTS N；所述的步骤2）中有效温度范围为0-150℃。

接着按式（3）进行对应张力值的弧垂计算；

$f_C=\frac{{\mathrm{wLc}}^2}{{8T}_C}---\left(3\right),$ 其中w为导线单位长度重量（N/m）、Lc为理论档距平均值（m）、Tc分别为步骤2）计算得到的相应温度范围内各个温度点值时张力值（N）。

以温度点为横坐标，弧垂值为纵坐标，绘制导线弧垂-温升基准值曲线，如图1中1号线所示。工程设计时，通常以此曲线温度70℃对应的弧垂值，用于控制线路对地距离（国标GB50545）和通常以此曲线温度90℃对应的弧垂值，用于控制线路交叉距离（国标GB50545）。

从图1中的2条曲线可知：试验轨迹曲线2号线上任一点温度的弧垂值，对应弧垂基准值曲线1号线上同一弧垂值的相应温度，此时温度差值为同弧垂温度差。导线弧垂-温升基准值曲线上导线运行温度70℃的弧垂值对应试验轨迹曲线2号线上导线运行温度110℃弧垂值，如3号线所示，同弧垂温度差40℃。导线弧垂-温升基准值曲线上允许温度90℃的弧垂值对应试验轨迹曲线2号线上导线允许温度150℃弧垂值，如4号线所示，同弧垂温度差60℃。由此可见，导线弧垂-温升基准值曲线上导线运行温度70℃和导线允许温度90℃所对应的弧垂值肯定符合设计要求。

将本发明的弧垂-温升基准值曲线应用到沥汇-展望220kV双回输电线路工程，全长15.232km，48基铁塔，档距在150m至500m之间，不需要做导线长度150m-500m的弧垂-温升试验，而且以目前的实验方法也无法完成150m-500m的弧垂-温升试验，只进行计算档距150m-500m的弧垂-温升基准值曲线（每间隔20m做一条弧垂-温升基准值曲线），曲线上面的70℃作为导线运行温度及弧垂对应值，用于控制线路对地距离，90℃作为导线允许温度及弧垂对应值，用于控制线路交跨距离。

表1

Claims (3)

1.一种特强钢芯软铝导线弧垂控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1）按式（2）进行有效温度范围内，各个温度点时张力值计算； $T_C-\frac{w^2{L_C}^2\mathrm{SE}}{{24T}_C^2}=T_0-\frac{w^2{L_C}^2\mathrm{SE}}{{24T}_0^2}-\mathrm{\α}(t_c-t_0)\mathrm{ES}----\left(2\right);$ 其中w为导线单位长度重量（N/m）、Lc为档距（m）、S为导线面积（mm²）、E为弹性模量（MPa）、α为线膨胀系数（1/℃）；t₀为平温（取15℃）、T₀为平温张力（N）、t_C为有效温度范围内的各个点值（℃）；w、S、E、α均为导线出厂时的特性参数，t₀为15℃，T₀为25﹪RTS（N）；

2）接着按式（3）进行对应张力值时弧垂计算；

$f_C=\frac{{\mathrm{wLc}}^2}{{8T}_C}---\left(3\right),$ 其中w为导线单位长度重量（N/m）、Lc为理论档距平均值（m）、Tc分别为步骤2）计算得到的相应温度范围内各个温度点值时张力值（N）；

3）以温度点为横坐标，弧垂值为纵坐标，绘制导线弧垂-温升基准值曲线，得到工程设计所需要的导线运行温度70℃对应的弧垂值，用于控制线路对地距离和导线允许温度90℃对应的弧垂值，用于控制线路交跨距离。

2.如权利要求1所述的一种特强钢芯软铝导线弧垂控制方法，其特征在于：所述的步骤2）中有效温度范围为0-150℃。

3.如权利要求1所述的一种特强钢芯软铝导线弧垂控制方法，其特征在于：所述的步骤1）中档距采用150m至500m。