CN110970832A - 一种大截面导线子导线蠕变的计算系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大截面导线子导线蠕变的计算系统及其控制方法，通过建立导线展放微元dx蠕变计算模型，确定子导线展放完毕的蠕变伸长量；根据所述子导线的蠕变伸长量可将其应用至控制子导线之间的弧垂差异；上述子导线蠕变计算系统新颖、简洁，并且能够控制子导线之间的弧垂，提高电力系统的安全性。

Description

一种大截面导线子导线蠕变的计算系统及其控制方法
【技术领域】
本发明属于输变电工程施工技术领域，尤其涉及一种大截面导线子导线蠕变的计算系统及其控制方法。
【背景技术】
当前随着特高压输电技术的逐步发展，多分裂大截面导线在架空输电线路中得到了广泛应用，且导线截面越来越大。由于分次展放方式可以使用相对较小、较少的牵张设备，越来越受到关注，因此，大截面导线分次展放逐渐成为行业内普遍接受的一种有效解决装备制约和维持现阶段施工成本不变的放线施工方法，具有良好的推广价值。
但由于大截面导线在分次展放中不可避免地存在子导线蠕变差异的特性，必将引起子导线间的驰度不平衡，由架空线线长和弧垂关系可知，线长的小量变化会引起弧垂很大改变，弧垂的增大使导线与被跨越物电气间隙不够，由此可能引起线路跳闸，破坏电力系统稳定，从而对线路的安全稳定运行产生不利影响。
因此需要通过研究大截面导线分次展放施工技术，计算子导线的蠕变情况，确定子导线蠕变的影响变量，并提出有效的子导线弧垂差异减小方法，解决目前大截面导线分次展放的技术难题，从而有力地保障输电线路的安全可靠运行，这将对特高压线路和大截面导线的施工建设起到积极的推动作用。
【发明内容】
为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出大截面导线子导线蠕变的计算系统及其应用方法，计算系统包括：
初始化模块，计算子导线线长L、展放速度v时导线全部牵引完成所需时间为t0＝L/v；
微元蠕变伸长计算模块，将子导线线长L划分成由多个微元dx构成；计算牵引x长度所需时间为t1＝x/v；根据牵引张力下导线蠕变率方程计算每一段微元dx的蠕变伸长；
子导线蠕变伸长计算模块，将多个微元产生的蠕变进行积分运算，得到子导线牵引完毕时所产生的蠕变伸长。
所述每一段微元dx的蠕变伸长为
Figure BDA0001814433380000021
其中，a为导线初伸长计算的系数常数，t为在速度为v的情况下，牵引x长度时所需的时间，b为蠕变率变化参数，是导线初伸长计算的指数常数。
所述子导线展放完毕的蠕变伸长量为：
Figure BDA0001814433380000022
其中，其中，a为导线初伸长计算的系数常数；t0为在速度为v的情况下，牵引线长L时所需的子导线展放时间；b为蠕变率变化参数，是导线初伸长计算的指数常数。
所述子导线展放时间t0由展放施工工艺决定；所述蠕变率变化参数b由张力决定，且蠕变率变化参数b随着张力的增加而减小。
基于上述计算系统还提出一种基于大截面导线子导线蠕变的计算系统的用于减少子导线弧垂的控制方法：
(1)：根据所述子导线的蠕变伸长量确定减少子导线之间弧垂差异的控制参数；
(2)：根据所述控制参数制定减少子导线之间弧垂差异的控制策略，达到各子导线放线过程蠕变量趋于一致的目的。
所述控制参数为子导线展放时间t0和蠕变率变化参数b，其中蠕变率变化参数b由张力决定，且蠕变率变化参数b随着张力的增加而减小，子导线展放时间t0由展放施工工艺决定。所述减少子导线之间弧垂差异的控制策略为针对各子导线的放线时间不同施加给各子导线的放线张力也不相同。
本发明的有益效果包括：本发明通过研究大截面导线分次展放施工技术中存在的问题，分析大截面导线子导线的初始变形规律，计算微元dx的蠕变伸长和子导线的整体蠕变量，并能够通过计算公式明确影响蠕变的控制参数，并能够利用该控制参数减少子导线之间弧垂差异，通过对各子导线分别施加不同的放线张力，以求达到各子导线放线过程中蠕变释放量趋于一致的效果，可以保证各子导线弧垂差异极小，同时简单可靠，易于调整。
【附图说明】
此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是本发明大截面导线子导线蠕变的计算系统的计算模型。
图2是大截面导线子导线蠕变的计算系统的框图。
【具体实施方式】
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
根据国内多分裂大截面导线子导线的施工现状，根据施工工艺，分次展放次数一般可为2、3和4次等，一般第1次展放时间第0—第9小时，过夜，第2次展放时间第24—第33小时，过夜，第3次展放时间第48—第57小时，过夜；第4次展放时间第72—第91小时，过夜等。在单回交流输电线路中，影响导线蠕变的系数常数、变化参数按既有代表性又方便计算的原则选定，如导线型号为ACSR-720/50钢芯铝绞线，每相导线分裂数为4，每相展放分2次展放，三相12根子导线需为6次展放完。
根据动态导线的初伸长方程ΔL＝a·tb…………(1)
公式(1)的适用条件为两支撑点之间悬挂一定长度的导线，对导线施加一定的张力，并使该张力按要求的时间加载到一定值，这该段导线某时刻的初伸长(蠕变伸长)用该公式(1)即可计算。
但是导线张力在展放时的过程并不与公式(1)的使用条件一致，全段导线不是预先挂在放线段的塔上然后再施加张力，而是导线按一个给定的拉力，以一定的速度分毫米地逐步铺满全段，不能用式(1)直接计算张力放线时导线的蠕变伸长。
根据导线分次展放施工工艺，导线在展放过程中，线盘中的导线通过张力机被牵引出来后即承受一定的牵引力，蠕变随即产生。每盘线从端部至尾部受牵引的时间不同，整个导线的蠕变量无法直接采用公式计算。而基于积分理论，将整根导线分成无数微元dx，整个导线的蠕变伸长即为全部微元dx的蠕变的积分。其计算模型如图1所示。
假设单盘导线长度为L，放线速度为v，则一盘导线全部牵引完成所需时间为t0＝L/v，牵引x长度时完成所需的时间的t1＝x/v，假设牵引张力下导线蠕变率方程为ΔL＝a·tb，那么每一段微元dx的蠕变伸长为
Figure BDA0001814433380000041
那么该盘导线牵引完毕时所产生的蠕变伸长为：
Figure BDA0001814433380000051
根据上述计算模型可以建立大截面导线子导线蠕变的计算系统，包括
初始化模块，计算子导线线长L、展放速度v时导线全部牵引完成所需时间为t0＝L/v；
微元蠕变伸长计算模块，将子导线线长L划分成由多个微元dx构成；计算牵引x长度所需时间为t1＝x/v；根据牵引张力下导线蠕变率方程计算每一段微元dx的蠕变伸长；
子导线蠕变伸长计算模块，将多个微元产生的蠕变进行积分运算，得到子导线牵引完毕时所产生的蠕变伸长。
所述每一段微元dx的蠕变伸长为
Figure BDA0001814433380000052
其中，a为导线初伸长计算的系数常数，t为在速度为v的情况下，牵引x长度时所需的时间，b为蠕变率变化参数，是导线初伸长计算的指数常数。
所述子导线展放完毕的蠕变伸长量为：
Figure BDA0001814433380000053
其中，其中，a为导线初伸长计算的系数常数；t0为在速度为v的情况下，牵引线长L时所需的子导线展放时间；b为蠕变率变化参数，是导线初伸长计算的指数常数。
所述子导线展放时间t0由展放施工工艺决定；所述蠕变率变化参数b由张力决定，且蠕变率变化参数b随着张力的增加而减小。
此外，在多分裂导线的分次展放施工工艺中，由于各子导线展放所用的时间不同，因此相应的蠕变伸长也不同，从而导致各子导线弧垂产生差异，进而影响子导线间的安全距离。
从公式(2)可以看出，各子导线的蠕变伸长计算中，主要有两个参数控制，一个是展放时间t0，另一个是蠕变率变化参数b，是导线初伸长计算的指数常数，前者随分次展放施工工艺而定，后者则随张力、温度以及导线结构参数而定，由于多分裂导线在一次展放施工工艺中温度以及结构参数都大体相同，因此各子导线的蠕变变化参数b主要与放线张力关系较大，其两者的关系为蠕变率变化参数b随着张力的增加而减小或者随着张力的减小而增大。
而在传统分次展放工艺中，各子导线的放线张力都是相同的，因此各子导线蠕变量随各子导线放线时间不同而不同。因此，为了避免现有的分次展放工艺中的问题，需要保证最后放线结束后各子导线蠕变量接近相同，基于上述子导线蠕变伸长的计算公式，本发明提出根据一种基于大截面导线子导线蠕变的计算系统的用于减少子导线弧垂的控制方法：
(1)：根据所述子导线的蠕变伸长量确定减少子导线之间弧垂差异的控制参数；
(2)：根据所述控制参数制定减少子导线之间弧垂差异的控制策略，达到各子导线放线过程蠕变量趋于一致的目的。
所述控制参数为子导线展放时间t0和蠕变率变化参数b，其中蠕变率变化参数b由张力决定，且蠕变率变化参数b随着张力的增加而减小，子导线展放时间t0由展放施工工艺决定。所述减少子导线之间弧垂差异的控制策略为针对各子导线的放线时间不同施加给各子导线的放线张力也不相同。以达到各子导线放线过程蠕变量一致的目的。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种大截面导线子导线蠕变的计算系统，所述系统包括：
初始化模块，计算子导线线长L、展放速度v时导线全部牵引完成所需时间为t0＝L/v；
微元蠕变伸长计算模块，将子导线线长L划分成由多个微元dx构成；计算牵引x长度所需时间为t1＝x/v；根据牵引张力下导线蠕变率方程计算每一段微元dx的蠕变伸长；
子导线蠕变伸长计算模块，将多个微元产生的蠕变进行积分运算，得到子导线牵引完毕时所产生的蠕变伸长。
2.如权利要求1所述的一种大截面导线子导线蠕变的计算系统，其特征在于：所述每一段微元dx的蠕变伸长为
Figure FDA0001814433370000011
其中，a为导线初伸长计算的系数常数，t为在速度为v的情况下，牵引x长度时所需的时间，b为蠕变率变化参数，是导线初伸长计算的指数常数。
3.如权利要求1所述的一种大截面导线子导线蠕变的计算系统，其特征在于：所述子导线展放完毕的蠕变伸长量为：
Figure FDA0001814433370000012
其中，其中，a为导线初伸长计算的系数常数；t0为在速度为v的情况下，牵引线长L时所需的子导线展放时间；b为蠕变率变化参数，是导线初伸长计算的指数常数。
4.如权利要求3所述的一种大截面导线子导线蠕变的计算系统，其特征在于：所述子导线展放时间t0由展放施工工艺决定；所述蠕变率变化参数b由张力决定，且蠕变率变化参数b随着张力的增加而减小。
5.一种基于权利要求1-4任一项所述的大截面导线子导线蠕变的计算系统的用于减少子导线弧垂的控制方法：
(1)：根据所述子导线的蠕变伸长量确定减少子导线之间弧垂差异的控制参数；
(2)：根据所述控制参数制定减少子导线之间弧垂差异的控制策略，达到各子导线放线过程蠕变量趋于一致的目的。
6.一种如权利要求5所述的减少子导线弧垂的控制方法，其特征在于：所述控制参数为子导线展放时间t0和蠕变率变化参数b，其中蠕变率变化参数b由张力决定，且蠕变率变化参数b随着张力的增加而减小，子导线展放时间t0由展放施工工艺决定。
7.一种如权利要求5所述的减少子导线弧垂的控制方法，其特征在于：所述减少子导线之间弧垂差异的控制策略为针对各子导线的放线时间不同施加给各子导线的放线张力也不相同。
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