CN115188538A - 一种组合型圆形同心绞架空导线及其结构设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法，包括以下步骤：选取导电线材的单线根数和加强线材的单线根数；选取导电线材的单线层数以及加强线材的单线层数；计算第一层导电线材的单线根数；对导电线材的单线根数进行一次验证：验证计算得到的第一层导电线材的单线根数是否为整数；计算导电线材的单线直径；计算加强线材的单线直径；计算加强线材的截面积；对导电线材的单线根数进行二次验证：验证计算得到的加强线材的截面积是否满足已知加强线材的截面积要求；确定组合型圆形同心绞架空导线的结构。本发明具有简单、快捷、实用性高等特点，避免重复试制带来的浪费。

Description

一种组合型圆形同心绞架空导线及其结构设计方法

技术领域

本发明涉及架空导线技术领域，特别是涉及一种组合型圆形同心绞架空导线及其结构设计方法。

背景技术

输电线路用架空导线，现通常根据系统需要、按照经济电流密度或系统输送容量进行选择，并结合不同导线的材料结构进行电气和机械性能等比选，通过年费用最小法进行综合技术经济比较后确定；同时需校验导线允许载流量、校验电压损耗、校验电晕条件。选用的架空导线规格可能会为国家标准GB/T1179之外的非标准规格，故需对此类特殊规格组合型圆形同心绞架空导线进行结构设计。现虽有相应的设计公式，但其中相应关系不明确，需大量数据进行计算及验证。

因此，亟需提供一种新型的组合型圆形同心绞架空导线及其结构设计方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合型圆形同心绞架空导线及其结构设计方法，以解决上述现有技术存在的问题，具有简单、快捷、实用性高等特点，避免重复试制带来的浪费。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法，包括以下步骤：

S1、选取组合型圆形同心绞架空导线中导电线材的单线根数和加强线材的单线根数；

S2、选取所述导电线材的单线层数以及所述加强线材的单线层数；

S3、计算第一层所述导电线材的单线根数；

S4、对所述导电线材的单线根数进行一次验证：若所述步骤S3中计算得到的第一层所述导电线材的单线根数为整数，则进入下一步骤；若所述步骤S3中计算得到的第一层所述导电线材的单线根数为非整数，则重复所述步骤S1至步骤S4，并在所述步骤S1和所述步骤S2中重新选取所述导电线材的单线根数和所述导电线材的单线层数；

S5、计算所述导电线材的单线直径；

S6、计算所述加强线材的单线直径；

S7、计算所述加强线材的截面积；

S8、对所述导电线材的单线根数进行二次验证：若所述步骤S7中计算得到的所述加强线材的截面积满足已知所述加强线材的截面积要求，则确定所述导电线材的单线根数，并进入下一步骤；若所述步骤S7中计算得到的所述加强线材的截面积不满足已知所述加强线材的截面积要求，则重复所述步骤S1至S8，并在所述步骤S1和所述步骤S2中重新选取所述导电线材的单线根数和所述导电线材的单线层数；

S9、确定所述组合型圆形同心绞架空导线的结构分布。

优选的，所述步骤S1中，所述导电线材的单线根数为n_导，其中，n_导为6、7、8、9、10、11、12、18、22、24、30、42、45、48、54、72、76或84；

所述加强线材的单线根数为n_加，其中，n_加为7或19。

优选的，所述步骤S2中，所述导电线材的单线层数为m_导，其中：

当n_导≤12时，m_导＝1；

当12＜n_导≤30时，m_导＝2；

当30＜n_导≤54时，m_导＝3；

当54＜n_导≤84时，m_导＝4；

所述加强线材的单线层数为m_加，当n_加为7时，m_加为1，当n_加为19时，m_加为2；其中，m_加为所述组合型圆形同心绞架空导线中除中心线之外的加强线材的单线层数，所述中心线为加强线材。

优选的，所述加强线材的单线层数为m_加为所述组合型圆形同心绞架空导线除中心线之外的加强线材的单线层数。

优选的，所述步骤S3中，第一层的所述导电线材的单线根数为n₁，其中：

当m_导＝1时，n₁＝n_导；

当m_导＝2时，

当m_导＝3时，

当m_导＝4时，

优选的，所述步骤S5中，所述导电线材的截面积已知，所述导电线材的截面积为S_导，

其中，d_导为所述导电线材的单线直径，根据所述导电线材的截面积以及单线根数计算所述导电线材的单线直径。

优选的，所述导电线材的单线直径为1.5mm～4.8mm。

优选的，所述步骤S6中，所述加强线材的单线直径为d_加；其中，

n₁为第一层的所述导电线材的单线根数。

优选的，所述步骤S7中，所述加强线材的截面积为S_加；其中，

优选的，所述步骤S9还包括步骤：

S91、对所述组合型圆形同心绞架空导线的性能进行计算；根据现有参数及所用材料计算架空导线的额定拉断力和20℃直流电阻。

本发明中还公开了一种组合型圆形同心绞架空导线，采用上述的组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法设计得到。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明能够确定导电线材的单线直径、加强线材的单线直径、导电线材的单线根数、加强线材的单线根数、加强线材的单线层数、第一层的导电线材单线根数、导电线材单线层数，进而能够确定出组合型圆形同心绞架空导线的结构，此方法具有简单、快捷、实用性高等特点；而且，能够对所述导电线材的单线根数进行二次验证，保证设计方法的可靠性，避免重复试制带来的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种组合型圆形同心绞架空导线及其结构设计方法，以解决上述现有技术存在的问题，具有简单、快捷、实用性高等特点，避免重复试制带来的浪费。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例提供一种组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法，以特殊规格的组合型圆形同心绞架空导线JL/G1A-350/45为例进行说明，其中，组合型圆形同心绞架空导线主要包括导电线材和加强线材，优选铝作为导电线材材料，导电线材的截面积S_导＝350mm²、优选钢绞线作为加强线材材料，加强线材的截面积为S_加＝45mm²。其中，导电线材和加强线材的材料以及截面积还可以根据具体工作需要进行选择。

进一步地，在本实施例中，组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法主要包括以下步骤：

S1、确定截面计算公式及导电线材单线直径和加强线材单线直径相互关系为：

导电线材截面积：

加强线材截面积：

导电线材单线直径和加强线材单线直径的相互关系：

S2、选取导电线材的单线根数和加强线材的单线根数：包括以下步骤：

S2.1、选取导电线材的单线根数n_导为19，在步骤S3中确定导电线材的单线层数m_导＝2，在步骤S4中计算出第一层的导电线材根数：

经步骤S5验证，第一层的导电线材根数n₁出现小数，说明选取的导电线材的单线根数不满足要求，需重新选择；

选用导电线材的单线根数n_导为22，在步骤S3中确定导电线材的单线层数m_导＝2，在步骤S4中计算出第一层的导电线材根数

经步骤S5验证，第一层的导电线材根数n₁为整数，可暂定导电线材的单线根数n_导为22；

S2.2、加强线材常用单线根数n_加为7或19，即加强线材的单线层数(组合型圆形同心绞架空导线的中心线除外)m_加＝1或2；具体地，当n_加＝7时，m_加＝1，当n_加＝19时，m_加＝2。其中，组合型圆形同心绞架空导线沿径向方向由外向内设置有多层线材，中心线为圆心设置的一根单线，该单线为加强线材，该单线计算在加强线材的单线根数内，但不计算在上述的加强线材的单线层数内；即当n_加＝7时，结构为1+6排列，中心线(1根)不计算层数，m_加＝1；当n_加＝19时，结构为1+6+12排列，中心线(1根)不计算层数，m_加＝2。

S3、选取导电线材的单线层数m_导，其中：

当n_导≤12时，m_导＝1；

当12＜n_导≤30时，m_导＝2；

当30＜n_导≤54时，m_导＝3；

当54＜n_导≤84时，m_导＝4。

S4、计算第一层(沿径向由内向外设置的第一层)的导电线材的单线根数n₁，其中：

当m_导＝1时，n₁＝n_导；

当m_导＝2时，

当m_导＝3时，

当m_导＝4时，

S5、对导电线材的单线根数n_导进行一次验证：由步骤S2.1选取的导电线材单线根数n_导经步骤S3和步骤S4计算得出的第一层的导电线材根数n₁必须为整数，如出现小数说明选取的根数不满足要求，需重新选择；加强线材的单线根数可按7、19分别计算。

S6、导电线材的单线直径d_导的计算：由公式(1)可知，

S7：加强线材的单线直径d_加的计算：由公式(3)可知，

当加强线材的单线根数n_加为7根时，m_加＝1，

当加强线材的单线根数n_加为19根时，m_加＝2，

S8、加强线材的截面积S_加计算，

当加强线材单线根数n_加为7根时，

当加强线材单线根数n_加为19根时，

S9、对导电线材的单线根数n_导进行二次验证：由步骤S8中计算得出的S_加7:34.4mm²和S_加19:33.6mm²均不满足步骤S1中已知的加强线材的截面积S_加＝45mm²的要求(其中，S_加＝45mm²为已知标准截面，偏差±1.5％-1.8％范围内可满足要求)，需重新调整导电线材单线根数n_导，重复步骤S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9，直至满足要求。

步骤S9.1、选用导电线材的单线根数n_导为：24根，在步骤S3中确定导电线材单线层数m_导＝2，在步骤S4中计算出第一层的导电线材的单线根数；经步骤S5验证，第一层的导电线材的单线根数n₁为整数，可暂定导电线材单线根数n导为24根；

S9.2、加强线材的单线根数n_加为：7或19，即加强线材的单线层数(中心线除外)m_加＝1或2；

S9.3、导电线材的单线直径d_导的计算：由公式(1)可知

S9.4、加强线材的单线直径d_加的计算：由公式(3)可知，

当加强线材单线根数n_加为7根时，m_加＝1，

当加强线材单线根数n_加为19根时，m_加＝2，

S9.5、加强线材的截面积S_加计算，

当加强线材单线根数n_加为7根时，

当加强线材单线根数n_加为19根时，

S9.6、由步骤S9.5中计算得出的S_加7:45.4mm²和S_加19:44.3mm²均可满足步骤S1中已知的加强线材的截面积S_加＝45mm²的要求；当加强线材单线根数n_加为7根时，加强线材截面积由于标准要求的45mm²，从性能指标和成本分析优先选用7根加强线材结构。

S10、组合型圆形同心绞架空导线结构确定及性能计算：

经步骤S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9可确定，导电线材的单线直径d_导＝4.31mm、加强线材的单线直径d_加＝2.87mm、导电线材的单线根数n_导:24根、加强线材的单线根数n_加：7根、加强线材的层数(中心线除外)m_加＝1、第一层的导电线材单线根数n₁＝9，则JL/G1A-350/45结构为L型硬铝丝：24/4.31，钢绞线加强芯：7/2.87。

正规绞合导线，每层单线根数永远比其相邻的内层多6.28根，取其整数，即多6根，则特殊规格的组合型圆形同心绞架空导线JL/G1A-350/45的排列方式为沿径向方向由内至外为钢绞线(加强线材)加强芯：1+6+硬铝单线(导电线材)：9+15。

第一层导电线材的单线根数验证：钢绞线加强芯外第一层可排列硬铝单线根数＞n₁＝9根，说明此结构合理。

特殊规格的组合型圆形同心绞架空导线JL/G1A-350/45的额定拉断力和20℃直流电阻计算方法按照GB/T1179进行计算。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、选取组合型圆形同心绞架空导线中导电线材的单线根数和加强线材的单线根数；

S2、选取所述导电线材的单线层数以及所述加强线材的单线层数；

S3、计算第一层所述导电线材的单线根数；

S4、对所述导电线材的单线根数进行一次验证：若所述步骤S3中计算得到的第一层所述导电线材的单线根数为整数，则进入下一步骤；若所述步骤S3中计算得到的第一层所述导电线材的单线根数为非整数，则重复所述步骤S1至步骤S4，并在所述步骤S1和所述步骤S2中重新选取所述导电线材的单线根数和所述导电线材的单线层数；

S5、计算所述导电线材的单线直径；

S6、计算所述加强线材的单线直径；

S7、计算所述加强线材的截面积；

S8、对所述导电线材的单线根数进行二次验证：若所述步骤S7中计算得到的所述加强线材的截面积满足已知所述加强线材的截面积要求，则确定所述导电线材的单线根数，并进入下一步骤；若所述步骤S7中计算得到的所述加强线材的截面积不满足已知所述加强线材的截面积要求，则重复所述步骤S1至S8，并在所述步骤S1和所述步骤S2中重新选取所述导电线材的单线根数和所述导电线材的单线层数；

S9、确定所述组合型圆形同心绞架空导线的结构分布。

2.根据权利要求1所述的组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述导电线材的单线根数为n_导，其中，n_导为6、7、8、9、10、11、12、18、22、24、30、42、45、48、54、72、76或84；

所述加强线材的单线根数为n_加，其中，n_加为7或19。

3.根据权利要求2所述的组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述导电线材的单线层数为m_导，其中：

当n_导≤12时，m_导＝1；

当12＜n_导≤30时，m_导＝2；

当30＜n_导≤54时，m_导＝3；

当54＜n_导≤84时，m_导＝4；

所述加强线材的单线层数为m_加，当n_加为7时，m_加为1，当n_加为19时，m_加为2；其中，m_加为所述组合型圆形同心绞架空导线中除中心线之外的加强线材的单线层数，所述中心线为加强线材。

4.根据权利要求3所述的组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法，其特征在于：所述步骤S3中，第一层的所述导电线材的单线根数为n₁，其中：

当m_导＝1时，n¹＝n_导；

当m_导＝2时，

当m_导＝3时，

当m_导＝4时，

5.根据权利要求3所述的组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法，其特征在于：所述步骤S5中，所述导电线材的截面积已知，所述导电线材的截面积为S_导，

其中，d_导为所述导电线材的单线直径，根据所述导电线材的截面积以及单线根数计算所述导电线材的单线直径。

6.根据权利要求5所述的组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法，其特征在于：所述导电线材的单线直径为1.5mm～4.8mm。

7.根据权利要求5所述的组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法，其特征在于：所述步骤S6中，所述加强线材的单线直径为d_加；其中，

n₁为第一层的所述导电线材的单线根数。

8.根据权利要求7所述的组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法，其特征在于：所述步骤S7中，所述加强线材的截面积为S_加；其中，

9.根据权利要求1所述的组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法，其特征在于：所述步骤S9还包括步骤：

S91、对所述组合型圆形同心绞架空导线的性能进行计算；其中，所述组合型圆形同心绞架空导线的性能至少包括额定拉断力和20℃直流电阻。

10.一种组合型圆形同心绞架空导线，其特征在于，采用如权利要求1-9任意一项所述的组合型圆形同心绞架空导线结构设计方法设计得到。

Images