第十章 架空线的断线张力和不平衡张力
《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》新旧规范对照
《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》新旧规范对照：现行《110kV～750kV架空输电线路设计规范》GB50545-2010《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》DL/T5154—2012作废《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》DL/T5154—20021 总则1.0.1为了在架空输电线路杆塔结构的设计中贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，做到安全可靠、先进适用、经济合理、资源节约、环境友好，制定本标准。
套话,原则性问题。
与GB50545—2010的区别为涉及直流线路问题.适用范围扩大.1.0.2 本标准适用于新建的110kV～750kV架空输电线路杆塔结构的设计.对应原DL/T5154—2002条文：1。
0.1 、1。
0.2、1。
0。
3由110kV～500kV调整为110kV～750kV，与GB50545-2010相一致。
与GB50545-2010的区别为涉及直流线路问题及750 kV的双回及多回问题。
适用范围扩大。
去掉了原DL/T5154-2002条文1。
0。
1 “通信杆塔设计可参照采用”；略去了1。
0.2、1.0。
3.DL/T5154-2012条文说明1。
0.2明确了临时线路、通信杆塔结构设计参照执行，原线路的改造和改建参照验算和设计。
基本一致1。
0.3 本标准确定了架空输电线路杆塔结构的设计原则，给出了角钢铁塔和混凝土电杆的设计计算方法。
新增1.0.4 本标准采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用可靠度指标度量结构构件的可靠度,在规定的各种荷载组合作用下或各种变形或裂缝的限值条件下，满足线路安全运行的临界状态。
对应原DL/T5154-2002条文:3。
0。
2一致1.0。
5 杆塔结构设计，应从实际出发,结合地区特点，积极采用新技术、新工艺、新设备、新材料，推广采用节能、降耗、环保的先进技术和产品。
新增与GB50545-2010条文：1.0.3一致。
1。
0。
6 杆塔结构设计采用新理论、新材料或新结构型式，当缺乏实践经验时，应经过试验验证。
架空输电线路连续档不平衡张力计算
架空输电线路连续档不平衡张力计算摘要：在电网运行中，不平衡张力是影响输电线路安稳运行的根本，直接影响了电网运行的可靠性。
而不平衡张力的形成，主要由不均匀覆冰导致。
不均匀覆冰，使得直线塔两端出现不平衡张力，铁塔受到弯矩与扭矩影响，为直线塔带来一定损坏。
对此，文章结合架空输电线路的地形、覆冰特点等，从耐张段的连续档数量、档距大小、挂点高差、断面模型、悬垂串等多方面，对架空输电线路连续档的不平衡张力展开计算，准确把握杆塔受力情况，避免不平衡张力带来的浪费与风险，提高杆塔设计的合理性与经济性了，推动电网可持续运行。
关键词：架空输电线路；连续档；不平衡张力；计算前言：实际上，气象变化是导致架空输电线路出现不平衡张力的主要因素。
如：某地区冰雪灾害，导致架空输电线路大规模断线倒塔，导致该灾害的原因在于：导地线出现严重覆冰，线路档距或高差不等，各档输电线水平张力存在差异，杆塔承受了大量的不平衡张力，最终倒塔[1]。
对此，为保障架空输电线路的安全性，提高居民用电可靠性，在架空输电线路建设时，应根据实际情况，对不平衡张力进行计算，提高杆塔的抗扭能力与抗弯能力，避免连续倒塔事故发生。
1、架空输电线路连续档不平衡张力产生原因在架空输电线路竣工时，可以认为，悬垂绝缘子位于铅锤位置，各直线杆塔并不承受张力差。
但是，在实际输电线路运行中，却会出现下列状况，导致耐张段张力相差悬殊，直线杆塔承受了较大的不平衡张力，甚至因此倾斜、倒塔等，导致规模性断电。
具体如下：在架空输电线路上，耐张段各档距的长度，高差出现较大差异时，一旦气象条件发生较大变化，如：大风、大雪等，就会导致各档的张力偏差，不平衡张力因此产生；在寒冷的冬季，若耐张段各档出现不均匀覆冰、不均匀脱冰等现象，将直接导致各档比载不同，不平衡张力产生；在线路检修时，多采用先松某悬挂点，后挂某悬挂点的方式，使两档合为一档，导致相邻档位间的张力不平衡；另外，在耐张段，若某档进行飞车、绝缘爬梯等工作，集中荷载也是引发不平衡张力的重要原因[2]。
(完整版)架空输电线路设计考试重点
第一章架空输电线路基本知识1、输电线路的任务是输送电能，并联络各发电厂、变电站使之并列运行，实现电力系统联网。
2、输电线路的分类：输电线路按电压等级分为高压、超高压、特高压线路；按架设方式分为架空线路和电缆线路；按输送电流的性质分为交流线路和直流线路；按杆塔上的回路数目分为单回路、双回路和多回路线路；按相导线之间的距离分为常规型和紧凑型线路。
3、架空输电线路的组成：架空输电线路主要有导线、地线、绝缘子（串）、线路金具、杆塔和拉线、基础以及接地装置等部分组成。
4、架空线结构及规格：输电线路用架空线基本都由多股圆线同心绞合而成；在现行国家标准中，导线用型号、规格号、绞合结构及本标准号表示。
型号第一个字母均用J，表示同心绞合；例如JG1A-40-19表示19根A级镀层普通强度镀锌钢线绞制成的镀锌钢绞线，相当于40mm²硬铝线的导电性；JL/G1B-500-45/7表示由45根硬铝线和7根B级镀层普通强度镀锌钢线绞制成的钢芯铝绞线，硬铝线的截面积为500mm².5、导线的接截面选择：导线的截面选择应从其电气性能和经济性能两个方面考虑，保证安全经济地输送电能。
一般先按经济电流密度初选导线截面，再按允许电压损失、发热、电晕等条件校验。
大跨越的导线截面宜按允许载流量选择，并应通过技术经济比较确定。
6、地线架设及选择：输电线路是否架设地线，应根据线路电压等级、负荷性质和系统运行方式，并结合当地已有线路的运行经验、地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等来决定。
110kv输电线路宜全线架设地线，在平均雷暴日不超过15日或运行经验证明雷电活动轻微的地区可不架设地线。
无地线的输电线路宜在变电站或发电厂的进线段架设1～2km的地线。
在平均雷暴日超过15日的地区的哦220～330kv输电线路应沿全线架设地线，山区宜采用双地线。
500kv输电线路应沿全线架设双地线。
7、导线的排列方式：单回路的导线常呈三角形、上字形和水平排列，双回路有伞形、倒伞形、六角形和双三角形排列，在特殊地段还有垂直排列、斜三角形排列等。
第十章 架空线的断线张力和不平衡张力
表10−3 档距分布形式
断线档选取原则一览表
档距特点
断线档选择
选在档距较多的一 各档档距大致相等
侧断线。
跨越档两侧的档距
分 别 为 一 大 一 小 ， 选在大档距内断线。
即l３＞l5。
跨越档两侧的档距 先选在较大档距l5
内断线，若计算结
一侧较大，一侧很
果裕度不大，需再
小，且小档距的邻
选在小档距内断线
，重GJ，第 k 档相导线断线后尚剩 n’ 根次导线。
当一相内有次导线断裂时，一般认为断线档内的间隔棒 被拉脱或损坏，故不承受张力差，即张力差全部作用在悬挂 点上。
断线后断线档的档距及剩余n‘ 根次导线的张力均要增加， 其它档的档距及张力均减小。设断线后第 i 档每根次导线的 张力Ti ，档距变化量△li与每根导线张力Ti 的关系，仍可用式 （10−2）表示。
4500 1.076 8500 0.187
5000 0.856 9500 0.100
5500 0.690 11004.75
0
（2）作δ=f（△T）曲线Ⅱ 因各档距基本相等，垂直档距lv 等于水平档距lh，悬垂点的垂直荷载为
（N）
将有关数值代入式（10−3），得
（m）
给出不同的△T，求出相应的悬点偏移量δ，如表10−5。 利用该组数值作出图10−4中的曲线Ⅱ。
（1）作T=f（△l）曲线Ⅰ：
给出不同的T，可求得相应的△l，数据示于表10−4中，曲 (m) 线Ⅰ绘制于图10−4中。
T（N） △l（m） T（N） △l（m）
2500 3.501 6000 0.560
3000 2.454 6500 0.456
3500 1.807 7000 0.371
电气工程及其自动化(输电知识点)
1.输电线路的任务就是输送电能，并联络各发电厂，变电厂，变电站使之并列运行，实现电力系统联网。
目前和我过输电线路的电压等级有35，（66），110，（154），220，330，500，750，1000kv。
其中66，154kv新建线路不再使用。
2.截面积120mm²的铝绞线表示为LJ-120；标称截面铝300mm²，钢50mm²的铜芯铝绞线表示为LGJ-300/50;标截面铝150mm²，钢25mm²的防腐型铜芯铝绞线则表示为LGJF-150/25。
LHaJ-400表示标称截面为400mm²的热处理铝镁硅合金绞线，LHaGJ-400/50表示标称截面为铝合金400mm²，钢50mm²的钢芯热处理铝镁硅稀土合金绞线。
3.杆塔分为电杆和铁塔两大类，跟据杆塔在线路中的作用，有直线杆塔，耐张杆塔，转角杆塔，终端塔，跨越杆塔和换位杆塔之分。
4.常见的换位方式有直线杆塔换位（滚式换位），耐张杆塔换位和悬空换位。
地线的换位方式一种是从杆塔顶端直接向上或者向下交叉绕跳，注意地线玉杆塔的间隙距离，另一种是在杆塔顶设置针式绝缘子，用以固定交叉跳线，放电间隙制作在针式绝缘子上。
5.气象条件三要素。
风，覆冰和气温，是线路设计需要考虑的气象参数。
6.控制气象条件，气象条件变化，架空线的应力随之变化，必然存在一种气象条件，在该气象条件下架空线的应力最大，这一气象条件称为控制气象条件。
7.临界档距；最低气温和最大比载两个气象条件同事成为控制条件。
两个及以上控制条件同时成为控制条件时的档距称为临界档距。
8.架空线产生的永久性塑蠕伸长，在线路运行初期最为明显，姑在线路上称为架空线的“初伸长”。
处理方法；预拉法，增大架线应力（恒定降温法）。
9.因架空线断线，断线档的相邻档架空线锁具有的水平张力，称为架空线的断线张力。
10.因气象条件变化，在杆塔产生的水平张力差，称为架空线的不平衡张力。
线路设计答案
第一章架空输电线路基本知识1、输电线路的任务是输送电能，并联络各发电厂、变电站使之并列运行，实现电力系统联网。
2、输电线路按电压等级分为高压、超高压、特高压线路；按架设方式分为架空线路和电缆线路；按输送电流的性质分为交流线路和直流线路；按杆塔上的回路数目分为单回路、双回路和多回路线路；按相导线之间的距离分为常规型和紧凑型线路。
3、架空输电线路主要有导线、地线、绝缘子（串）、线路金具、杆塔和拉线、基础以及接地装置等部分组成。
4、输电线路用架空线基本都由多股圆线同心绞合而成；在现行国家标准中，导线用型号、规格号、绞合结构及本标准号表示。
型号第一个字母均用J，表示同心绞合；例如JG1A-40-19表示19根A级镀层普通强度镀锌钢线绞制成的镀锌钢绞线，相当于40mm²硬铝线的导电性；JL/G1B-500-45/7表示由45根硬铝线和7根B级镀层普通强度镀锌钢线绞制成的钢芯铝绞线，硬铝线的截面积为500mm².5、导线的截面选择：导线的截面选择应从其电气性能和经济性能两个方面考虑，保证安全经济地输送电能。
一般先按经济电流密度初选导线截面，再按允许电压损失、发热、电晕等条件校验。
大跨越的导线截面宜按允许载流量选择，并应通过技术经济比较确定。
6、地线架设及选择：110kv输电线路宜全线架设地线，在平均雷暴日不超过15日或运行经验证明雷电活动轻微的地区可不架设地线。
无地线的输电线路宜在变电站或发电厂的进线段架设1～2km的地线。
在平均雷暴日超过15日的地区的哦220～330kv输电线路应沿全线架设地线，山区宜采用双地线。
500kv输电线路应沿全线架设双地线。
7、导线的排列方式：单回路的导线常呈三角形、上字形和水平排列，双回路有伞形、倒伞形、六角形和双三角形排列，在特殊地段还有垂直排列、斜三角形排列等。
8、导线的换位方法：直线杆塔换位、耐张杆塔换位和悬空换位。
9、绝缘子片数公式：n≥a·Un/h 绝缘子联数确定公式：N≥G/[Tj]第二章设计用气象条件1、主要气象参数对线路的影响：风作用于架空线上形成风压，产生水平方向上的荷载，风荷载使架空线的应力增大，杆塔产生附加弯矩，会引起断线、倒杆事故。
导线不平衡张力计算的应用简介
导线的不平衡张力计算在电力线路工程中的应用简介四川安岳供电公司李荣久一、不平衡张力的概念凡杆塔左右两邻档因架空线张力不等而承受的张力差，均称为不平衡张力。
断线杆塔所承受的断线张力，属事故情况下的不平衡张力；线路中正常运行、安装、检修情况下，也都会使直线杆塔承受不平衡张力，称为正常情况下的不平衡张力；由事故断导线后由导线的不平衡张力导致地线产生反作用的不平衡张力，称为地线支持力。
二、计算架空线的不平衡张力在线路工程中的应用简述电力线路的设计要考虑在施工、运行和检修时都要保证导线、杆塔和被跨越设施的安全，在发生事故时要尽量减少损失和保证重要跨越设施的安全。
因此，必须根据线路通过地区的实际情况，计算导线出现不平衡张力情况时的导线张力、弧垂和杆塔承受的不平衡张力，以确定杆塔的强度、导线悬挂点高度等参数，力求设计有较高的安全性和经济性。
例如，程思勇硕士和薛志方博士的《覆冰不平衡张力计算分析》，通过计算分析，得到对线路设计有意义的如下结论：1)增大导地线安全系数可增大覆冰不平衡张力；2)适当增加串长能够有效缓解纵向不平衡张力；3)在覆冰的地区，通过适当增加耐张段内的档距数，能明显改善覆冰不平衡张力；4)档距分布不均将有利于减小不均匀覆冰不平衡张力；5)减小挂线点之间的高差，可较有效的降低不平衡张力。
在发生事故后，通过不平衡张力计算，可以找出事故原因，采取有效的解决办法。
例如，刘庆丰硕士的《输电线路不平衡张力分析和计算》，从一次不均匀覆冰导致的铁塔倒塌事故中，通过测定事故段各档导线的覆冰厚度，进行不平衡张力计算后，确定倒塔的原因是不平衡张力超过了铁塔的承载力，在此基础上提出了解决办法。
至于不均匀覆冰的重冰档和断线相邻档的对地距离和交叉跨越的校验，是设计时不可缺少的计算工作，就不必多说了。
不平衡张力的计算方法可参阅《用Excel程序求解架空线的不平衡张力》，其中的计算公式均源于邵天晓先生著《架空送电线路的电线力学计算（第二版）》，邵先生还用手机短信向笔者提示了书中的悬链线公式。
架空输电线路连续档不平衡张力计算
架空输电线路连续档不平衡张力计算摘要：对传统的架空输电线路连续档不平衡张力计算方法进行分析，并指出其计算过程的不足之处；对传统计算方法进行了改进，研究了初始内力的取值和不收敛修正，并给出了具体流程；用两种方法对9种工况下的实例进行分析计算，改进前的算法和改进后的算法计算结果相同，但改进后的算法极大提高了计算效率。
关键词：架空输电线路；不平衡张力；初始应力架空输电线路是我国高压电网的重要组成部分，然而由于受到各种外力的影响，例如：由于档距、高差悬殊、覆冰不均匀等因素，使得架空输电线路的铁塔两侧受到不平衡张力，从而导致直线塔出现倒塔或损坏。
一旦铁塔出现倾斜或倒塔，就会造成两侧铁塔受到更大的不平衡张力和冲击力，严重的会导致连续的倒塔，造成大范围的停电事故，给电网的抢修和恢复带来了极大困难。
为了避免此种故障的出现，国家对架空线路设计规范进行了重新修订，要求提高铁塔的抗扭和抗弯能力，尽量避免铁塔在受到不平衡张力时倾倒。
这就要求设计人员必须对铁塔的不平衡张力进行计算，分析两侧不平衡张力对铁塔造成的影响，从而对铁塔进行合理的设计，本文对架空输电线路连续档不平衡张力的计算方法进行分析，并提出了改进算法。
1 输电线路连续档不平衡张力计算方法及不足之处1.1 计算方法目前，在工程设计中对于架空输电线路连续档不平衡张力的计算主要采用电算试凑求解法。
具体计算过程如下：选择试凑的方式，按照给定步长计算输电线路应力的初始值，再根据求出应力的最终值计算铁塔的不平衡张力。
具体计算过程如下：1.1.1 档距增量计算假设：耐张段存在n个连续档，无风、气温：，导线水平应力均为，每个直线杆塔悬垂绝缘子位于中垂位置，导线无杂物。
若外界条件发生变化，例如：由于冰雪造成不均匀覆冰等，此时架空导线的水平应力出现变化，各档应力不一，直线杆塔导线悬挂点出现偏移状况，从而导致档距发生变化。
根据理论档距增量和应力的关系可表示如下式（1）所示：（1）上式中，分别表示初始条件下第档的档距和高差角；分别表示架空导线的膨胀系数、弹性系数和等效温度；分别表示架空导线的自力比载、气温及水平应力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
查曲线Ⅱ中相应曲线 i，得到△Ti，算出Ti+1=Ti−△Ti。
如此类推下去，直至算出断线相邻档的Tk，由Tk查曲线Ⅰ 中相应曲线k，得到△lk，算出δk=△lk+δk−1，由δk查曲线Ⅱ中相
应曲线k，算出△Tk。
如果Tk=△Tk，或者说δk的线段末端P正好落在曲线Ⅱ中 相应曲线k上，则假定的T1正确，Tk 即为所的断线张力。否 则应重新假定T1，重复上述步骤直至Tk=△Tk 为止。
4、确定方法
（1）设计杆塔时：规定断线张力取最大使用张力 的百分数作为杆塔校验荷载。（具体杆塔设计课程 中讲述）
（2）计算电气间距时：依据实际档距、高差、 杆塔结构和气象条件，采用公式具体计算。（重点研 究）
第二节 固定横担固定线夹下 单导线的断线张力
断线张力的特点
1、断线张力是断线冲击过程稳定后的已经衰减了的 “残余张力”。
3、产生的原因
断线：大多发生于小截面架空线。
表10−1
断线事故原因统计表
原因 雷击 外力破坏 覆冰
次数 115
113
29
百分比 24％ 23.5％ 6％
大风 21 4％
振动 压接管抽签 不明
21
17
164
4％ 3.5％ 35％
不平衡张力：
（1）高差悬殊的连续档气象条件变化； （2）不均匀脱覆冰； （3）集中荷载； （4）改建中的档距变化。
如果Tk＞△Tk，或者说δk线末端P点未到达曲线Ⅱ中相应 曲线k，表明T1设大了。如果Tk＜△Tk，或者说δk线末端P点 超过曲线Ⅱ中相应曲线 k，表明T1设小了。
三、断线档的选择原则 为保证交叉跨越在断线事故情形下，满足规范规定的跨 越限距要求，断线档应选在跨越档的相邻档，不同档距分布 下的断线档选定原则见下表。
（4）图解法求解步骤
假定靠耐张塔一档的架空线张力为T1，由T1查曲线Ⅰ中相
应曲线1，得到△l1。因δ1=△l1，据此查曲线Ⅱ中相应曲线1， 得到△T1，计算出T2=T1−△T1。
由T2查曲线Ⅰ中相应曲线2得到△l2，算出δ2=△l2+δ1。由 δ2查曲线Ⅱ中相应曲线2，得到△T2，算出T3=T2−△T2。
一、断线张力的有关方程及其求解
1、档距减小量与应力的关系
设断线前气温 t，比载γ，各档水平应力为σ0，第 i 档的 档距为li0，高 差角βi0。
断线后气温、比载不变，第 i 档档距减小了△li变为 li，
水平应力变为σi0，仿公式（8−19），略去高差变化量的影响， 断线后第 i 档的档距减小量为
2、影响断线张力大小的因素： （1）绝缘子串越长，导线就越松弛，张力衰减就越多， 残余张力就越小。 （2）直线杆塔产生绝缘子串偏斜方向的挠曲变形，增 大了导线的松弛量，残余张力因而更小。 （3）断线引起的绝缘子串偏斜和杆塔挠曲变形，还使 未断线侧各档的档距向减小的方向变化。紧邻断线档的档 距减小得最多，距断线档越远减小得越少。 （4）断线张力的大小与断线后剩余的档数有关。一般 情要校况当验考邻高虑档压断架五线空档后线导。路线跨对越交铁叉路跨、越公物路的、距电离车，道因、而弱需电要线计路算以断及线特张殊力管。道时，需 （5）未断地线的支持力。
li
l2 2 i0
cos2 24
用张力表示为
i0
1
2 i0
1
2 0
0 i0 E cos i0
cos2
i0
li0 1
l2 2 i0
8
2 i0
（10−1）
li
p
l2 2 i0
cos2 24
i0
1
Ti
2
1 T02
T0 Ti
EAcos i
0
cos2
li 0
i0 1
p
l2 2 i0
值 对
计
算的反复次数影响很大。残余张力T1一定小于未断线前的张
力T0=σ0A。剩余档数越多，T1与T0的差值越小，档距的变化
量△l1也越小。
二、求解断线张力的作图法 利用计算机采用试凑法求解断线张力是很方便的。在无 条件应用时，可采用图解法。具体作法如下： （1）以δ（△l）为横坐标，T（△T）为纵坐标建立直 角坐标系，如下图。 （2）利用式（10−2），绘制断线后各档档距变化与张 力变化的关系曲线Ⅰ：T=f（△l） （3）利用式（10−3），绘制断线后直线杆塔上架空线 悬挂点偏移量δi与不平衡张力差△Ti=Ti−Ti+1 的关系曲线Ⅱ：δ =f（△T）。
（10−3）→T2；T2→式（10−2）→△l2；δ2 =δ1+ △l2；δ2、T2
→ 式 （ 10−3 ） → T3 ； …… ； Tk→ 式 （ 10−2 ） → △ lk ； δk
=δlik−1+利△p用2llik20上；c2o4述δsk2、方iT0法kT→试1i2 式凑T（1求02 1解0−E时2AT），0co→s初Ti Ti值0k+T1c≡1o（0s2。△i0ll1i1）0 的p8T2取lii220
8Ti 2
（10−2）
断线后由于架空线张力变小，弹性伸长量也减小，故断
线后档内悬线长度要比断线前缩短一些。断线后档距缩小，
△l i取为正。 若断线后连续档剩余 k 档，则依式（10−2）可列出 k 个
方程，但含有Ti、△li（i=1，2.，…，k）共 2k 个待求量，需 再列出 k 个方程才能求解。
架空输电线路设计
第十章 架空线的断线张力 和不平衡张力
第一节 概 述
1、定义 断线张力：因架空线断线，断线档的相邻档架空线所具 有的残余水平张力，称为架空线的断线张力。 不平衡张力：因气象条件变化，在直线杆塔上产生的水 平 张力差，称为架空线的不平衡张力。 2、目的 （1）计算杆塔强度； （2）验算架空线与杆塔的电气间隙； （3）校验被跨越物间距； （4）检查转动横担或释放线夹是否能动作。
2、悬挂串偏移量与两侧张力的关系： 设悬垂串悬挂点处的杆塔挠度系数为B，可写出架空线 悬挂点偏距δi的计算式为
i l1 ...... li
(Ti Ti1)
(Pv
GB(Ti Ti1)
（10−3）
利用式（10−2）、（10−3）两组方程，按下面步骤试凑
求解：
假 定 T1→ 式 （ 10−2 ） → △ l1 ； δ1 =△l1 ； δ1 、 T1→ 式
表10−3 档距分布形式