事故情况下Ⅱ型直线杆的计算方法

《110kV～750kV架空输电线路设计规范》10.1.5规定：悬垂型杆塔（不含大跨越悬垂型杆塔）的断线情况，应按-5℃、有冰、无风的气象条件计算荷载组合。

《110kV～750kV架空输电线路设计规范》10.1.6规定：耐张型杆塔的断线情况，应按-5℃、有冰、无风的气象条件计算荷载组合。

在断线情况下，所有导线张力均取导线最大使用张力的70%，所有避雷线张力均取避雷线最大使用张力的80%。

《110kV～750kV架空输电线路设计规范》10.1.13规定：各类杆塔的安装情况，应按10m/s风速、无冰，相应气温的气候条件下考虑荷载组合。

导线或避雷线及其附件的起吊安装荷载，应包括提升重量（一般按两倍计算）和安装工人及工具的重量。导线及避雷线的紧线荷载，应包括紧线张力和安装工人及工具的重量。

（一）断线张力的确定

1.计算中的基本假定

（1）耐张段内各档档距相等，且无高差（图333）。

图333　正常情况下的线路

（2）不考虑导线的弹性变形。

（3）耐张段两端耐张杆为绝对钢体。

2.断线张力的确定

（1）断线后的拉力，在导线折断后的拉力（图334）可应用秦弗尔图解法决定。

图334　事故情况下的线路

1）两条曲线的绘制：

式中　Tn——断线后的导线张力，kgf；

δn——断线后悬垂串的偏移距离，m；

Δln——断线后档距长度的缩短，m；

ΔTn——相邻档距中导线的拉力差，kgf。

第一条曲线按下列公式绘制：

其中L0=l0+或L0=，给定不同的ln，求得Tn。

第二条曲线的绘制：

给定ΔTn，求得δn。

在绘制两条曲线时，纵坐标为Tn和ΔTn，横坐标为Δln=l0-ln及δn，如图335所示。

2）每一档距中导线拉力的确定。按图335曲线Ⅰ和曲线Ⅱ来确定导线拉力，首先给定第五个档距中的导线拉力T5=oa；档距长度的缩短Δl5=δ4=ab；在第四个档距中的导线拉力T4=T5-ΔT4，ΔT4=dc，自a点截取ae=dc，则T4=oe，δ3=Δl4+δ4=ef+ab=ef+fg=eg。

图335　导线折断时，决定导线拉力的图解分析法

在第三个档距中的导线拉力T3=T4-ΔT3，ΔT3=ih。自e点截取ke=ih，则T3=ok，δ2=Δl3+δ3=kL+eg=kL+LM=KM。

在第二个档距中的导线拉力T2=T3-ΔT2，ΔT2=xy。自k点截取kw=xy，则T2=ow，δ1=Δl2+δ2=wn+kM=wn+nj=wj。

如果j点落在曲线Ⅱ上，则T5选择的是正确的，否则，必须再选用一个T5值，重复作图。若j的位置高于曲线Ⅱ，表示T5数值选的较大，若j的位置低于曲线Ⅱ，表示T5数值选的较小。

（2）两个特殊情况：

1）针式绝缘子的断线、绝缘子并不偏移则：

2）如果电杆为水泥杆或铁塔，可以认为在导线折断不平衡拉力作用下，电杆不产生挠度，则：

δ′=KmΔTn=0

（3）上述的计算，我们假定耐张段中各档档距是相等的，实际上各个档的档距是不同的。为了安全起见，在计算杆塔的荷重时，l0应取剩余档中最大的档距。验算邻档断线后对被交叉物的垂直距离时，l0应取剩余档中最小的档距。档距相差很大时，l0取用代表档距的误差最小。

（二）在线路故障情况下Ⅱ型直线杆的计算

当Ⅱ型直线杆两边缘导线中有一根导线折断时，将使作用在Ⅱ型杆上的扭矩和弯曲力矩最大，如图336所示。(www.xing528.com)

1.作用在电杆上的荷重

（1）水平荷重：

图336　导线折断时的电杆受力

1）木质电杆。根据实验在最边缘导线折断时：

2）水泥杆或铁塔。在最边缘导线之一折断时，假设支柱主杆为钢体，可按两端支持的横梁求支点的办法，求出主杆承受的力。取对B点力矩和等于零：

取对A点力矩和等于零：

3）电杆主杆内的力的分布系数：

木质电杆，RA=Tn

水泥杆和铁塔，RA=1.5Tn

（2）垂直荷重：

图337　垂直荷重的计算

1）为了确定加在靠近折断导线Ⅱ型杆主柱上的垂直荷重，取对B点的力矩方程式（图33-7）：

2）绝缘子串的重量，G2。

3）横担一半的重量，G3。

4）加在电杆顶部的重量，GA-3=GA+G2+G3。

5）Ⅱ型杆自杆顶至地面AA截面处主柱的重量，G4。

2.沿线路方向电杆挠度的确定

当一根导线折断时，临近断线杆（1号直线杆）在导线单方向拉力作用下，Ⅱ型杆的挠度的确定，如图338所示。

（1）M点的挠度：

（2）N点的挠度：

图338　沿线路方向电杆挠度

当时：

3.电杆中材料应力的确定

（1）AA截面中的弯曲力矩。折断导线的拉力造成，沿线路方向的弯曲力矩；

由垂直力作用造成沿线路方向的弯曲力矩：

总的弯曲力矩：

注意，水泥电杆或铁塔，在外力作用下挠度不显著，不必进行挠度计算以及由垂直力所产生的弯曲力矩，为安全起见，可将此弯曲力矩估计为总力矩的10%，因此：

（2）截面AA中的应力：

如果电杆材料的压缩许用应力和弯曲许用应力相等的话，则式（3336）可写成：

计算所得应力σA，不得大于计用应力。

木质电杆的许用应力，可在附录七中查到。水泥电杆的许用应力可按式（3316）计算。

为垂直压缩力对电杆AA截面产生的附加应力，在实际计算中其值很小，可以忽略。这样，式（3337）可简化为：

那么，大大可以简化计算步骤，即：

MA≤[M]

电杆强度满足要求。