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鍍鋅鋼絞線懸掛架空電纜的應力和弧垂計算?

來源:任丘市嘉華電訊器材有限公司 點擊量: 日期:2016-04-12
在城鎮配電網絡中,常見用鋼絞線懸掛電纜的。用鍍鋅鋼絞線懸掛架空電纜的施工程序是先把鋼絞線固定到桿塔上,再展放電纜并用滑輪懸掛到桿塔上,最后操作工人到懸掛在鋼絞線上的滑梯或其他工具上,用掛具或綁線將電纜固定到鋼絞線上。因此這類問題的計算任務包含三部分,即鋼絞線懸掛電纜前后和上人工作時的應力與弧垂。懸掛電纜的鋼絞線的自重荷載應包括絕緣線、鋼絞線、絕緣支架質量及200kg施工荷重。鋼絞線的最小截面不應小于50mm2。 
一、鋼絞線懸掛電纜后的應力和弧垂的計算 
在懸掛電纜后,鋼絞線除自身的自重、冰重和風壓力外,還要承受電纜或光纖纜及其掛具的自重、冰重和風壓力。計算時分別情況按前述公式算出鋼絞線、電纜或光纖纜及其掛具的比載,以其同一情況之和作為鋼絞線的比載,其它參數以鋼絞線自身的特性計算取用即可。其計算程序如下。 
(一)確定鍍鋅鋼絞線的最大使用應力 
1. 終端桿設拉線時,按鍍鋅鋼絞線的拉斷力和選定的安全系數計算其最大使用應力 
max0.95Tp
ckA
                                                      (1) 2. 終端桿塔不能設拉線時,按桿塔的標準荷載計算鍍鋅鋼絞線的最大使用應力 
max0.95[]3.0pTTAA

                                                 (2) 式中 σmax—鍍鋅鋼絞線的最大使用應力,N/mm2;      [T]—終端桿塔的標準荷載,N;  
Tp—鍍鋅鋼絞線的拉斷力,N;      kc—安全系數,k≥3.0;      A—鋼絞線截面積,mm2。 
因為這類線路檔距一般都不大,不需考慮振動和防振問題,所以不需計算平均運行應力。 (二)用下列計算公式求比載。因為只計鍍鋅鋼絞線的承載力,所以計算比載時都用其截面積。 
自重比載         300019.8066510schmmmgA                                   (3)                
冰重比載         32()()27.7310scbbdbbdgA                              (4) 
自重和冰重總比載 312ggg                                                    (5) 無冰時風壓比載    234()0.62510scscddgvA                                  (6) 
有冰時風壓比載    235220.7510scbdbdgvA
                                (7) 
無冰時綜合比載    22
614ggg
                                                  (8) 覆冰時綜合比載    22735ggg
                                                  (9) 式中  9.80665—重力加速度,m/s2, 
      m0s、m0c—分別為每千米鋼絞線和電纜的質量,kg/km, 
m0h—每千米電纜線路用掛具或綁線的質量,kg/km,          A—鋼絞線截面積, mm2, 
gΣ—掛纜后鋼絞線的比載,N/m.mm2。       μsc—風載體型系數,可取μsc =1.2;
d s、dc—分別為鋼絞線和電纜的直徑,mm;       b—覆冰厚度,mm; 
  v—設計風速,m/s。 
鋼絞線和電纜用掛具或綁線連接后,不再是單純的圓形截面,且因鋼絞線和電纜的距離較小,邊界效應導致風載體型系數增大,電纜需松弛展放,其長度比檔距大。風壓比載沒有計及這種因素,是考慮到市鎮多高樓和綠化帶,風速明顯減小。至于掛具或綁線的風壓和覆冰,以其數值很小和處于市鎮的原因也予以忽略。 
(三)計算可能為控制條件的k值并按從小到大以A、B、C排序。 
(四)用式(10)計算臨界檔距,按前述方法判定控制條件及其控制范圍。 
226()()
mnjmnttlkk
                                            (10) 式中  gΣm、gΣn—分別為m氣象條件和n氣象條件下的比載,N/m.mm2; 
tm、tn—分別為m氣象條件和n氣象條件下的溫度,℃; km—m氣象條件下的計算因數,1/m,max
2mmgk; 
kn—n氣象條件下的計算因數,1/m,max
2nngk; 
α—鋼絞線的溫度線膨脹系數,1/℃; lj—臨界檔距,m。 
(五)用架空線的狀態方程式求所需條件的鋼絞線的應力。 
223
2221[()]624nn
mmnmngElkElEtt0    
式中  gΣm、gΣn—分別為控制氣象條件和待求氣象條件下的比載,N/m.mm2; 
tm、tn—分別為控制氣象條件和待求氣象條件下的溫度,℃; km—控制氣象條件下的計算因數,1/m,m
2mmgk,maxm; 
E—鋼絞線的彈性系數,N/mm2; α—鋼絞線的溫度線膨脹系數,1/℃; l—代表檔距,m。 
令        221()6
mmnmakElEtt    2224ngElb 得    32
0nnab                                                               (11) 
令                     3
2712bDa                                         
則      13
11
0                     [12()]
33
0                     ()
0,-1    {12[]}33os()0,-1    {12os[]}33nnnnachD
achab
achDaDchacDaDc


當時,當時,當且時,當且時,                             (12)          (六)計算弧垂                 2
8nn
glf                                       (13)
二、根據鍍鋅鋼絞線懸掛架空電纜后的應力控制條件計算鍍鋅鋼絞線懸掛架空電纜前的安裝弧垂 鋼絞線掛纜前的應力用下列狀態方程式求出: 
223
222
11[()]624
n
mmnmngElkElEtt
0                          (14) 令    221()6
mmnmakElEtt      22124gElb 得                32
0nnab                                                    (15) 
式(15)的解法同式(11) 
鋼絞線掛纜前的弧垂            2
18n
glf                                         (16) 
式中  gΣm—懸掛電纜后控制氣象條件下的比載,N/m.mm2; 
g1—鋼絞線的自重比載,N/m.mm2,109.80665/ssgmA; tm、tn—分別為控制氣象條件和待求氣象條件下的溫度,℃; 
km—控制氣象條件下的計算因數,1/m,m
2mmgk,maxm; 
E—鋼絞線的彈性系數,N/mm2; α—鋼絞線的溫度線膨脹系數,1/℃; l—代表檔距,m。 
三、計算鋼絞線上人安裝時的應力與弧垂 即使用懸垂線夾固定鋼絞線,因為金具串長度不大,可以活動的范圍小,所以其運行狀態接近孤立檔。上人安裝時,人和工具組成一個集中荷載,這時的狀態方程式為 
22222
2
222
()()()24224nnmnmnmn
n
m
gEl
EQQAglgEl
xlxEttAl




               (17) 
弧垂        ()()8nxnngxlxQxlxfAl                                             (18) 
當集中荷載處于檔距中央時,應力和弧垂都最大。這時,/2xl,狀態方程式為 
22
222
2
22
()
()24824nnmnmnmn
n
m
gEl
EQQAglgEl
EttA


                       (19) 
弧垂      284nn
nglQlfA

                                                      (20) 本項計算是為了校驗鋼絞線上人時是否安全,故只須考慮集中荷載處于檔距中央的情況。這時,式(19)可寫為 
223
222
2
()1[()][]06248nnn
mmnmngElEQQAglkElEttA              (21) 令    221()6mmnmakElEtt      222()248nngElEQQAglbA 得            32
0nnab 
其形式及解法均同式(11)。 
式中  gΣm、gΣn—懸掛電纜后控制氣象條件和安裝時的比載,N/m.mm2; 
Q—集中荷載乘沖擊系數(取1.3),N;
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