一種大截面導線線長計算方法及系統與流程
2023-06-14 11:14:16
本發明涉及輸變電工程施工技術領域，並且更具體地，涉及一種大截面導線線長計算方法及系統。
背景技術：
目前特高壓輸電線路架線施工多以傳統張力架線施工技術為主，在一個耐張段內，通過對導線施加恆定張力進行放線、並通過弧垂觀測的方法進行緊線，這種傳統的張力架線方法無需對大截面導線線長進行精確計算。隨著特高壓工程和大截面導線技術的廣泛應用，傳統張力架線技術難以解決各種典型地形條件下的架線施工。多分裂導線的分次展放施工技術以及裝配式架線技術，是目前國內外新型的架線施工技術，但由於大截面導線線長與弧垂的變化敏感關係，需對導線線長進行精確的計算。
近十年來，國內多家送變電公司相繼開展了多分裂導線分次展放施工技術研究以及裝配式架線技術研究，但對於大截面導線的線長計算方法，目前缺少統一的計算模型，且由於線長計算中考慮的影響因素都較少，從而線長計算誤差較大。
技術實現要素：
本發明提供了一種大截面導線線長計算方法及系統，以解決對大截面導線線長如何精確計算的問題。
為了解決上述問題，根據本發明的一個方面，提供了一種大截面導線線長計算方法，所述方法包括：
計算導線在架線張力下的基本線長；
根據所述導線在架線施工過程中的初伸長和蠕變變形計算第一線長增量；
根據耐張絕緣子金具串自重比載計算第二線長增量；
根據聯板計算第三線長增量；
根據耐張絕緣子金具串公差計算第四線長增量；以及
根據所述基本線長、第一線長增量、第二線長增量、第三線長增量和第四線長增量計算計算線長。
優選地，其中所述基本導線線長的計算公式為：
在導線兩端無耐張絕緣子金具串連接時，
在導線兩端或一端連接耐張絕緣子金具串時，
其中，l為基本導線線長，h為導線張力，ω為導線單位長度自重；h為導線掛點間的高度差，l為導線掛點間的水平距離，為導線掛點間的高度差角，為導線自重比載，k為耐張絕緣子金具串的連接係數。
優選地，其中所述耐張絕緣子金具串的連接係數k的計算公式為：
在導線一端連接耐張絕緣子金具串時，
在導線兩端連接耐張絕緣子金具串時，
其中，ω0為耐張絕緣子金具串的單位長度重量，λ為耐張絕緣子金具串平均串長，g為耐張絕緣子金具串自重，n為分裂導線的分裂數，s為導線的截面積。
優選地，其中所述第一線長增量的計算公式為：
δl1＝δl初+δl蠕，
其中，△l1為第一線長增量，δl初為導線初伸長量，δl蠕為導線初期蠕變量，k為綜合絞長係數。
優選地，其中所述第二線長增量的計算公式為：
其中，△l2為第二線長增量，f為導線弧垂，為耐張絕緣子金具串自重比載。
優選地，其中所述第三線長增量的計算公式為：
其中，△l3為第三線長增量，d為聯板孔距，g為每相單側絕緣子金具串重量，θ為耐張絕緣子金具串後側導線傾角。
優選地，其中所述第四線長增量的計算公式為:
δl4＝μ2χ+μ3ν，
其中，χ為耐張絕緣子金具串的槽型連接尺寸偏差，ν為耐張絕緣子金具串的絕緣子變形偏差，μ2為槽型連接螺栓數量，μ3為耐張絕緣子金具串片數。
優選地，其中所述計算線長的計算公式為:
其中，l計為計算線長，li為第i個耐張段的基本導線線長，n為耐張段個數。
優選地，其中所述方法還包括：根據導線丈量裁剪和架線時的溫度和張力變化，將所述計算線長轉換為理論線長，其中所述理論線長的計算公式為:
l理＝l計·(1+△l1')·(1+△l2')，
δl2′＝α·δt·l，
其中，l理為理論線長，△l1'為張力修正量，δσ為導線架線張力與丈量裁剪過程中張拉力的差值，e為導線彈性模量，△l2'為溫度修正量，α為溫度補償係數，δt為導線丈量裁剪和架線時的溫度差。
根據本發明的另一個方面，提供了一種大截面導線線長計算系統，所述系統包括：基本線長計算單元、第一線長增量計算單元、第二線長增量計算單元、第三線長增量計算單元、第四線長增量計算單元和計算線長計算單元，
所述基本線長計算單元，用於計算導線在架線張力下的基本線長；
所述第一線長增量計算單元，用於根據所述導線在架線施工過程中的初伸長和蠕變變形計算第一線長增量；
所述第二線長增量計算單元，用於根據耐張絕緣子金具串自重比載計算第二線長增量；
所述第三線長增量計算單元，用於根據聯板計算第三線長增量；
所述第四線長增量計算單元，用於根據耐張絕緣子金具串公差計算第四線長增量；以及
所述計算線長計算單元，用於根據所述基本線長、第一線長增量、第二線長增量、第三線長增量和第四線長增量計算計算線長。
優選地，其中所述基本線長計算單元通過以下方式計算基本線長：
在導線兩端無耐張絕緣子金具串連接時，
在導線兩端或一端連接耐張絕緣子金具串時，
其中，l為基本導線線長，h為導線張力，ω為導線單位長度自重；h為導線掛點間的高度差，l為導線掛點間的水平距離，為導線掛點間的高度差角，為導線自重比載，k為耐張絕緣子金具串的連接係數。
優選地，其中所述耐張絕緣子金具串的連接係數k的計算公式為：
在導線一端連接耐張絕緣子金具串時，
在導線兩端連接耐張絕緣子金具串時，
其中，ω0為耐張絕緣子金具串的單位長度重量，λ為耐張絕緣子金具串平均串長，g為耐張絕緣子金具串自重，n為分裂導線的分裂數，s為導線的截面積。
優選地，其中所述第一線長增量計算單元通過以下方式計算第一線長增量：
δl1＝δl初+δl蠕，
其中，△l1為第一線長增量，δl初為導線初伸長量，δl蠕為導線初期蠕變量，k為綜合絞長係數。
優選地，其中所述第二線長增量計算單元通過以下方式計算第二線長增量：
其中，△l2為第二線長增量，f為導線弧垂，為耐張絕緣子金具串自重比載。
優選地，其中所述第三線長增量計算單元通過以下方式計算第三線長增量：
其中，△l3為第三線長增量，d為聯板孔距，g為每相單側絕緣子金具串重量，θ為耐張絕緣子金具串後側導線傾角。
優選地，其中所述第四線長增量計算單元通過以下方式計算第四線長增量:
δl4＝μ2χ+μ3ν，
其中，χ為耐張絕緣子金具串的槽型連接尺寸偏差，ν為耐張絕緣子金具串的絕緣子變形偏差，μ2為槽型連接螺栓數量，μ3為耐張絕緣子金具串片數。
優選地，其中所述計算線長計算單元通過以下方式計算計算線長:
其中，l計為計算線長，li為第i個耐張段的基本導線線長，n為耐張段個數。
優選地，其中所述系統還包括：
理論線長計算單元，用於根據導線丈量裁剪和架線時的溫度和張力變化，將所述計算線長轉換為理論線長，其中所述理論線長計算單元通過以下方式計算理論線長:
l理＝l計·(1+△l1')·(1+△l2')，
δl2′＝α·δt·l，
其中，l理為理論線長，△l1'為張力修正量，δσ為導線架線張力與丈量裁剪過程中張拉力的差值，e為導線彈性模量，△l2'為溫度修正量，α為溫度補償係數，δt為導線丈量裁剪和架線時的溫度差。
本發明的有益效果在於：
本發明綜合考慮了導線在施工過程中的初伸長、初期蠕變變形、耐張絕緣子金具串自重、聯板傾斜和絕緣子金具串公差對導線線長的影響，合理選取了其偏差範圍，用以計算計算線長，並按照溫度和張力的影響將所述計算線長轉換為理論線長，較為準確地把握了大截面導線，特別是多分裂大截面導線線長變化的影響規律，考慮全面，實現了對導線線長的精確計算，減小了計算誤差。
附圖說明
通過參考下面的附圖，可以更為完整地理解本發明的示例性實施方式：
圖1為根據本發明實施方式的大截面導線線長計算方法100的流程圖；
圖2為根據本發明實施方式的聯板傾斜對線長影響的示意圖；以及
圖3為根據本發明實施方式的大截面導線線長計算系統300的結構示意圖。
具體實施方式
現在參考附圖介紹本發明的示例性實施方式，然而，本發明可以用許多不同的形式來實施，並且不局限於此處描述的實施例，提供這些實施例是為了詳盡地且完全地公開本發明，並且向所屬技術領域的技術人員充分傳達本發明的範圍。對於表示在附圖中的示例性實施方式中的術語並不是對本發明的限定。在附圖中，相同的單元/元件使用相同的附圖標記。
除非另有說明，此處使用的術語(包括科技術語)對所屬技術領域的技術人員具有通常的理解含義。另外，可以理解的是，以通常使用的詞典限定的術語，應當被理解為與其相關領域的語境具有一致的含義，而不應該被理解為理想化的或過於正式的意義。
圖1為根據本發明實施方式的大截面導線線長計算方法100的流程圖。如圖1所示，所述大截面導線線長計算方法100用於對大截面導線線長進行計算。本發明實施方式的大截面導線線長計算方法100採用懸鏈線法計算基本線長，在計算導線理論線長時，綜合考慮了導線在施工過程中的初伸長、初期蠕變變形、耐張絕緣子金具串自重、聯板傾斜和絕緣子金具串公差對導線線長的影響，合理選取了其偏差範圍，用以計算計算線長，最後按照溫度和張力的影響將所述計算線長轉換為理論線長，實現了對導線線長的精確計算，減小了計算誤差，建立了一套能綜合反映大截面導線線長各種影響因素的計算方法，並對各影響因素的計算誤差予以綜合考量。所述大截面導線線長計算方法100從步驟101處開始，在步驟101計算導線在架線張力下的基本線長。優選地，其中所述基本導線線長的計算公式為：
在導線兩端無耐張絕緣子金具串連接時，
在導線兩端或一端連接耐張絕緣子金具串時，
其中，l為基本導線線長，h為導線張力，ω為導線單位長度自重；h為導線掛點間的高度差，l為導線掛點間的水平距離，為導線掛點間的高度差角，為導線自重比載，k為耐張絕緣子金具串的連接係數。
優選地，其中所述耐張絕緣子金具串的連接係數k的計算公式為：
在導線一端連接耐張絕緣子金具串時，
在導線兩端連接耐張絕緣子金具串時，
其中，ω0為耐張絕緣子金具串的單位長度重量，λ為耐張絕緣子金具串平均串長，g為耐張絕緣子金具串自重，n為分裂導線的分裂數，s為導線的截面積。
優選地，在步驟102根據所述導線在架線施工過程中的初伸長和蠕變變形計算第一線長增量。優選地，其中所述第一線長增量的計算公式為：
δl1＝δl初+δl蠕，
其中，△l1為第一線長增量，δl初為導線初伸長量，δl蠕為導線初期蠕變量，k為綜合絞長係數。導地線在裝配式架線施工中的初期蠕變量，可根據架線施工時間和蠕變量方程綜合確定。在本發明的實施方式中，k取值為1×10-4。蠕變及初伸長的計算主要基於1250mm2大截面導線的蠕變試驗數據，進行統計分析獲得。
優選地，在步驟103根據耐張絕緣子金具串自重比載計算第二線長增量。優選地，其中所述第二線長增量的計算公式為：
其中，△l2為第二線長增量，f為導線弧垂，為耐張絕緣子金具串自重比載。
當導線連接耐張絕緣子金具串時，由於單位長度的耐張絕緣子金具串重量遠大於單位長度的導線自重，因此導線在耐張絕緣子金具串的自重力作用下將被拉伸。
優選地，在步驟104根據聯板計算第三線長增量。優選地，其中所述第三線長增量的計算公式為：
其中，△l3為第三線長增量，d為聯板孔距，g為每相單側耐張絕緣子金具串重量，θ為耐張絕緣子金具串後側導線傾角。圖2為根據本發明實施方式的聯板傾斜對線長影響的示意圖。如圖2所示，對分裂導線來說，聯板對上下子導線線長增量也有影響，可以按照第三線長增量的計算公式計算聯板對上下子導線線長增量的影響。
優選地，在步驟105根據耐張絕緣子金具串公差計算第四線長增量。優選地，其中所述第四線長增量的計算公式為:
δl4＝μ2χ+μ3ν，
其中，χ為耐張絕緣子金具串的槽型連接尺寸偏差，ν為耐張絕緣子金具串的絕緣子變形偏差，μ2為槽型連接螺栓數量，μ3為耐張絕緣子金具串片數。在本發明的實施方式中，由於實際架線時絕緣子金具串的變形以及槽型連接尺寸的偏差而引起的導地線長的改變量按第四線長增量計算公式計算，其中，χ為耐張絕緣子金具串的槽型連接尺寸偏差，按《電力金具標稱破壞載荷系列及連接型式尺寸(gb/t2315-2008)》確定，ν為耐張絕緣子金具串的絕緣子變形偏差，按《±800kv直流盤型絕緣子技術條件》(q/gdw280-2009)確定，μ2為槽型連接螺栓數量，μ3為耐張絕緣子金具串片數。
優選地，在步驟106根據所述基本線長、第一線長增量、第二線長增量、第三線長增量和第四線長增量計算計算線長。優選地，其中所述計算線長的計算公式為:
其中，l計為計算線長，li為第i個耐張段的基本導線線長，n為耐張段個數。
優選地，所述方法還包括：根據導線丈量裁剪和架線時的溫度和張力變化，將所述計算線長轉換為理論線長，其中所述理論線長的計算公式為:
l理＝l計·(1+△l1')·(1+△l2')，
δl2′＝α·δt·l，
其中，l理為理論線長，△l1'為張力修正量，δσ為導線架線張力與丈量裁剪過程中張拉力的差值，e為導線彈性模量，△l2'為溫度修正量，α為溫度補償係數，δt為導線丈量裁剪和架線時的溫度差。
在本發明的實施方式中，設定架線時環境溫度為0℃，裁線溫度為0℃；裁線時張力為15％rts，即41.9277kn，如需現場架線使用，需嚴格按實際溫度、張力條件輸入；線長計算綜合考慮了絕緣子金具串變形、聯板傾角變形以及耐張塔轉角變形影響；並考慮了初伸長和初期蠕變的線長折算，最後將各子導線長度分別按溫度和張力基準值進行了換算；基本線長採用懸鏈線計算方法，對於耐張段各檔位分別按有、無耐張絕緣子金具串建立懸鏈線計算公式進行計算。其中，在本發明的實施方式中，基本參數中的耐張段各檔檔距即各檔位導線掛點水平距離、掛點高差需通過精確的現場測量獲得，而架線溫度、裁線溫度、及放線張力也作為未知變量輸入，除上述各未知變量以外，均為已知線路參數，根據設計資料獲得；然後通過所述基本參數進行計算參數的計算，主要計算參數包括：耐張段各檔位高差角餘弦值、耐張段兩端鐵塔掛點聯板傾角、以及耐張段兩端的線長影響量，其中對於耐張段兩端的線長影響量主要考慮了：耐張段兩端鐵塔聯板傾角引起的線長影響量、兩端鐵塔傾斜變形引起的線長影響量、以及耐張段兩端轉角塔轉角引起的線長影響量；蠕變及初伸長的計算主要基於1250mm2大截面導線的蠕變試驗數據，進行統計分析獲得，並綜合考慮了放線時的張力、溫度和時長條件，經統計分析獲得一個折減係數。在線長的計算中，先基於線路基本參數進行各影響量的計算，然後進行各檔位標準線長計算(基於懸鏈線方法的基本線長、並考慮耐張串的影響)，然後分別針對各子導線進行疊加組合計算；對各影響量疊加計算求得的各檔位子導線長度分別求和，獲得每根子導線總長度，然後按基於試驗數據分析的線路展放的初伸長和初期蠕變量折減；考慮到架線竣工溫度張力條件與裁線放線時溫度張力條件的差異，對求取的各側子導線長度進行了基準值換算，換算為裁線時溫度和張力條件下的理論線長。
圖3為根據本發明實施方式的大截面導線線長計算系統300的結構示意圖。如圖3所示，所述大截面導線線長計算系統300包括：基本線長計算單元301、第一線長增量計算單元302、第二線長增量計算單元303、第三線長增量計算單元304、第四線長增量計算單元305和計算線長計算單元306。優選地，在所述基本線長計算單元301計算導線在架線張力下的基本線長。優選地，其中所述基本線長計算單元301通過以下方式計算基本線長：
在導線兩端無耐張絕緣子金具串連接時，
在導線兩端或一端連接耐張絕緣子金具串時，
其中，l為基本導線線長，h為導線張力，ω為導線單位長度自重；h為導線掛點間的高度差，l為導線掛點間的水平距離，為導線掛點間的高度差角，為導線自重比載，k為耐張絕緣子金具串的連接係數。
優選地，其中所述耐張絕緣子金具串的連接係數k的計算公式為：
在導線一端連接耐張絕緣子金具串時，
在導線兩端連接耐張絕緣子金具串時，
其中，ω0為耐張絕緣子金具串的單位長度重量，λ為耐張絕緣子金具串平均串長，g為耐張絕緣子金具串自重，n為分裂導線的分裂數，s為導線的截面積。
優選地，在所述第一線長增量計算單元302根據所述導線在架線施工過程中的初伸長和蠕變變形計算第一線長增量。優選地，其中所述第一線長增量計算單元302通過以下方式計算第一線長增量：
δl1＝δl初+δl蠕，
其中，△l1為第一線長增量，δl初為導線初伸長量，δl蠕為導線初期蠕變量，k為綜合絞長係數。
優選地，在所述第二線長增量計算單元303根據耐張絕緣子金具串自重比載計算第二線長增量。優選地，其中所述第二線長增量計算單元303通過以下方式計算第二線長增量：
其中，△l2為第二線長增量，f為導線弧垂，為耐張絕緣子金具串自重比載。
優選地，在所述第三線長增量計算單元304根據聯板計算第三線長增量。優選地，其中所述第三線長增量計算單元304通過以下方式計算第三線長增量：
其中，△l3為第三線長增量，d為聯板孔距，g為每相單側耐張絕緣子金具串重量，θ為耐張絕緣子金具串後側導線傾角。
優選地，在所述第四線長增量計算單元305根據耐張絕緣子金具串公差計算第四線長增量。優選地，其中所述第四線長增量計算單元305通過以下方式計算第四線長增量:
δl4＝μ2χ+μ3v，
其中，χ為耐張絕緣子金具串的槽型連接尺寸偏差，ν為耐張絕緣子金具串的絕緣子變形偏差，μ2為槽型連接螺栓數量，μ3為耐張絕緣子金具串片數。
優選地，在所述計算線長計算單元306根據所述基本線長、第一線長增量、第二線長增量、第三線長增量和第四線長增量計算計算線長。優選地，其中所述計算線長計算單元306通過以下方式計算計算線長:
其中，l計為計算線長，li為第i個耐張段的基本導線線長，n為耐張段個數。
優選地，所述系統還包括：理論線長計算單元，根據導線丈量裁剪和架線時的溫度和張力變化，將所述計算線長轉換為理論線長，其中所述理論線長計算單元通過以下方式計算理論線長:
l理＝l計·(1+△l1')·(1+△l2')，
δl2′＝α·δt·l，
其中，l理為理論線長，△l1'為張力修正量，δσ為導線架線張力與丈量裁剪過程中張拉力的差值，e為導線彈性模量，△l2'為溫度修正量，α為溫度補償係數，δt為導線丈量裁剪和架線時的溫度差。
本發明的實施例的大截面導線線長計算系統300與本發明的另一個實施例的大截面導線線長計算方法100相對應，在此不再贅述。
已經通過參考少量實施方式描述了本發明。然而，本領域技術人員所公知的，正如附帶的專利權利要求所限定的，除了本發明以上公開的其他的實施例等同地落在本發明的範圍內。
通常地，在權利要求中使用的所有術語都根據他們在技術領域的通常含義被解釋，除非在其中被另外明確地定義。所有的參考「一個/所述/該[裝置、組件等]」都被開放地解釋為所述裝置、組件等中的至少一個實例，除非另外明確地說明。這裡公開的任何方法的步驟都沒必要以公開的準確的順序運行，除非明確地說明。