EXCEL在校验导线悬挂点应力中的应用

摘要：论述了输电线路导线悬挂点应力的计算原理，采用Excel电子表格编制计算程序。通过工程实例计算和分析，验证了计算程序准确可用，同时对不满足规范的计算结果进行探讨解决方案。

关键词：输电线路；导线悬挂点应力；Excel电子表格；解决方案

中图分类号：F407文献标识码： A

0引言

在城市的输电线路，由于高差不大，通常不需要检查导线的悬挂点应力是否满足规程规范要求。对于城郊及山区的输电线路，由于高差较大，尤其是小挡距大高差地段，一定要检查导线悬挂点应力是否满足规程规范要求。

本文将理论公式编写成Excel自带公式程序，通过Excel程序快速验算导线悬挂点应力是否满足规程规范要求，并用Excel程序生成悬挂点应力临界曲线图，使验算大量塔基的导、地线悬挂点应力更加快捷方便，计算结果准确可用。同时利用该Excel程序对导线进行分析，有助于工程前期导线的选取。

1、规程规范要求

根据现行的中华人民共和国国家标准GB 50545-2010《110kV～750kV架空输电线路设计规范》5.0.7“导、地线在弧垂最低点的设计安全系数不应小于2.5，悬挂点的设计安全系数不应小于2.25。地线的设计安全系数不应小于导线的设计安全系数。”

2、计算原理

假设架空导线为柔性且荷载沿线长均匀分布的悬链线，根据导线弧垂任一点的应力与弧垂最低点应力及两点高差的关系推算出下列公式①：

①

又根据下列公式②：

②

导线计算拉断力

K导线悬挂点的设计安全系数

S 导线截面积

0.95为导线新线系数取值

将公式①、②联立带入参数即可算出该塔基导线悬挂点应力是否满足设计规范要求。

3、将公式编成Excel程序使计算更为快捷省时

在实际工程项目中，如果采用手算，即使有计算器等辅助工具，算起来仍旧比较繁琐且要花费大量精力。诸如在苏屯～崇仁（分水岭）220kV Ⅰ回送电线路工程内业设计中，由于该线路处于滇藏交界区域，高差变化较大，尤其是线路上、下山段，需要校验导线悬挂点应力的塔基多达31基，况且施工图工期较紧。为此，将公式编成Excel程序，生成高差与档距的数据表格型式如下表3-1。

表3-1Excel表格生成高差与档距例表

根据上述高差与档距的数据表格，采用Excel对数据分析，用点散图形绘制出导线悬挂点应力临近曲线如下图3-1。

图3-1Excel表格绘制的悬挂点应力临近曲线例图

曲线下方为安全区，即将被检查档的实际导线悬挂点高差和档距，在曲线图上作出交点，如交点落在曲线下方，表明悬挂点应力未超过允许值，反之超过了允许值，应采取措施。

为了验证计算结果正确可用，可以采用手算一部分与其对比。同时，为了更准确的绘制导线悬挂点应力临界曲线，可缩小表3-1中档距间隔差；同时对于覆冰地区的线路，往往有两种气象条件控制，致使控制应力数据变化较大，为了更加直观的读图，需将临界档距前后数据分别绘制成两张图。

4、解决方案的探讨

经过校验，如果发现某些塔基导线悬挂点应力不满足要求，常规可采取的措施有两种。①调整杆塔位置及高度从而降低两悬挂点间的高差。这种方法比较直接，但工作量往往较大。因为降低塔基高度受限，其效果不够明显，为了进一步降低高差，时常需返回现场修改线路路径，相当于这一段重新定位。②降低超过允许值的杆塔所处的耐张段内的导线应力。这种方法简单，但调控能力不强，因为放松过大，容易造成导线对地距离不满足规范要求，同时对于一侧放松一侧不放松的耐张塔基，有必要重新校验杆塔负荷情况。除了上述两种措施以外，更换导线也是一种措施，但因为校验出导线悬挂点应力不满足规范要求时，往往到了施工图阶段，致使更换导线这种措施实施起来难度较大。

但通过该Excel表格分析有助于工程前期导线的选取。以苏屯～崇仁（分水岭）220kV Ⅰ回送电线路为例，该线路导线截面按300mm²考虑，导线覆冰C=20mm。考虑到覆冰情况，常规可选的300mm²导线为，JL/G1A-300/50钢芯铝绞线、JL/LB1A-300/50铝包钢芯铝绞线、JLHA1/G1A-300/50钢芯铝合金绞线及JLHA2/G1A-300/50钢芯铝合金绞线。在相同设计气象条件及相同的设计安全系数（K均按2.8考虑）情况下，利用该Excel表格对上述导线进行分析并绘制如下图3-2。

图3-2 各类型导线悬挂点应力临界曲线例图

从上图可以看出，同等气象条件、同等安全系数下，JLHA1/G1A-300/50钢芯铝合金绞线及JLHA2/G1A-300/50钢芯铝合金绞线悬挂点应力临界曲线基本相当，其性能较好，相同档距下，较另外两种导线容易满足导线悬挂点应力运行的要求，JL/LB1A-300/50铝包钢芯铝绞线次之，JL/G1A-300/50钢芯铝绞线较差。因此，类似苏屯～崇仁（分水岭）220kV Ⅰ回送电线路工程前期选择导线阶段，在已考虑到工程经济性的前提下，可优先选择钢芯铝合金绞线。

5、结论

通过Excel表格计算及绘图，可快捷方便的校验出导线悬挂点应力是否满足规程规范要求，尤其通过Excel绘图，使校验计算更加直观化；同时利用该计算程序，可对同截面导线在应力性能上做进一步分析，有助于工程前期对导线的选取。

参考文献

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[2] 邵天晓.架空送电线路的电线力学计算[M].2版.北京:中国电力出版社,2003:275-279,292-299.

[3] 孙传昆.架空输电线路设计.吉林.东北电力学院印刷厂

[4] 丁兰. Excel电子表格与数据管理.北京.电子工业出版社

作者简介：

卓德力（1983-），男，本科，主要从事输电线路设计工作；