特高压耐张串悬链线形状计算的研究.pdf

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1、第35卷第3期华北水利水电大学学报(自然科学版)Vo1．35NO．32014年6月JournalofNorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower(NaturalScienceEdition)Jun．2014DOI：10．3969／j．issn．1002—5634．2014．03．016特高压耐张串悬链线形状计算的研究杨博，李陶波，王爱华，马芳(山东电力工程咨询院有限公司，山东济南250013)摘要：特高压输电线路中耐张塔悬挂很重的耐张绝缘子串，导致该部分单位长度上的荷载远大于

2、导线自身的单位长度上的荷载．特别是档距较短时，这些非均布荷载与导线自身荷载相比所占分量就更大．在这种情况下，计算导线应力、弧垂及线长时，必须考虑耐张串非均布荷载的影响，否则将产生不能容许的误差．将特高压耐张绝缘子串近似成悬链线形状对其进行有限元分析，并提出可以应用于工程设计中的解析法计算解决方案．该算法可计算耐张绝缘子串的悬链线弧垂，校验对地距离和铁塔电气间隙，也可精确计算耐张串绝缘子需要倒挂的片数，降低输电线路污闪几率．关键词：特高压线路；耐张串；悬链线；有限元中图分类号：TM753文献标识码：A文章编号：1002—5634(201

3、4)03—0066—05在以往的线路设计中，将耐张串按直棒形考虑，分别为单片绝缘子上切向拉力的水平和垂直分整体倒挂，在特高压线路中，由于电压高、导线量，其方向如图2所示．P，P分别为沿方向分粗¨、耐张串重量较大，长度较长，将耐张绝缘子串布的水平荷载集度和沿Y方向的垂直荷载集度．等效成直棒形，将产生较大误差，特别是档距较短A时，这些非均布荷载与导线自身荷载相比所占份量就更大．耐张串呈悬链线状，铁塔挂串点至耐张串悬链线弧垂最低点的绝缘子倾角下倾，耐张串悬链线弧垂最低点至线夹段的绝缘子倾角上扬，此时，不能简单地将耐张串整体倒挂，一定要考虑耐

4、张串的非均布荷载影响，否则结果将产生较大的误差．文中提出的耐张绝缘子串的悬链线解析法可精确计算图1耐张串的悬链线形状耐张串绝缘子需要倒挂的片数，降低输电线路污闪几率，对于合理确定线路的设计参数，保证线路安全运行，满足环保要求有重要现实意义．1耐张串的找形理论输电线路中的耐张串位于铁塔与导线之间，具有柔性索链特点，对耐张串进行有限元计算需先进行耐张串的找形分析．为了建立耐张串的计算方程，可在耐张串(图图2单片绝缘子力学平衡关系图1)上任取一片绝缘子长度作为1微元，和收稿日期：2014—03—23作者简介：杨博(198O一)，男，山东济南

5、人，工程师，硕士，主要从事架空输电线路设计方面的研究李陶波(1984一)，男，山东济南人，工程师，硕士，主要从事架空输电线路设计方面的研究王爱华(1984一)，男，山东济南人，工程师，硕士，主要从事架空输电线路设计方面的研究马芳(1982一)，女，山东济南人，工程师，主要从事架空输电线路设计方面的研究．第35卷第3期杨博，等：特高压耐张串悬链线形状计算的研究67计算中忽略耐张串的弹性伸长和温升，仅考虑8G003～8G004断面定位如图3所示．8G003—每片绝缘子在y平面内的垂直比载和水平比载，得8G004档距400m，高差73m．出

6、每片绝缘子上各力应该满足下列方程．表1JL／G1A一500／45导线参数方向：：0(1)导线参数名称参数值名称)，方向：孥=0(2)型号铝面积／mm钢面积／mm因为R=7"o，总截面／ram则上式可以写成直径／ram破断张力／N+p=0(3)单线直径(铝)／mm单线直径(钢)／ram在给定的边界条件下和导线张力、耐张串重力单线根数(铝)等荷载作用下，求解耐张串的形状曲线Y(27)就是耐单线根数(钢)张串形状的找形问题，根据耐张串自重力比载P。沿安全系数悬链线均匀分布，求出耐张串的悬链线方程，耐张串弹性模量／(N／ram)的垂直荷载沿串

7、长S均匀分布，那么线性膨胀系数／(1／℃)单位长度质量／(ks／m)P：P0~／l+Y“，直流电阻(2O℃)／(1l／km)此时，设水平张力为常数，将式P=P0√1+Y“8G004ZBKc27151-96代人方程(3)可得到悬链线方程的精确解析解：=【cosh~-cosh(4式中一s(翕。㈥2ANSYS有限元分析模型有限元分析可以一对一～任意一～复引杂一～几何如形一状的物体钙求7一～一一一解其在外力作用下的位移、应力和应变．可以将复杂问题抽象为简单问题后再求解，将求解域分解成许多小的相互连接的有限元子域，每个单元假定一个合适的(比较简

8、单)近似解，然后推导求解这个域的满足条件(如结构的平衡条件)，最终得到问题的图38G003-8G004断面定位图解．这个解不是精确解，而是近似解，因为实际问题为了简化有限元分析模型，将耐张串联数等效被较简单的问题所代替．