覆冰导线设计中的三类复杂问题的探讨 discussion about 3 kinds of complicated issues in iced conductor design.pdfVIP

第30卷第8期 电力建设 V01．30No．8 ·60· 2009年8月 ElectricPowerConstruction Aug，2009 覆冰导线设计中的三类复杂问题的探讨 刘怡春t，董凤举2，孙翔3，杜启收3，李永平3 (1．长春市建设工程施工图审查中心，长春市，130021；2．南京供电公司，南京市，210000；3．东北电力大学，吉林市，132012) [摘要】针对现行架宅线设计规范，研究了覆冰影响导线安全的3类复杂问题：一是覆冰和导线粘结在一 起，应作为复合材料计算其弹性模量；二是覆冰使导线荷载增加的同时会引起导线的局部刚度增加，使导线 受到应力增加的双重效应。在一定的风力作用下，导线的摆动使覆冰脱落或断裂，进而引起导线的刚度突变， 从而引起应力突变与集中；三是架空线的局部受力和低温冷脆问题。通过对3类问题的探讨，指出覆冰脱落 是导致倒塔主要客观原因。 [关键词】覆冰导线；复合材料；综合刚度；应力集中；不平衡张力 75 中图分类号：TM 文献标志码：B文章编号：1000—7229(2009)08—00160—03 这不仅有损于导线，更有损于铁塔的稳定。特别是在 0引言 某一局部覆冰脱落时铁塔所受的平衡张力受到破 2008年1月，中国南方诸多省份遭遇了罕见的坏，从而使铁塔产生倾覆或倾覆趋势。 雨雪冰冻天气。在持续的低温冰冻天气侵袭下，输电 1．1覆冰和导线的综合弹性模量计算 线路频繁发生断线、倒塔(杆)等严重事故，导致多省 覆冰的导线如同一根曲杆。覆冰与导线粘结在 电网众多骨干电力输送线路被迫停运．电网的稳定 一起成为一种复合材料而共同受力，因此需要计算 运行面临巨大的挑战．正常的电力供应秩序遭到严 覆冰和导线的综合刚度。又由于冰的抗拉强度低于 重的破坏。受灾最为严重的几个省电网被瓦解成多 抗压强度。所以当冰线复合材料的受力在抗拉和抗 个孤立运行的小网。许多城市和乡镇遭遇全停电事 压处．由于覆冰的部分开裂和全部开裂，将会引起综 故，当地居民的正常生活受到严重的威胁。大灾过 合刚度的2次突变，进而引起导线应力的2次突变， 后，如何提高输电线路抗冰灾能力，如何提升电网抗 对导线的极限承载极具破坏性。 击自然灾害能力，如何在恶劣环境下确保电网的稳 1．1．1导线的弹性模量E，确定 定运行成为众多线路设计者必须研究的课题。本文 由试验得知．架空线的弹性系数E小于股丝所 针对现行架空线设计规范．研究覆冰影响导线安全 用材料弹性系数之半。这是由于绞丝系扭曲之股丝 的3类复杂问题．分析了输电线路覆冰对导线及铁 组成，具有螺旋弹簧受弯的状态，故文献【1—3]中提 塔的连锁效应．旨在为分析线路冰害事故和冰灾预 出的E为材料弹性系数的318，即 GPa 防提供参考依据。 El=3EJ8=22．6 (1) 1．1．2覆冰导线全截面综合弹性模量易计算 l导线刚度的计入 鉴于覆冰成分的复杂性和当前试验对此类问题 我国现行线路设计中所使用的架空线的线形方 的空白，并且河冰与导线覆冰有很高的相似性，因此 程式都是以假设架空线是没有刚性的柔性索链为前 本文将引入河冰的试验弹性模量值作为覆冰的弹性 提推导得出的。在正常气候条件下，依据这一假设所