代表檔距法應(yīng)用分析

王柳

摘 要：常用代表檔距法計(jì)算連續(xù)檔的應(yīng)力與弧垂，用代表檔距法計(jì)算的應(yīng)力與弧垂與實(shí)際的應(yīng)力弧垂有細(xì)小的誤差，但在工程上是可以接受的。但是，在線路設(shè)計(jì)中，不免遇到非常規(guī)的微地形、微氣象，此種情況下代表檔距法是否繼續(xù)滿足工程要求就需要進(jìn)行驗(yàn)證。本研究將在現(xiàn)有計(jì)算公式和規(guī)律的基礎(chǔ)上對(duì)非常規(guī)的微地形、微氣象進(jìn)行研究，分別改變檔距分布、高差分布、絕緣子串長(zhǎng)這三個(gè)因素，計(jì)算并比較代表檔距法的應(yīng)力弧垂與各檔距精確應(yīng)力弧垂大小誤差，從中得出規(guī)律，給代表檔距法應(yīng)用提供建議。

關(guān)鍵詞：代表檔距法；輸電線路設(shè)計(jì)；微地形；微氣象；應(yīng)力；檔距；高差；絕緣子串長(zhǎng)度

中圖分類號(hào)：G633 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

連續(xù)檔是指包含有若干基直線桿塔構(gòu)成的耐張段。在一個(gè)耐張段內(nèi)，由于地形、交叉跨越等因素的影響，各個(gè)檔距大多數(shù)情況下時(shí)不相等的。施工架線安裝直線桿塔上的線夾時(shí)，保證懸垂絕緣子串處于鉛垂位置，因此，各檔架空線的水平應(yīng)力是相等的。架線后氣象條件發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)狀態(tài)方程式可知，各檔架空線將以各自的參數(shù)發(fā)生變化，必然使各檔水平張力不等，造成懸垂絕緣子串偏斜。懸垂絕緣子串偏斜后，架空線的懸掛點(diǎn)位置發(fā)生改變，從而使得各檔檔距發(fā)生變化ΔLi。但在一個(gè)耐張段內(nèi)，檔距變化量的總和為零，即∑ΔLi=0，在計(jì)算連續(xù)檔架空線的應(yīng)力、弧垂等參數(shù)時(shí)，必須考慮各檔之間的影響。代表檔距法的定義是假設(shè)在懸垂絕緣子串偏移后各檔水平應(yīng)力趨于相等的基礎(chǔ)上，因此，這種定義與實(shí)際工程條件不符合，從而加大了代表檔距法的誤差。

現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和普及應(yīng)用，使得代表檔距法不斷被完善和修復(fù)，從而大大提高了其精確度，來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的工程要求。但是，代表檔距法的基本定義依舊保持在原來(lái)的基礎(chǔ)上，這個(gè)基礎(chǔ)也就使得代表檔距法的應(yīng)用范圍出現(xiàn)了限制，下文就依此來(lái)探討代表檔距法的應(yīng)用。

1 研究背景、目的及意義

在輸電線路設(shè)計(jì)中，對(duì)于連續(xù)耐張段，通常都是用代表檔距法計(jì)算連續(xù)檔的應(yīng)力與弧垂，然后就將結(jié)果提供給施工方，用代表檔距法計(jì)算的應(yīng)力與弧垂有細(xì)小的誤差，這些誤差在工程中是可以接受的，然而在線路設(shè)計(jì)過(guò)程中，不免遇到一些微地形，微氣象，在這種情況下代表檔距法是否繼續(xù)滿足要求還有待于考究。在連續(xù)傾斜檔距架空線的計(jì)算中，對(duì)于弧垂的求解，除了代表檔距法之外，還有彈性伸長(zhǎng)作圖法和彈性伸長(zhǎng)解析法，彈性伸長(zhǎng)作圖法就是找出弧垂與施工段線長(zhǎng)變化量的關(guān)系作出曲線，在工程計(jì)算時(shí)，找出區(qū)間再作出兩點(diǎn)連線就可求出弧垂。彈性伸長(zhǎng)解析法則是緊線時(shí)導(dǎo)線的的彈性伸長(zhǎng)與導(dǎo)線在線夾中的伸長(zhǎng)近似相等時(shí)，求出弧垂，只要其應(yīng)力誤差小于0.5%，則滿足工程要求。在超越傳統(tǒng)代表檔距法的基礎(chǔ)上，一些新的理論可能會(huì)被提出，包括等效條件等，國(guó)外現(xiàn)在正在研究的在三維空間中使用代表檔距法的理論很有實(shí)踐意義。也值得我們借鑒和思考。

2 代表檔距法應(yīng)用分析

對(duì)于輸電線路中連續(xù)耐張段的設(shè)計(jì)，代表檔距法的應(yīng)用系統(tǒng)誤差主要來(lái)自于檔距的大小與不均勻性，高差的大小與不均勻性，絕緣子串長(zhǎng)度等幾個(gè)因素的影響，以下就通過(guò)這幾種條件的影響來(lái)判斷代表檔距法的應(yīng)用。以達(dá)到對(duì)誤差補(bǔ)償控制效果評(píng)價(jià)。

2.1 檔距的大小及變異檔對(duì)代表檔距法誤差的影響

根據(jù)傳統(tǒng)南方氣候及施工情況，選用第三種微氣象條件及相應(yīng)絕緣子串串長(zhǎng)，當(dāng)高差不變時(shí)。則有（圖1，圖2）：

由圖2得出的規(guī)律：

（1）當(dāng)變異檔距分布于連續(xù)檔的端頭時(shí)，變異檔距的誤差起伏最大。

（2）當(dāng)代表檔距等于變異檔距時(shí)，各檔的誤差趨于相等。

（3）變異檔距在檔距變化末期，其對(duì)應(yīng)的誤差成下降趨勢(shì)，而正常檔距對(duì)應(yīng)的誤差成上升趨勢(shì)。

（4）當(dāng)變異檔距分別分布于連續(xù)檔兩個(gè)端頭或者集中于連續(xù)檔中間時(shí)，變異檔對(duì)應(yīng)的誤差兩兩重合，正常檔對(duì)應(yīng)的誤差兩兩重合。

（5）當(dāng)變異檔距分別分布與連續(xù)檔的兩個(gè)端頭時(shí)，其對(duì)應(yīng)的誤差最容易超過(guò)工程誤差要求。

（6）檔變異檔距集中于連續(xù)檔的中央時(shí)，其對(duì)應(yīng)的誤差最優(yōu)于滿足工程要求。

（7）變異檔距對(duì)應(yīng)的誤差波動(dòng)最大，而正常檔距對(duì)應(yīng)的誤差則趨于平穩(wěn)。

2.2 高差大小及變異高差對(duì)代表檔距法誤差的影響

根據(jù)以上示例情況，當(dāng)檔距不變時(shí)，求變異高差存在時(shí)對(duì)代表檔距法的計(jì)算誤差影響，（如圖3所示）。

由圖3得出的規(guī)律：

（1）高差角對(duì)于代表檔距法的誤差的影響近似一條拋物線。

（2）變異高差對(duì)于應(yīng)的檔距的誤差變化速率最快。

（3）變異高差對(duì)連續(xù)檔中對(duì)應(yīng)直線檔的影響最大，對(duì)于距離其較遠(yuǎn)的檔影響逐漸減小。

（4）代表檔距法的誤差隨著高差角的減小呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)。

（5）變異高差對(duì)應(yīng)的誤差相互靠攏，正常高差對(duì)應(yīng)的誤差相互靠攏。

（6）當(dāng)高差角余弦值在0.75左右時(shí)，誤差超出工程誤差要求，說(shuō)明高差角對(duì)于代表檔距法的誤差影響小于檔距的影響。

2.3 連續(xù)檔絕緣子串串長(zhǎng)對(duì)代表檔距法應(yīng)用的影響

誤差分析表見(jiàn)表1。

由此得出規(guī)律：

（1）隨著絕緣子串長(zhǎng)的增加，代表檔距法誤差稍微減小。

（2）絕緣子串長(zhǎng)度對(duì)于代表檔距法的誤差影響很小，在一定范圍內(nèi)可以忽略。

3 總結(jié)與展望

（1）代表檔距法應(yīng)用分析了代表檔距法的成因，約束因素以及其重點(diǎn)影響因素，分析結(jié)果表明：代表檔距法是連續(xù)檔導(dǎo)線力學(xué)計(jì)算方法、動(dòng)態(tài)方法和孤立檔計(jì)算方法的一個(gè)集中處理結(jié)果。代表連續(xù)檔的架空線應(yīng)力隨氣象條件的變化規(guī)律，符合一般工程要求。

（2）在大跨越，陡高差時(shí)，代表檔距法將不再適用，在代表檔距法的應(yīng)用分析中，發(fā)現(xiàn)其最容易出現(xiàn)超出工程誤差要求的最大誤差的分布也有一定規(guī)律：在存在變異檔距的連續(xù)檔中，其最大誤差一般出現(xiàn)在距離變異檔最遠(yuǎn)的一檔中；在存在變異高差的連續(xù)檔中，其最大誤差一般出現(xiàn)在變異檔距一檔中。

（3）代表檔距法的誤差分布也有規(guī)律性：在一段連續(xù)檔中，如果變異條件是對(duì)稱分布，那么其對(duì)應(yīng)的誤差也是對(duì)稱分布的。

（4）在本文所研究的影響代表檔距法的誤差的三個(gè)主要因素中，絕緣子串長(zhǎng)的影響最小，這三種影響因素對(duì)代表檔距法的誤差要求的影響是檔距的影響大于高差的影響，高差的影響大于絕緣子串長(zhǎng)的影響。

（5）代表檔距法中還有其他的一些影響因素對(duì)于其應(yīng)用要求影響未知，比如風(fēng)偏，渦流以及輸電的載流量等的影響都還有待于研究。

（6）本文選用的是鋼芯鋁絞線，其自身在自然條件下發(fā)生的一些反應(yīng)所產(chǎn)生的影響都在應(yīng)用中忽略，線路自身的影響還有待于研究。

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