一種500kV變電站軟導線下料長度數學模型計算方法
2023-05-29 21:43:46 1
一種500kV變電站軟導線下料長度數學模型計算方法
【專利摘要】本發明涉及一種500kV變電站軟導線下料長度數學模型計算方法。該方法：首先，確定輸入參數，並通過弧垂逆推公式求水平應力；判斷軟導線兩側懸掛點的合力T0是否小於U型掛環的破壞荷重力[T0]；並通過懸鏈法依次從左右兩側絕緣子串計算出各個部件的空間位置及受力情況；然後，判斷軟導線與耐張串線夾連接處的合力T1是否小於導線最大承受拉力[T1]；再而，將導線若等分，利用懸鏈法求出各段導線的空間位置與受力；最後，判斷最低點水平應力計算導線的實際弧垂和下料長度。本發明可以準確的呈現軟導線各個部件的空間形態，控制軟導線弧垂大小，計算出準確的軟導線下料長度，保證了三相導線空間形態的一致性，具有非常高的可信度。
【專利說明】一種500kV變電站軟導線下料長度數學模型計算方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力能源輸電線路施工【技術領域】，特別是一種500kV變電站軟導線下料長度數學模型計算方法。
【背景技術】
[0002]本發明應用於變電站軟導線施工下料長度的計算，主要適用於500KV變電工程中的軟導線，屬於一種短距離且帶有絕緣子串的導線施工下料長度計算數學模型。
[0003]當前對架空線數學模型的研究主要集中於輸配線路，屬於長距離線路，其特點是將架空線假設為柔性繩索，且絕緣子、耐張線夾、金具等附件對架空線數學模型影響很小，一般由應力已知條件下求得弧垂和線長。因為長距離線路導線應力容易受覆冰、風壓、溫度等氣候條件影響發生變化，所以要考慮氣象條件對導線和絕緣子串荷重的影響。
[0004]變電站軟導線屬於短距離架空線，且導線剛度、絕緣子、耐張線夾、金具等附件對架空線長度和受力有很大影響，同時架空線應力卻是未知，一般需要由弧垂已知的條件下求得軟導線應力和線長，才能確保三相軟導線一致性和美觀性。
[0005]目前還沒有詳細成熟的變電站軟導線數學模型，工程中大多採用簡化公式來計算，誤差比較大，同時無法進行軟導線空間形態分析。
[0006]現階段對變電站軟導線數學模型研究方法，由劉樹林(參見劉樹林.500KV變電站軟母線架設施工及母線弧垂的控制.山西電力技術.1994，14(1))提出的導線增量精確計算。其計算直接將絕緣子串水平投影長度近似絕緣子串長本身。忽略了在短距離測量絕緣子串內部各部件間的結構關係。由張斌(參見張斌，張軍，李黎，劉華，張新旺.1 000 kV特高壓變電站軟母線施工放線下料長度計算的探討.電力系統保護與控羽，2004，36 (18))等人提出的梯形模型和組合模型。將軟導線分為絕緣子串和導線兩部分將他們近似3條直線，將軟導線等效於梯形模型來計算，同樣這種算法忽略了絕緣子串內部各部件間的結構關係，影響計算結果。鑑於此本發明針對絕緣子串內部各部件間的結構關係展開分析，提出一種500KV變電站軟導線下料長度施工模型。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於提供一種準確的呈現軟導線各個部件的空間形態，控制軟導線弧垂大小，計算出準確的軟導線下料長度，保證了三相導線空間形態的一致性的500kV變電站軟導線下料長度數學模型計算方法。
[0008]為實現上述目的，本發明的技術方案是:一種500kV變電站軟導線下料長度數學模型計算方法，包括如下步驟，
步驟SOl:分析軟導線、絕緣子與金具的物理結構和軟導線連結方式作為輸入參數；步驟S02:根據現場施工需要，判斷軟導線的弧垂值，通過簡化的弧垂逆推公式，求出水平應力5;
步驟S03:分析計算懸掛鐵架兩側的U型掛環處所受合力TC，並判斷是否小於U型掛環的破壞荷重[TO]，若是，進入步驟S04 ;若否，進入步驟S02 ；
步驟S04:利用懸鏈法利計算出各個部件的空間位置及受力情況；
步驟S05:判斷軟導線兩側處所受合力Tl是否小於軟導線承受最大拉力[Tl]，若是，進入步驟S06 ;若否，進入步驟S02 ；
步驟S06:將軟導線若干等分並分析計算各段導線空間位置和受力情況；
步驟S07:判斷軟導線最低點水平應力並計算軟導線的實際弧垂和下料長度。
[0009]在本發明實施例中，將架空線和耐張絕緣子串均視為理想柔索，即認為架空線和耐張絕緣子串各點實際彎矩均為零，耐張絕緣子串在左右兩懸點A、B連線上的投影長度等於其實際長度，且兩端耐張絕緣子串近似等長等重且無集中荷載，並在檔距中央弧垂達到最大值；
則簡化的弧垂逆推公式如下:
【權利要求】
1.一種500kV變電站軟導線下料長度數學模型計算方法，其特徵在於:包括如下步驟， 步驟SOl:分析軟導線、絕緣子與金具的物理結構和軟導線連結方式作為輸入參數； 步驟S02:根據現場施工需要，判斷軟導線的弧垂值，通過簡化的弧垂逆推公式，求出水平應力crO ； 步驟S03:分析計算懸掛鐵架兩側的U型掛環處所受合力TC，並判斷是否小於U型掛環的破壞荷重[T0]，若是，進入步驟S04 ;若否，進入步驟S02 ； 步驟S04:利用懸鏈法利計算出各個部件的空間位置及受力情況； 步驟S05:判斷軟導線兩側處所受合力Tl是否小於軟導線承受最大拉力[Tl]，若是，進入步驟S06 ;若否，進入步驟S02 ； 步驟S06:將軟導線若干等分並分析計算各段導線空間位置和受力情況； 步驟S07:判斷軟導線最低點水平應力並計算軟導線的實際弧垂和下料長度。
2.根據權利要求1所述的一種500kV變電站軟導線下料長度數學模型計算方法，其特徵在於:將架空線和耐張絕緣子串均視為理想柔索，即認為架空線和耐張絕緣子串各點實際彎矩均為零，耐張絕緣子串在左右兩懸點A、B連線上的投影長度等於其實際長度，且兩端耐張絕緣子串近似等長等重且無集中荷載，並在檔距中央弧垂達到最大值； 則簡化的弧垂逆推公式如下:
3.根據權利要求2所述的一種500kV變電站軟導線下料長度數學模型計算方法，其特徵在於:所述步驟S04利用懸鏈法計算出各個部件的空間位置及受力情況，具體為， 採用如下數學模型，分別從左右兩側依次計算各個部件的水平投影長度、垂直投影長度與支反力，直至計算到軟導線兩端為止；
4.根據權利要求3所述的一種500kV變電站軟導線下料長度數學模型計算方法，其特徵在於: 所述步驟S06計算軟導線各段導線空間位置的具體過程為:將軟導線分成100等份，500KV變電站軟導線檔距在25m至35m之間，減去耐張絕緣子串的水平投影長度，每份導線長度只有f2cm;因軟導線導線採用鋼筋鋁絞線其具備一定的硬度，將每份導線看做一條直線，然後按照所述數學模型(2)依次求出每段導線的支反力、水平投影長度、垂直投影長度以及每段導線底部至懸掛點連線間的鉛垂距離。
5.根據權利要求4所述的一種500kV變電站軟導線下料長度數學模型計算方法，其特徵在於:通過所述數學模型(2)求得的每段導線的水平投影長度、垂直投影長度即為該導線的坐標(Xi,方)， 則求得每段導線長度
【文檔編號】G06F17/50GK103955569SQ201410156162
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】黃宴委, 林妙涵, 王庭桉 申請人:福州大學