附加导线弧垂控制的必要性

附加导线弧垂控制的必要性

白䶮,卓

（兰州铁道设计院有限公司甘肃兰州730030）

摘要：本文通过对孤立档架空线路弧垂控制的计算，说明大跨距情况下，安装放线时弧垂控制的必要性。

关键词：附加导线弧垂电力线路

1.问题的提出

接触网供电线或正馈线跨越上跨铁路的立交桥时，由于立交桥面本身比较高，再考虑桥梁施工中梁吊装时吊车悬臂的活动空间，要求在立交桥的梁吊装时段内，供电线对地高度要求很大，这将导致两端的支柱急剧升高，加之此处的档距比较大，供电线路的弧垂控制对于两端支柱高度的控制尤为重要。

在实际施工中，由于未对弧垂未进行严格控制，致使施工完后导线高度不满足要求的情况时有发生。本文通过对导线状态的分析，讨论施工放线过程中弧垂控制的工程。

2.导线弧垂的计算

导线的力学计算在电力线路设计手册都有论述，由于我们讨论的档距一般都不大，采用一般的抛物线方程完全能够满足要求，各部分的计算列示如下：

2.1导线的状态方程

根据文献[1]，

（2-1）

本公式通过简单的变换，可得到另一种更加实用的表达：

（2-2）

上公式中P为导线的单位长度重量，N为导线的张力，K=ES导线伸长弹性系数。有上边的变型基础后，其他的公式亦有相似的变化。

2.2导线在任何状态下的弧垂为：

（2-3）

上式中：

（2-4）

2.3导线的临界档距计算公式如下：

（2-5）

2.4导线临界温度的计算如下：

（2-5）

2.5导线的长度计算如下：

在不同的状态下，导线的长度（包括因温度膨胀和张力引起的伸长）计算公式如下：

（2-6）

3．导线弧垂的控制计算过程：

3.1导线最大使用张力的确定

本文讨论的跨越线路都是孤立耐张档，代表档距离就是跨越距离。计算临界档距时，要涉及到导线的使用安全系数，根据规范，对于一般35KV线路的安全不应小于2.5，考虑到附加导线下跨立交桥或铁路站场，导线的安全系数提高到4。由此可得到导线的最大使用张力:。

3.2导线最大荷载及其发生温度的确定

导线最大荷载不是发生在最大风就是发生在覆冰时，计算出这两中情况下导线的单位综合重量，取大的一个为Phmax，同时确定相应的thmax。

3.3代表档距的确定

在前两步的基础上按照（2-5）确定代表挡距离。

3.4状态方程初始条件的确定

根据文献[1]，两端固定导线代表档距小于临界档距时，导线的最大应力发生在最低温，否则导线的最大应力发生在外部最大荷载时。按照此要求，导线的初始状态按下列方式确定。

当实际档距大于临界档距时，由于最大张力发生在最大荷载，故以最大荷载情况作为控制条件，制约导线的安装状态。此时：

当实际档距小于临界档距时，由于最大张力发生在最低温，故以最低温情况作为控制条件，制约导线的安装状态。此时：

将上述数据作为初始条件，代入状态方程（2-2）的左边。

3.5安装条件下弧垂确定

有了导线初始的控制条件，可以计算导线在安装时的弧垂控制要求。将安装条件代入状态方程的右边，求出安装条件下导线张力，然后根据（2-3）和（2-4）计算出安装条件下观察点的计算弧垂，并在架线的放线紧线过程严格控制观察点的弧垂。

对比状态方程的意义，按照上述要求控制安装弧垂后，在理论上来说，导线在其他情况下，其张力均不会超过其最大允许使用张力。

3.6最大弧垂的计算

根据文献[1]，当导线的最高温大于临界温度时，导线的最大弧垂发生在最高温度，否则，导线的最大弧垂发生最大荷载时。由于我们所讨论的最高温度均大于导线的临界温度，故只需计算最高温度下的弧垂就是大弧垂。

仍按照导线的控制条件，将最高温条件代入状态方程的右边，求出最高温下导线张力，然后根据（2-3）和（2-4）计算出最高温度下的计算弧垂，作为校验其架线高度是否合理的依据。

4．计算实例

4.1计算条件

为说明导线架线安装时控制弧垂的必要性，现考虑档距L=180和L=980米两种情况下其计算弧垂的情况，对于安装架线时安装弧垂不严格控制的情况以不用的安全系数来代表。

计算实例中，导线采用LGJ-240，气象条件如下：

最高气温:45℃，最低温度:-35℃，安装气温:20℃.

最大风速:35m/s,敷冰风速:5.00,安装风速:10.00

敷冰厚度：5mm

4.2跨距的计算结果如下表：

4.3跨距的计算结果如下表：

4.4.计算结果分析

由上边的计算结果看以看出，对于不同的档距和安全系数的架空线路，其最大弧垂和安装时的导线长度具有如下的一些规律：

（1）导线安装架线时，放的越松，即放线越长，导线的安全系数越大，最大弧垂越大。（2）在相同的安全系数下，最大弧垂几乎与档距的平方成正比。（3）安装时的放线长度对弧垂的控制灵敏度极高，导线防线略放松一点，可能导致弧垂增加很多。

5.结论

由上边的例子可知，在跨距在180米情况下，对安装时的弧垂进行严格控制与否，导线的最大弧垂相差可大2.5米，这将导致杆塔高度相差一个等级。

因此，对于跨度比较大的电力线路，安装架线放线松紧程度对于弧垂的影响极大，在接触网供电线或正馈线跨越上跨铁路的立交桥时，由于施工机械活动范围、立交桥范围大等因素的制约，导线对轨面的要求往往比较高，且跨距比较大，这种情况下，导线的最大弧垂直接影响两侧杆塔高度的选择，若不对安装时的弧垂进行严格控制，将导致施工后的实际最大弧垂不能满足要求的情况，必须按照本文的方法严格控制导线放线时的弧垂，保证运行中的安全距离。

参考文献

[1]《铁路电力设计手册》中关于电力线路的计算.

[2]《数学手册》关于一元三次方程的求解公式.