CN106290010B - 一种计算张力放线过程中导线蠕变量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计算张力放线过程中导线蠕变量的方法，适用于架空输电线路施工时整段导线蠕变量的计算。导线从张力轮牵引出来后即开始产生蠕变，整个放线过程中，处于不同位置的导线所经受的拉伸时间均不同，整段导线的蠕变量往往难以测量。本发明提出一种根据导线蠕变率方程、张力放线速度与放线时间，基于积分原理的整段导线蠕变量计算方法；准确计算导线在放线过程中的蠕变量，为后续工作的开展提供了一条可行的路径。本发明可用于特高压输电线路施工、架空传输线工程施工、测控技术与仪器等领域。

Description

一种计算张力放线过程中导线蠕变量的方法

技术领域

本发明涉及一种计算导线蠕变量的方法，特别是一种计算架空输电线路施工时张力放线过程中导线蠕变量的方法。

背景技术

架空输电线路导线在运行过程中由于张力的作用会产生蠕变，蠕变量与导线的张力和持续时间有关，导线张力越大、持续时间越长，导线的蠕变量越大。导线蠕变会引起导线长度增加，从而导致弧垂增大，进而影响输电质量与安全。国内外对架空输电导线运行过程中的蠕变伸长特性一直不间断进行研究，由于问题的复杂性，目前的主要手段依然是试验分析。架空输电导线的蠕变速率是多个因素影响的综合结果：外部因素包括导线张力与运行温度等环境因素；内部因素包括材料成分、金属结构与制作工艺等。导线自身的蠕变特性起着主导作用，是输电线路蠕变速率的决定因素。蠕变特性一般由试验获得的蠕变曲线表示，根据蠕变曲线才能正确预计线路的蠕变速率，保证输电线路的安全运行。蠕变曲线中共有三大变量：时间、张力、温度。目前输电线路架线施工均采用张力架线工艺，导线被从张力轮牵引(放线)出来后即开始产生蠕变，随着时间的增加，蠕变量越来越大，但蠕变量的增加速度越来越慢，在放线过程中整段导线的蠕变量往往难以测量，使得后续工作的开展变得困难。

发明内容

本发明提供一种计算张力放线过程中导线蠕变量的方法，解决现有技术中整段导线的蠕变量难以测量的问题。

本发明是这样实现的：

所述方法包括：

通过蠕变实验测定单位时间蠕变量的大小a、双对数坐标下蠕变率方程的斜率b；

测定张力放线速率v、张力放线时间T；

将a、b、v、T的测量值代入积分式

计算，得到导线蠕变量；其中a代表单位时间蠕变量的大小，b代表双对数坐标下蠕变率方程的斜率，t代表导线发生蠕变的持续时间，v代表张力放线速率，T代表张力放线时间。

所述蠕变实验测定单位时间蠕变量的大小a、双对数坐标下蠕变率方程的斜率b包括以下步骤：

设定实验温度为18-22℃；

根据导线的材料与截面，确定导线破断力RTS；

结合张力放线工序的特点，选定合适的百分数，乘以导线破断力RTS后得到实验张力，并保持恒定；

在一段时间内测量多组数据，包括蠕变时间t与蠕变率ε；

导线蠕变率ε是蠕变时间t的函数，由蠕变率方程ε＝a·t^b确定，其中ε代表单位时间内导线由于蠕变发生的伸长，t代表导线发生蠕变的持续时间，a代表单位时间蠕变量的大小，b代表双对数坐标下蠕变率方程的斜率，a、b的值通过导线蠕变实验确定；

采用回归分析的方法对测量数据进行拟合，求得a与b的值。

所述回归分析包括以下步骤：

对蠕变率方程两端取对数，得到对数蠕变方程lnε＝lna+blnt，其中lnε为蠕变率ε的对数值，lna为单位时间蠕变量的大小a的对数值，b为双对数坐标下蠕变率方程的斜率，lnt为蠕变时间t的对数值；

建立双对数坐标系，自变量取lnt，因变量取lnε；

计算测量数据蠕变时间t与蠕变率ε的对数值，并在双对数坐标系中表示出来；

采用最小二乘法对坐标系内数据进行拟合，求得lna与b的值，进而得到a与b的值。

所述实验张力作为张力放线过程中导线牵引力。

所述张力放线持续时间T与放线长度l相对应，张力放线速率v与放线时间T相乘得到放线长度l。

本发明只需测得蠕变率函数中的参数a、b，以及张力放线速度v与放线时间t，代入积分式计算即得到张力放线过程中整段导线的蠕变量，具有操作简单、数据准确等特点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

测量与计算导线蠕变量依据数学分析理论中的积分原理，步骤如下：

在拟测量导线的放线长度l上任取一段长度微元dl，且与蠕变率ε相乘，得到长度微元蠕变率εdl，其中蠕变率满足特定方程：ε＝a·t^b；

对张力放线时间t取时间微元dt；

将长度微元dl表示成张力放线速率v与放线时间微元dt的乘积vdt；

将长度微元蠕变率εdl表示为蠕变率ε、张力放线速率v与放线时间微元dt的乘积εvdt；

对长度微元蠕变率εvdt积分，积分下限为0时刻，积分上限为张力放线所需时间T，得到整段导线在放线过程中的蠕变量

特别的，张力放线持续时间T与放线长度l相对应，张力放线速率v与放线时间T相乘得到放线长度l。

蠕变率ε是蠕变时间t的函数，由蠕变率方程ε＝a·t^b确定。其中ε代表单位时间内导线由于蠕变发生的伸长，a代表单位时间蠕变量的大小，b代表双对数坐标下蠕变率方程的斜率，t代表导线发生蠕变的持续时间，a、b的值通过导线蠕变实验确定。

蠕变实验在恒定温度、恒定张力RTS条件下进行，通常放置在20℃的恒定温度下，正负误差不超过2℃。在一段时间内测量多组包括蠕变时间t与蠕变率ε的数据，并对蠕变率方程两端取对数，得到对数蠕变方程lnε＝lna+blnt，再利用回归分析中的最小二乘法拟合得到a与b的值。

实施例1：

本方法发明实施步骤如下：首先通过蠕变实验确定导线的蠕变特性。设定实验温度为20℃，正负误差不超过2℃；根据导线的材料与截面，查表确定导线破断力RTS；结合张力放线工序的特点，选定15％乘以导线破断力RTS后得到实验张力，并保持恒定。测量1000小时内导线的蠕变(变形)伸长，每隔2小时采样一组数据。根据材料力学规律，蠕变率ε是蠕变时间t的函数，由蠕变率方程ε＝a·t^b确定；其中ε代表单位时间内导线由于蠕变发生的伸长；a代表单位时间蠕变量的大小；b代表双对数坐标下蠕变率方程的斜率，表征蠕变随时间增加的快慢程度；t代表导线发生蠕变的持续时间；a、b的值通过导线蠕变实验确定。对蠕变率方程两端取对数，得到对数蠕变方程lnε＝lna+blnt，将蠕变持续时间t的对数lnt作为自变量，蠕变率ε的对数lnε作为因变量，建立双对数坐标系。对实验数据进行处理，得到蠕变持续时间t(1小时起开始统计)和蠕变率ε，在双对数坐标系中表示出来。随后依据线性回归分析中的最小二乘法，通过计算机软件拟合得到lna与b的值，进而求得单位时间蠕变量的大小a、双对数坐标下蠕变率方程的斜率b的值，得到蠕变率方程ε＝a·t^b。张力放线工序开始后，实验张力15％RTS作为导线牵引力；通过计量仪器测试张力放线速率v与张力放线时间T，将a、b、v、T的测量值代入积分式

得到整段导线在放线过程中的蠕变量。

实施例2：

本方法发明实施步骤如下：首先通过蠕变实验确定导线的蠕变特性。设定实验温度为20℃，正负误差不超过2℃；根据导线的材料与截面，查表确定导线破断力RTS；结合张力放线工序的特点，选定25％乘以导线破断力RTS后得到实验张力，并保持恒定。测量1500小时内导线的蠕变(变形)伸长，每隔3小时采样一组数据。根据材料力学规律，蠕变率ε是蠕变时间t的函数，由蠕变率方程ε＝a·t^b确定；其中ε代表单位时间内导线由于蠕变发生的伸长；a代表单位时间蠕变量的大小；b代表双对数坐标下蠕变率方程的斜率，表征蠕变随时间增加的快慢程度；t代表导线发生蠕变的持续时间；a、b的值通过导线蠕变实验确定。对蠕变率方程两端取对数，得到对数蠕变方程lnε＝lna+blnt，将蠕变持续时间t的对数lnt作为自变量，蠕变率ε的对数lnε作为因变量，建立双对数坐标系。对实验数据进行处理，得到蠕变持续时间t(1小时起开始统计)和蠕变率ε，在双对数坐标系中表示出来。随后依据线性回归分析中的最小二乘法，通过计算机软件拟合得到lna与b的值，进而求得单位时间蠕变量的大小a、双对数坐标下蠕变率方程的斜率b的值，得到蠕变率方程ε＝a·t^b。张力放线工序开始后，实验张力25％RTS作为导线牵引力；通过计量仪器测试张力放线速率v与张力放线时间T，将a、b、v、T的测量值代入积分式

得到整段导线在放线过程中的蠕变量。

本发明若将该计算值减去锚线工序至紧线工序之间的导线蠕变伸长量后即得到导线在整个设计寿命周期内的蠕变量，将蠕变量除以导线线膨胀系数α可计算出导线张拉后降温值。降温法用以提高导线的架设张力，用来补偿导线在整个寿命周期内的弧垂增量，使其达到工程指标的要求。本发明通过双对数坐标系将蠕变率方程的幂函数关系转化为对数函数的线性关系，化曲为直，简化了数据拟合过程。无须测量导线长度，只需测得蠕变率方程中的参数a、b，以及张力放线速度v与放线时间t，代入积分式即得到张力放线过程中整段导线的蠕变量，具有操作简单、数据准确等特点。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (1)

1.一种计算张力放线过程中导线蠕变量的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过蠕变实验测定单位时间蠕变量的大小a、双对数坐标下蠕变率方程的斜率b；

测定张力放线速率v、张力放线时间T；

将a、b、v、T的测量值代入积分式

计算，得到导线蠕变量；其中a代表单位时间蠕变量的大小，b代表双对数坐标下蠕变率方程的斜率，t为蠕变时间，代表导线发生蠕变的持续时间，v代表张力放线速率，T代表张力放线时间；

所述蠕变实验测定单位时间蠕变量的大小a、双对数坐标下蠕变率方程的斜率b包括以下步骤：

设定实验温度为18-22℃；

根据导线的材料与截面，确定导线破断力RTS；

结合张力放线工序的特点，选定合适的百分数，乘以导线破断力RTS后得到实验张力，并保持恒定；

在一段时间内测量多组数据，包括蠕变时间t与蠕变率ε；

导线蠕变率ε是蠕变时间t的函数，由蠕变率方程ε＝a·t^b确定，其中ε为蠕变率，代表单位时间内导线由于蠕变发生的伸长，t为蠕变时间，代表导线发生蠕变的持续时间，a代表单位时间蠕变量的大小，b代表双对数坐标下蠕变率方程的斜率，a、b的值通过导线蠕变实验确定；

采用回归分析的方法对测量数据进行拟合，求得a与b的值；

所述实验张力作为张力放线过程中导线牵引力；

所述张力放线时间T与放线长度l相对应，张力放线速率v与张力放线时间T相乘得到放线长度l；

所述回归分析包括以下步骤：对蠕变率方程两端取对数，得到对数蠕变率方程lnε＝lna+b ln t，其中lnε为蠕变率ε的对数值，lna为单位时间蠕变量的大小a的对数值，b为双对数坐标下蠕变率方程的斜率，lnt为蠕变时间t的对数值；

建立双对数坐标系，自变量取lnt，因变量取lnε；

计算测量数据蠕变时间t与蠕变率ε的对数值，并在双对数坐标系中表示出来；

采用最小二乘法对坐标系内数据进行拟合，求得lna与b的值，进而得到a与b的值。