什么是电线的应力
什么是电线的应力、弧垂应力?什么是应力?
应力是指材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定义单位面积上的这种反作用力为应力（Stress）。或物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力（Stress）。
按照应力和应变的方向关系，可以将应力分为正应力σ和切应力τ，正应力的方向与应变方向平行，而切应力的方向与应变垂直。按照载荷（Load）作用的形式不同，应力又可以分为拉伸压缩应力、弯曲应力和扭转应力。
弧垂
导线上任意一点到悬挂点连线之间的铅垂距离称为导线在该点的弧垂。
最大弧垂出现在什么位置视具体情况而定，其中常见的对于高差不超过10%的相邻杆塔之间的导线最大弧垂，出现在档距中央。
弧垂是指在平坦地面上，相邻两基电杆上导线悬挂高度相同时，导线最低点与两悬挂点间连线的垂直距离。如果导线在相邻两电杆上的悬挂点高度不相同，此时，在一个档距内将出现两个弧垂，即导线的两个悬挂点至导线最低点有两个垂直距离，称为最大弧垂和最小弧垂。
最大弧垂计算及判断
为了简便起见，一般先判定出现最大弧垂的气象条件，然后计算出此气象条件下的弧垂，即为最大弧垂。判断出现最大弧垂的气象条件，可用下面两种方法。
一、临界温度法
若在某一温度，导线自重所产生的弧垂与最大垂直比载（有冰无风）时的弧垂相等，则此温度称为临界温度，用tc表示。
在临界温度的气象条件下比载g=g1，温度t=tc，相应的弧垂为
在最大垂直比载的气象条件下，比载g=g3，温度t=t3（－5℃），应力σ=σ3，相应的弧垂为
由临界温度定义可知：f1=f3，从而可求σ1满足下式
（2－75）
以最大垂直比载时的g3、t3、σ3为n状态，以临界温度时的g1、t1、为m状态，把两种条件代入状态方程得：
把上式化简，于是可解得临界温度为
（2－76）
式中tc—临界温度，℃；
t3—覆冰时大气温度，℃；
σ3—覆冰无风时的导线应力，MPa;
α—导线温度线膨胀系数，1/℃；
E—导线的弹性系数，N/mm2；
g1—导线自重的比载，N/m.mm2；
g3—导线覆冰时的垂直比载，N/m.mm2。
将计算出的临界温度tc与最高温度tmax相比较，当tmax>tc时，最高温度时的弧垂f1为最大弧垂；当tmax 二、临界比载法 如果最高温度时导线的弧垂与某一比载在温度t3下所产生的弧垂相等，则此比载称为临界比载，用gc表示。 在最高温度气象条件下，比载g=g1,温度t=tmax，应力σ=σ1，弧垂。 在临界比载气象条件下，比载g=gc，温度t=t3（－5℃），应力σ=σ3，弧垂。由临界比载定义可知：，从而可得下式 由临界比载定义可知：f1=f3，从而可得下式 （2－77） 将最高气温和临界比载两种气象条件分别作为m状态和n状态，代入状态方程可得由上式解出gc为 （2－78） 式中gc—临界比载，N/m.mm2； tmax—最高温度，℃； t3—覆冰时大气温度，℃； g1—导线自重的比载，N/m.mm2； σ1—最高温度、比载为时的导线应力，MPa； α—导线温度线膨胀系数，1/℃； E—导线的弹性系数，N/mm2。 将计算出的临界比载gc与最大垂直比载g3相比较，g3>gc时，覆冰时的弧垂f3为最大垂直弧垂；当g3 导线应力弧垂计算 一、确定相关参数 表一Ⅲ气象区条件 表二 LGJ-300/50型导线参数 1.自重比载 2.冰重比载 )/(1060.111036 .348) 26.245(5728.2710)(728.270 ,53332m Mpa A b d b ---?=?+??=?+=）（γ 3.垂直总比载 4.无冰风压比载 5.626 .1106.12 2=== V W V (Pa) 63.3906 .1256.12 2===V W V (Pa) 1）外过电压、安装有风： =3-10?（Mpa/m ） 2）最大设计风速： 计算强度： 33241036 .34863 .39026.241.185.00.110sin 25 ,0--?????=?=θμαβγA W d v sc f c ）（ =3-10?（Mpa/m ） 低于500kv 的线路c β取，计算强度时f α按表取，当d ≥17mm 时sc μ取. 计算风偏： =3-10?（Mpa/m ） 计算风偏时f α取 3）内过电压： 625.1406 .1156.12 2=== V W V (Pa) =3-10?（Mpa/m ） 5. 覆冰风压比载 6. 无冰综合比载 外过电压、安装有风： 最大设计风速（计算强度）： 最大设计风速（计算风偏）： )/(1079.401044.2206.3425 ,00,025,033-222 4216m Mpa -?=?+=+=）（）（）（γγγ 内过电压： 7. 覆冰综合比载 表三 比载 （1）最大使用应力:)(8.1125 .20 .282Mpa k p == = σσ （2）年平均运行应力上线：)(5.70%250.282%25][Mpa p pj =?=?=σσ 四、计算临界档距，判断控制气象条件 因为覆冰与最大风情况下的最大使用应力和气温都相同，又覆冰时的比载大于最大风时的比载，故最大风不再作为控制气象图条件考虑。 表四 比值]/[0σγ计算结果及其排序表 临界档距计算（无高差） 公式：])][()][[(] ][][[24202000i i j j i j i j ij E t t E l σγ σγασσ--+-= ）（ ] )10302.0()10411.0[(76000] 1054346.18.1128.112[242 323--?-??+-?+-?= ）（ab l = ：___________ 班级: ___________ 序号：___________ 输电线路的距离保护习题 一、填空题： 1、常规距离保护一般可分 为、和三部分。 2、距离保护I段能够保护本线路全长的。 3、距离保护第Ⅲ段的整定一般按照躲开来整定。 4、阻抗继电器按比较原理的不同，可分为式 和式。 5、方向阻抗继电器引入非故障相电压的目的是为了__________________________________。 6、若方向阻抗继电器和全阻抗继电器的整定值相同，___________继电器受过渡电阻影响 大，继电器受系统振荡影响大。 7、全阻抗继电器和方向阻抗继电器均按躲过最小工作阻抗整定，当线路上发生短路时， _______________继电器灵敏度更高。 8、校验阻抗继电器精工电流的目的是__________________。 9、阻抗继电器的0°接线是指_________________，加入继电器的___________________。 10、助增电流的存在，使距离保护的测量阻抗，保护范 围，可能造成保护的。 11、根据《220~500kV电网继电保护装置运行整定规程》的规定，对50km以下的线路，相间距离保护中应有对本线末端故障的灵敏度不小于的延时保护。 二、选择题： 1、距离保护装置的动作阻抗是指能使阻抗继电器动作的。 （A）最小测量阻抗；（B）最大测量阻抗；（C）介于最小与最大测量阻抗之间的一个定值；（D）大于最大测量阻抗的一个定值。 2、为了使方向阻抗继电器工作在状态下，故要求继电器的最大灵敏角等于被保护线路的阻抗角。最有选择；（B）最灵敏；（C）最快速；（D）最可靠。 3、距离保护中阻抗继电器，需采用记忆回路和引入第三相电压的 是。 （A）全阻抗继电器；（B）方向阻抗继电器；（C）偏移特性的阻抗继电器；（D）偏移特性和方向阻抗继电器。 4、距离保护是以距离元件作为基础构成的保护装置。 (A)测量；（B）启动；（C）振荡闭锁；（D）逻辑。 5、从继电保护原理上讲，受系统振荡影响的有。 (A)零序电流保护；（B）负序电流保护；（C）相间距离保护；（D）相间过流保护。 6、单侧电源供电系统短路点的过渡电阻对距离保护的影响是。 (A)使保护范围伸长；（B）使保护范围缩短；（C）保护范围不变；（D）保护范围不定。 7、方向阻抗继电器中，记忆回路的作用是。 （A）提高灵敏度；（B）消除正向出口三相短路的死区；（C）防止反向出口短路动作；（D）提高选择性。 8、阻抗继电器常用的接线方式除了00接线方式外，还有。（A）900接线方式? （B）600接线方式? （C）300接线方式? （D）200接线方式 三、判断题： 1、距离保护就是反应故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。（） 2、距离Ⅱ段可以保护线路全长。() 3、距离保护的测量阻抗的数值随运行方式的变化而变化。（） 4、方向阻抗继电器中，电抗变压器的转移阻抗角决定着继电器的最大灵敏角。（） 5、阻抗继电器的最小精确工作电压，就是最小精确工作电流与电抗变压器转移阻抗值的乘积。（） 6、在距离保护中，“瞬时测定”就是将距离元件的初始动作状态，通过起动元件的动作而固定下来，以防止测量元件因短路点过渡电阻的增大而返回，造成保护装置拒绝动作。() 第二章导线应力弧垂分析 ·导线的比载 ·导线应力的概念 ·悬点等高时导线弧垂、线长和应力关系 ·悬挂点不等高时导线的应力与弧垂 ·水平档距和垂直档距 ·导线的状态方程 ·临界档距 ·最大弧垂的计算及判断 ·导线应力、弧垂计算步骤 ·导线的机械特性曲线 ［内容提要及要求］ 本章是全书的重点，主要是系统地介绍导线力学计算原理。通过学习要求掌握导线力学、几何基本关系和悬链线方程的建立；掌握临界档距的概念和控制气象条件判别方法；掌握导线状态方程的用途和任意气象条件下导线最低点应力的计算步骤；掌握代表档距的概念和连续档导线力学计算方法；了解导线机械物理特性曲线的制作过程并明确它在线路设计中的应用。 第一节导线的比载 作用在导线上的机械荷载有自重、冰重和风压，这些荷载可能是不均匀的，但为了便于计算，一般按沿导线均匀分布考虑。在导线计算中，常把导线受到的 机械荷载用比载表示。 由于导线具有不同的截面，因此仅用单位长度的重量不宜分析它的受力情况。此外比载同样是矢量，其方向与外力作用方向相同。所以比载是指导线单位长度、单位截面积上的荷载，常用的比载共有七种，计算公式如下：1．自重比载 导线本身重量所造成的比载称为自重比载，按下式计算 （2-1） 式中：g1—导线的自重比载，N/m.mm2； m0一每公里导线的质量，kg/km； S—导线截面积，mm2。 2．冰重比载 导线覆冰时，由于冰重产生的比载称为冰重比载，假设冰层沿导线均匀分布并成为一个空心圆柱体，如图2－1所示，冰重比载可按下式计算： （2-2） 式中：g2—导线的冰重比载，N/m.mm2； b—覆冰厚度，mm； d—导线直径，mm； S—导线截面积，mm2。 图2-1覆冰的圆柱体 设覆冰圆筒体积为： 取覆冰密度，则冰重比载为： 3．导线自重和冰重总比载 导线自重和冰重总比载等于二者之和，即 g3＝g1+g2（2-3） 式中：g3—导线自重和冰重比载总比载，N/m.mm2。 4．无冰时风压比载 实验二 距离保护 （1）实验目的 1. 了解距离保护的原理； 2. 熟悉相间距离保护的圆特性； 3. 掌握距离保护的逻辑组态方法。 （2）实验原理及逻辑框图 1.距离保护的原理及整定方法； 由于电流保护整定值的选择、保护范围以及灵敏系数等方面都直接受电网接线方式及系统运行方式的影响，在35KV 及以上电压的复杂网络中，很难满足选择性、灵敏性以及快速切除故障要求，为此采用距离保护来实现。 距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。 距离保护的Ⅰ段： 它和电流保护的Ⅰ段很类似，都是按躲开下条线路出口处短路，保护装置不误动来整定，可靠系数一般取0.8-0.85。AB K dz Z K Z =?2 ' 距离保护的Ⅱ段： 按以下两点原则来整定： 1）与相邻线路距离保护第Ⅰ段相配合，)'(12 ''??+=dz fz AB K dz Z K Z K Z K K -----一般取0.8；fz K -------应采用当保护1第Ⅰ段末端短路时可能出现的最 小值。如果遇到有助增电流或外汲电流的影响，系数fz K 取小。 2）躲开线路末端变电所变压器低压侧出口处短路时的阻抗值。 K K -----一般取0.7；fz K -------应采用当短路时可能出现的最小值。 计算后，取以上两式中的较小一个，动作时限为下条线路一段配合，一般为0.5S 。 校验：灵敏度一般为≥1.25。 距离保护的Ⅲ段： 一般按躲开最小负荷阻抗来整定。 2.距离保护评价 1）可以在多电源复杂网络中保证动作的选择性。 2）距离Ⅰ段不能保护全长，两端合起来就是30%-40%的线路不能瞬时切除，须经0.5S 的延时才能切除，在220KV 及以上电网中有时候是不满足稳定性要求的，不能作为主保护。 3）由于阻抗继电器同时反应于电压的减低和电流的增加而动作，它较电流、电压保护灵敏。 4）距离Ⅰ段的保护范围不受系统运行方式变化影响，其他两段影响也小，保护范围比较稳定。 5）距离保护接线复杂，可靠性比电流保护低。 导线应力弧垂计算一、确定相关参数 表一Ⅲ气象区条件 表二LGJ-300/50型导线参数 二、相关比载计算 1. 自重比载 )/(1006.341036 .34880665 .912100 ,0331m Mpa A qg --?=??==）（γ 2. 冰重比载 )/(1060.111036 .348) 26.245(5728.2710)(728.270 ,53332m Mpa A b d b ---?=?+??=?+=）（γ3.垂直总比载 )/(1066.45050,00,53213m Mpa -?=+=）， （）（）（γγγ 4.无冰风压比载 5.62 6.1106.12 2=== V W V (Pa) 63.3906 .1256.12 2===V W V (Pa) 1）外过电压、安装有风： 33241036 .3485 .6226.241.185.00.110sin 10 ,0--?????=?=θμαβγA W d v sc f c ）（ =4.103 -10?（Mpa/m ） 2）最大设计风速： 计算强度： 33241036 .34863.39026.241.185.00.110sin 25 ,0--?????=?=θμαβγA W d v sc f c ）（ =25.433-10?（Mpa/m ） 低于500kv 的线路c β取1.0，计算强度时f α按表取0.85，当d ≥17mm 时sc μ取 1.1. 计算风偏： 33241036 .34863 .39026.241.175.00.110sin 25 ,0--?????=?=θμαβγA W d v sc f c ）（ =22.443 -10?（Mpa/m ） 计算风偏时f α取0.75 3）内过电压： 625.1406 .1156.12 2=== V W V (Pa) 33241036 .348625 .14026.241.185.00.110sin 15 ,0--?????=?=θμαβγA W d v sc f c ）（ =9.163 -10?（Mpa/m ） 5. 覆冰风压比载 5.626 .1106.12 2=== V W V 32510sin )2(10 ,5-?+=θμαβγA W b d B v sc f c ）（ 3-1036 .3485 .621026.241.12.10.10.1??+????=）（ ）（m Mpa /1011.83 -?= 6. 无冰综合比载 外过电压、安装有风： )/(1031.341010.406.3410 ,00,025,033-222 4216m Mpa -?=?+=+=）（）（）（γγγ 最大设计风速（计算强度）： )/(1051.421043.2506.3425 ,00,025,033-2224216m Mpa -?=?+=+=）（）（）（γγγ 最大设计风速（计算风偏）： 架空输电线路电气参数计算 一、提资参数表格式 提供的线路参数（Ω/km） 线路长导地回路线路名互感零序正序零序正序k型 1 2 3 4 二、线路参数的计算： 1. 正序电阻：即导线的交流电阻。交流电阻大于直流电阻，一般为直流电阻的1.3倍。 导线的直流电阻可在导线产品样本中查到。 当线路的相导线为两分裂导线时，相当于两根导线并联，则其电阻应除以2。多分裂导线以此类推。 正序电抗：2. ）单回路单导线的正序电抗：1/km Ω) /r X1＝0.0029f lg(d em; Hz）f－频率（式中 ；（m）d－相导线间的几何均距，m3）√（dd dm＝d caabbc m（）；dd d －分别为三相导线间的距离，ca ab bc ）；r（－导线的有效半径，m e0.779r r ≈e r－导线的半径，（m）。 2）单回路相分裂导线的正序电抗： X1＝0.0029f lg(d/R) Ω/km em式中f－频率（Hz）; d－相导线间的几何均距，（m）；m3）dd＝dm d√（caabbc；m）d dd－分别为三相导线间的距离，（ca bc ab ; ）（m R－相分裂导线的有效半径，e1/2 ）SR＝（r 2 n＝ee1/4 3）S＝1.091（r n ＝4 R ee1/65 r S）1.349 ＝n6 R＝（ee）（S － 分裂间距，m。 3）双回路线路的正序电抗： X1＝0.0029f lg (d/R) Ω/km em式中f－频率（Hz）; d－相导线间的几何均距，（m）； a 。c′。m12′。b。′d′） b ′d dm＝′√（dddd′dd′dddd cbacacaacabbababcbccb cab‵′。a c 。m）；分别为三相双回路导线间的轮换距离，……（ d d ab bc ; ）（m R－相分裂导线的有效半径，e36d′）r d′d′ R＝√（ccebbeaa P19 ～国内常用导线的线路正序电抗查《电力工程高压送电线路设计手册》第二版 P18，或有两种塔型时，用加权平均计算出线）弄清计算线路有代表性的塔型（用得多的塔型）1 查表时注意： 2 路的几何均距。）区别计算单回路与双回路的几何均距。 第二章导线的应力及弧垂计算 一、比载计算 本线路采用的导线为LGJ-120，本地区最大风速v=30m/s,覆冰风速v=10m/s,覆冰厚度b=10mm 表2-1 LGJ-120规格 计算外径mm 计算截面mm2单位质量kg/km 495 ==2） 2、冰重比载 =q/S=×10-3= 2） 3、自重和冰重总比载(垂直比载) =+=（+） =2） 4、无冰风压比载 =×10-3= =2） 5、覆冰风压比载 =×10-3=-3 =2） 6、无冰综合比载 ==10-3 =2） 7、覆冰综合比载 ==10-3 =2） 一、临界档距的计算及判别 查表4-2-2可知： 表2-2 LGJ-120的机械特性参数 综合瞬时破坏应力（N/mm2）弹性模数（N/mm2）线膨胀系数（1/℃） 784001910-6 []===（N/mm2） 全线采用防振锤防振，所以平均运行应力的上限为 σp=（N/mm2） L lab = =139.7m L lac= = =152.07m L lad= = =117.01m L lbc= = =163.7m L lbd= = =105.9m L lcd= = =0 二、导线应力弧垂计算 ㈠最低气温时（T=-20℃） 当L=50m时，应力由最低气温控制σ=（N/mm2）g=(N/m·mm2) f===0.096m 当L=100m时，应力由最低气温控制 f===0.3856m 当L=117.01m时，为临界档距 f===0.531m 当L=150m时，应力由最大比载控制 σn-=σm--(t n-t m) σ-=-(-20+5) (N/mm2)； f===0.973m 当L=200m时,应力由最大比载控制 σ-=-(-20+5) (N/mm2)； f===2.133m 当L=250m时,应力由最大比载控制 σ-=-(-20+5) (N/mm2)； f===4.004m 当L=300时,应力由最大比载控制 σ-=-(-20+5) (N/mm2)； f===6.528m 当L=350m时,应力由最大比载控制 σ-=- 姓名：___________ 班级: ___________ 序号：___________ 输电线路的距离保护习题 一、填空题： 1、常规距离保护一般可分 为、和三部分。 2、距离保护I段能够保护本线路全长的。 3、距离保护第Ⅲ段的整定一般按照躲开来整定。 4、阻抗继电器按比较原理的不同，可分为式 和式。 5、方向阻抗继电器引入非故障相电压的目的是为了__________________________________。 6、若方向阻抗继电器和全阻抗继电器的整定值相同，___________继电器受过渡电阻影响 大，继电器受系统振荡影响大。 7、全阻抗继电器和方向阻抗继电器均按躲过最小工作阻抗整定，当线路上发生短路时， _______________继电器灵敏度更高。 8、校验阻抗继电器精工电流的目的是__________________。 9、阻抗继电器的0°接线是指_________________，加入继电器的___________________。 10、助增电流的存在，使距离保护的测量阻抗，保护范 围，可能造成保护的。 11、根据《220~500kV电网继电保护装置运行整定规程》的规定，对50km以下的线路，相间距离保护中应有对本线末端故障的灵敏度不小于的延时保护。 二、选择题： 1、距离保护装置的动作阻抗是指能使阻抗继电器动作的。（A）最小测量阻抗；（B）最大测量阻抗；（C）介于最小与最大测量阻抗之间的一个定值；（D）大于最大测量阻抗的一个定值。 2、为了使方向阻抗继电器工作在状态下，故要求继电器的最大灵敏角等于被保护线路的阻抗角。最有选择；（B）最灵敏；（C）最快速；（D）最可靠。 架空输电线路 某500kV 架空输电线路，通过典型气象区I-IX 区，导线为钢芯铝绞线LGJ-630/80 GB1179-1983，试利用Excel 绘制架空线的应力放松曲线，并根据该曲线确定档距为600米，高差为250米时，架空线是否需要放松，如需放松请确定放松系数。 解：依题意得： （1）、绘制架空线应力放松图。 1)、无高差时μ ε γ σμarcch l y ] 0[2= 且] 0[20σγy l C = ，则无高差时με μarcch =0C 。 又因为 )()(000μ μεμμC arcch sh C C sh l h y y -= 则分别取μ=1.0、0.99、0.98.......0.45、0.40，计算出无高差时0C 的值，接着把0C 依次往下取取到接近0或者等于0，求出对应 的 y y l h 的值，根据 y y l h 的值对应得到0C 的值（其中： ][][0σσεB ==2.5/2.25=1.11)，对应值列于下表。 μ=1.0 μ=0.99 μ=0.98 μ=0.97 μ=0.96 μ=0.95 μ=0.94 μ=0.93 μ=0.92 μ=0.91 μ=0.90 0.00 0.4648 0.4826 0.4994 0.5151 0.5299 0.5439 0.5571 0.5697 0.5815 0.5928 0.6034 0.02 0.4448 0.4626 0.4794 0.4951 0.5099 0.5239 0.5371 0.5497 0.5615 0.5728 0.5834 0.04 0.4248 0.4426 0.4594 0.4751 0.4899 0.5039 0.5171 0.5297 0.5415 0.5528 0.5634 0.06 0.4048 0.4226 0.4394 0.4551 0.4699 0.4839 0.4971 0.5097 0.5215 0.5328 0.5434 0.08 0.3848 0.4026 0.4194 0.4351 0.4499 0.4639 0.4771 0.4897 0.5015 0.5128 0.5234 0.10 0.3648 0.3826 0.3994 0.4151 0.4299 0.4439 0.4571 0.4697 0.4815 0.4928 0.5034 0.12 0.3448 0.3626 0.3794 0.3951 0.4099 0.4239 0.4371 0.4497 0.4615 0.4728 0.4834 0.14 0.3248 0.3426 0.3594 0.3751 0.3899 0.4039 0.4171 0.4297 0.4415 0.4528 0.4634 0.16 0.3048 0.3226 0.3394 0.3551 0.3699 0.3839 0.3971 0.4097 0.4215 0.4328 0.4434 0.18 0.2848 0.3026 0.3194 0.3351 0.3499 0.3639 0.3771 0.3897 0.4015 0.4128 0.4234 0.20 0.2648 0.2826 0.2994 0.3151 0.3299 0.3439 0.3571 0.3697 0.3815 0.3928 0.4034 架空输电线路电气参数计算 一、提资参数表格式 二、线路参数的计算： 1.3倍。 导线的直流电阻可在导线产品样本中查到。 当线路的相导线为两分裂导线时，相当于两根导线并联，则其电阻应除以2。多分裂导线以此类推。 1）单回路单导线的正序电抗： X1＝0.0029f lg(d m/r e) Ω/km 式中f－频率（Hz）; d m－相导线间的几何均距，（m）； dm＝3√（d ab d bc d ca） d ab d bc d ca －分别为三相导线间的距离，（m）； r e－导线的有效半径，（m）； r e≈0.779r r－导线的半径，（m）。 2）单回路相分裂导线的正序电抗： X1＝0.0029f lg(d m/R e) Ω/km 式中f－频率（Hz）; d m－相导线间的几何均距，（m）； dm＝3√（d ab d bc d ca） d ab d bc d ca －分别为三相导线间的距离，（m）； R e－相分裂导线的有效半径，（m）; n＝2 R e＝（r e S）1/2 n＝4 R e＝1.091（r e S3）1/4 n＝6 R e＝1.349（r e S5）1/6 S－分裂间距，（m）。 3）双回路线路的正序电抗： X1＝0.0029f lg (d m/R e) Ω/km 式中f－频率（Hz）; d m－相导线间的几何均距，（m）； a 。c′。 dm＝12√（d ab d ac d a b′d ac′‵d ba d bc d ba′d bc′d ca d cb d ca′d cb′） b 。b′。 d ab d bc ……分别为三相双回路导线间的轮换距离，（m）； c 。a′。 R e－相分裂导线的有效半径，（m）; R e＝6√（r e3 d aa′d bb′d cc′） 国内常用导线的线路正序电抗查《电力工程高压送电线路设计手册》第二版 P18～P19 查表时注意：1）弄清计算线路有代表性的塔型（用得多的塔型），或有两种塔型时，用加权平均计算出线路的几何均距。2）区别计算单回路与双回路的几何均距。 第二章导线应力弧垂分析 第五节水平档距和垂直档距 字体大小小中大 一、水平档距和水平荷载 在线路设计中，对导线进行力学计算的目的主要有两个：一是确定导线应力大小，以 保证导线受力不超过允许值；二是确定杆塔受到导线及避雷线的作用力，以验算其强度是 否满足要求。杆塔的荷载主要包括导线和避雷线的作用结果，以及还有风速、覆冰和绝缘 子串的作用。就作用方向讲，这些荷载又分为垂直荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载三种。 为了搞清每基杆塔会承受多长导线及避雷线上的荷载，则引出了水平档距和垂直档距的概念。 悬挂于杆塔上的一档导线，由于风压作用而引起的水平荷载将由两侧杆塔承担。风压水平荷载是沿线长均布的荷载，在平抛物线近似计算中，我们假定一档导线长等于档距，若设每米长导线上的风压荷载为P，则AB档导线上风压荷载,如图2-10所示： 则为，由AB两杆塔平均承担；AC档导线上的风压荷载为，由AC两杆塔平均承担。 图2-10水平档距和垂直档距 如上图所示：此时对A杆塔来说，所要承担的总风压荷载为 （2－47） 令 则 式中P—每米导线上的风压荷载N/m; —杆塔的水平档距，m; —计算杆塔前后两侧档距，m; Ｐ—导线传递给杆塔的风压荷载，N。 因此我们可知，某杆塔的水平档距就是该杆两侧档距之和的算术平均值。它表示有多长导线的水平荷载作用在某杆塔上。水平档距是用来计算导线传递给杆塔的水平荷载的。 严格说来,悬挂点不等高时杆塔的水平档距计算式为 只是悬挂点接近等高时，一般用式其中单位长度导线上的风压荷载p，根据比载的定义可按下述方法确定，当计算气象条件为有风无冰时，比载取g4，则p=g4S； 当计算气象条件为有风有冰时，比载取g5，则p=g5S，因此导线传递给杆塔的水平荷载为： 无冰时（2－48） 有冰时（2－49） 式中S—导线截面积，mm2。 二、垂直档距和垂直荷载 如图2-10所示，O1、O2分别为档和档内导线的最低点，档内导线的垂直荷载（自重、冰重荷载）由B、A两杆塔承担，且以O1点划分，即BO1段导线上的垂直荷载由B杆承担，O1A段导线上的垂直荷载由A杆承担。同理，AO2段导线上的垂直荷载由A杆承担，O2C段导线上的垂直荷载由C杆承担。 在平抛物线近似计算中，设线长等于档距，即 则(2-50) 式中G—导线传递给杆塔的垂直荷载，N； g—导线的垂直比载，N/m.mm2； 导线应力弧垂计算的BASIC程序 一、前言 架空线路设计和施工都需要进行导线力学计算．笔者编制了导线应力、弧垂计算的BASIC程序，用户只需按屏幕显示的表格键入导线参数、气象条件，计算机即能完成计算全过程，并将计算结果打印制表。各种计算项目采用菜单选择，用户使用非常方便。本文就该程序的设计方法及特点作一简单介绍，以供参考．二、架空导线应力、孤垂的计算机算法 1．导线比载计算 导线的综合比载是垂直比载（自重、冰重）、水平比载（风压）的矢量和．对各种气象情况的综合比载可用下式表示： 式中：q——导线的单位重量（千克／千米） S——导线的计算截面（毫米2） d——导线的计算外径（毫米） b——导线覆冰厚度（毫米） v——设计风速（米／秒） C——风荷载体形系数，当线径d＜17毫米时，C=1.2，当线径≥17毫米时，C=1.1；覆冰时不论线径大小C=1.2 α——风速不均匀系数，根据不同风速取值。（程序框图略） 2．临界档距计算及有效临界档距判别 根据工程需要，导统应力孤垂的计算项目有时多达十种，即最大风速、覆冰情况、安装情况、事故断线、最低气温、最高气温、外过电压（有风、无风）、内过电压、平均气温。这十种情况对应十种气象条件．但导线选用应力的控制条件只可能是其中的4种情况，即最低气温、最大风速、覆冰情况和平均气温．这4种控 制条件的两两组合有6个临界档距。一般地n种控制条件有=n(n－1)／2个 临界档距，其中有效临界档距有0～（n—1）个。两个控制条件的临界档距为 式中：E——导线弹性模数（千克／毫米２） a——导线温度线膨胀系数（l／℃） δi、δj——两种控制条件的限定应力（最大使用应力或年平均运行应力上限）（千克／毫米２） ti、tj——两种控制条件的气温（℃） gi、gj——两种控制条件的比载（千克／米·毫米２）。 由式（2－1）可知，若将n个控制条件的g／δ值由小到大排列，再比较各δ ＋ aEt，并满足下式： 不满足式（2－2）的控制条件不起作用舍去。当两种控制条件的 g／δ相同时，舍去δ＋ aEt较大者；若两者的δ＋ aEt相同，舍去g／δ较小者，则所有满足式（2－2）的控制条件均有实数解的临界档距，把满足（2－2）式的控制条件由小到大编为序号1、2、3、…c（c≤n），并相应建立C－l个临界档距数栏。 由式（2－l）按序号依次求出控制条件i与其后的i＋1、i＋2、i＋3、…，C 控制条件间的临界档距li－(i+1)、li－(i+2)、…li－c，并填入i栏。首先从第1栏开始，找出其中的最小临界档距l1－i，即是序号为1、i控制条件的有效临界档距。其中1条件控制的档距区间为〔0,li－j〕,舍去1～i序号间的控制条件，这些条件不起控制作用．再从第i栏中找出最小者li－j即为 i、j控制条件的有效临界档距，i条件控制的档距区间为[l1－i,li－j序号间的控制条件舍去。如此直至求出有效临界档距lK－C，则C条件控制的档距区间为[lK－C,∞]。 上程序设计框图： 配网线架空线路导线应力弧垂计算软件简介 （使用说明书） 一、概述 1、软件研发背景 架空线路应力弧垂其电气距离计算是架空线路设计和线路运行分析必不可少的计算工作，目前配网架空线路这方面的计算工具还只能借用主网的有关软件，但该软件对配网来说还存在一定的局限性，比如不能计算配网线路孤立档弧垂、不能验算线间距离，并且该软件操作对于配网线路过于复杂，应用不广，很难解决孤立档杆塔选型和大档距杆型设计计算等问题，只能用excel表格进行手工计算，计算很繁琐，且容易出错。本软件是旨在解决设计过程中“效率低、出错率高”等问题而研究开发的计算软件。现已广泛应用于配网架空线路各种工况下的导线应力弧垂特性、架线弧垂、孤立档计算及导线线间距离计算中，为10kV 配网架空线路设计了提供一个高效、便捷而又轻松的设计计算平台。 2本软件的最大特点 本软件的最大特点是操作简单方便，计算快速准确，不易出错。 本软件只需进行简单设计输入，选择导线型号和气象条件等几个参数，确定后即可根据自己的需要自动进行计算并将计算结果导出到excel表中，整个过程几分钟。是一套真正适用于配网的架空线路导线力学计算的软件。 3本软件的应用场境： （1）架空线路施工图设计中 ①导线架线弧表图。有些特殊设计，无标准图可套用时，就必需用软件计算才可。 ②孤立档杆塔选型强度计算。孤立档导线张力与连续档张力差较大。孤立 档杆塔承若较大的张力差。杆塔强度计算时需考虑该差值。 ③特殊设计时，大档距杆塔线间距离验算。档距较大时，需验算杆塔横担的长度需满足档距中央线间距离的要求。 （2）架空线运行事故分析。 根据导线的张力性计算，可得出不同工况下的导线张力和弧垂特性，为事故分析提供可靠的技术支持。 二. 使用说明 1、运行环境 1）、操作系统：32位或64位XP、win7操作系统。 2 ）、支持软件：VB6.0、office2007及以上版本、Autocad2008 2、安装和初始化 将压缩文件dxlxjs.zip解压到c盘根目录下即可。 软件运行： win系统运行“应力弧垂计算30wim.exe” XP系统运行“应力弧垂计算30xp.exe” 三、功能说明 一）本软件的主要功能如下： 本软件的主要功能如下 ①导线应力弧垂特性计算： ②导线架线弧垂计算 ③孤立档张力弧垂计算 ④线间距离校验计算 ⑤最大风偏校验计算 导线应力弧垂计算、确定相关参数 、相关比载计算 2. 冰重比载 3. 垂直总比载 (5,0) /0,0) 2(5,0) 45.66 10 3 (Mpa /m) 4. 无冰风压比载 1 ）外过电压、安装有风: 低于500kv 的线路 c 取1.0，计算强度时 f 按表取 0.85，当d 17mm 时sc 取 1.自重比载 1(0,0) qg ~A 1210 9 .80665 10 348.36 34.06 10 3(Mpa/m) 2(5,0) 27728心 10 3 27.728 驾护 103 11.60 10 3(Mpa/m) V 2 102 1.6 1.6 62.5 (Pa) 1.6 252 1.6 390.63(Pa) 4( 0,10) c 10 3 「° 0.85 "如6 證 10 -3 =4.10 10 ( Mpa/m ) 2 ）最大设计风速: 计算强度: 4(0,25) sc d^sif A 3 390.63 3 10 1.0 0.85 1.1 24.26 10 348.36 25.43 -3 10 ( Mpa/m 1.1. 计算风偏: 4（0,25） c f sc d^sin 210 3 A 1.0 0.75 1.1 24.26 390.63 10 3 348.36 3 =22.44 10-（ Mpa/m ）计算风偏时f取 0.75 3）内过电压: V2152 1.6 140.625 （Pa） （0,15）sc d W v si n2103 sc A 1.0 0.85 1.1 24.26 140.625 10 3 348.36 =9.16 -3 10 （ Mpa/m ）5.覆冰风压比载 1.6 102 1.6 62.5 （5,10）sc B（d 2b）% in2 A 10 1.0 1.0 1.2 1.1 （24.26 10） 62.5 348.36 10-3 8.11 10（（Mpa /m） 6.无冰综合比载 外过电压、安装有风: 6（0,25）,（0,0）24（0,10） .34.062 4.102 10-334.31 10 3（Mpa/m）最大设计风速（计算强度）： 6（0,25）. 1（0,0）24（0,25）2 34.062 25.432 10-3 42.51 10 3（Mpa/m） 最大设计风速（计算风偏） ___________姓名： ___________ :班级___________序号：输电线路的距离保护 习题 一、填空题： 1、常规距离保护一般可分三部分。和为、 。 2、距离保护I段能够保护本线路全长的来整定。 3、距离保护第Ⅲ段的整定一般按照躲开 4、阻抗继电器按比较原理的不同，可分为式式。和 。5、方向阻抗继电器引入非故障相电压的目的是为了__________________________________6、若方向阻抗继电器和全阻抗继电器的整定值相同，___________继电器受过渡电阻影响继电器受系统振荡影响大。大， 7、全阻抗继电器和方向阻抗继电器均按躲过最小工作阻抗整定，当线路上发生短路时，继电器灵敏度 更高。_______________8、校验阻抗继电器精工电流的目的是__________________。 。____________________________________，加入继电器的9、阻抗继电器的0°接线是指10、助增电流的存在，使距离保护的测量阻抗，保护范 。，可能造成保护的围 11、根据《220~500kV电网继电保护装置运行整定规程》的规定，对50km以下的线路，相间距 离保护中应有对本线末端故障的灵敏度不小于的延时保护。 二、选择题： 1、距离保护装置的动作阻抗是指能使阻抗继电器动作的。 （A）最小测量阻抗；（B）最大测量阻抗；（C）介于最小与最大测量阻抗之间的一个定值；（D）大于最 大测量阻抗的一个定值。2、为了使方向阻抗继电器工作在状态下，故要求继电器的最大灵 ）最可靠。D）最快速；（C）最灵敏；（B最有选择；（敏角等于被保护线路的阻抗角。． 3、距离保护中阻抗继电器，需采用记忆回路和引入第三相电压的是。 （A）全阻抗继电器；（B）方向阻抗继电器；（C）偏移特性的阻抗继电器；（D）偏移特性和方向阻抗继 电器。4、距离保护是以距离元件作为基础构成的保护装置。 D）逻辑。）启动；（C）振荡闭锁；（(A)测量；（B5、从继电保护原理上讲，受系统振荡影响的有。 ）相间过流保护。C）相间距离保护；（D(A)零序电流保护；（B）负序电流保护；（6、单侧电源供电系统短路点的过渡电阻对距离保护的影响是。 ）保护范围不定。）保护范围不变；（D(A)使保护范围伸长；（B）使保护范围缩短；（C7、方向阻抗继电 器中，记忆回路的作用是。 （A）提高灵敏度；（B）消除正向出口三相短路的死区；（C）防止反向出口短路动作；（D）提高选择性。 8、阻抗继电器常用的接线方式除了00接线方式外，还有。 110kV输电线路相间距离保护整定计算概述王远航 发表时间：2018-02-26T11:10:03.180Z 来源：《基层建设》2017年第32期作者：王远航 [导读] 摘要：随着110kV输电线路的建设量增加，越来越多的继电保护二次装置投运运行，继电保护整定计算定值是电网发生故障时启动保护装置的钥匙，这就需要有准确可靠的整定计算原则。 国网黑河供电公司黑龙江黑河 164300 摘要：随着110kV输电线路的建设量增加，越来越多的继电保护二次装置投运运行，继电保护整定计算定值是电网发生故障时启动保护装置的钥匙，这就需要有准确可靠的整定计算原则。本文对110kV输电线路相间距离保护整定计算的原则进行合理的概述，提供不同情况下相间距离保护整定计算的方法和灵敏度要求。 关键词： 110kV线路相间距离继电保护整定计算 一、110kV输电线路相间距离保护的现状 目前，110kV输电线路相间距离保护广泛应用具有三段动作范围的阶梯型时限特性。新型距离保护在三段式的基础上还设有距离IV段或称距离III段四边形，专门用作线路末端变压器低压侧故障的远后备。距离保护就是反应故障点至保护安装处之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。距离保护相对零序电流保护及其他电流保护而言，其突出特点是受运行方式变化的影响小。 二、相间距离保护整定计算 1.助增系数的选择 助增系数的选择。在计算分支系数时一般选择下级线路的末端故障作为参考位置，按照电源侧最大方式，分支侧最小方式，来进行计算。当假设分支侧最小方式为0，则助增系数为1，此方式也就演变为单电源侧的配合计算问题。 环形电网中线路保护间助增系数的计算问题。对于110kV电压等级的电力线路，如果运行方式要求环网运行，这样助增系数的计算就与故障点位置相关，为了计算方便，环网的计算也序设置开断点，把环形电网分解开变成单相的辐射型系统计算。 助增系数的正确计算直接影响到距离保护计算的正确性，因此必须重视在多电源网络中助增系数的选择问题。 2相间距离I段阻抗定值 当被保护线路无中间分支线路（或分支变压器）时： 按躲过本线路末端故障整定， Zdz.I≤Kk.Zxl 式中：Kk=0.85（相间距离保护），Kk=0.7（接地距离保护） 保护动作时间t=0S 2）、当线路末端仅为一台变压器时（即线路变压器组）按躲过变压器其他各侧的母线故障整定 Zdz.I≤KkZxl+KkbZb 式中： Kkb=0.7 Kk=0.85 保护动作时间t=0S 3）、当线路末端变电所为两台及以上变压器并列运行且变压器均装设有差动保护时按躲开本线路末端故障整定 Zdz.I≤KkZxl Kk=0.85 4）、当线路末端变电所为两台及以上变压器并列运行（变压器未装设差动保护）时.根据情况按躲变压器其他侧母线故障整定. Zdz.I≤KkZxl+KkbZb 式中： Kkb=0.7 Kk=0.85 5）、当被保护线路中间接有分支线路（或分支变压器）时： 定值计算按躲过本线路末端故障和躲开分支线路（分支变压器）末端故障整定。 Zdz.I≤KkZxl Zdz.I≤KkZxl`+KkbZb 选两者最小值 4、相间距离II段阻抗定值，一般按与相邻线路相间距离I段或II段配合，或者按躲过本线路所供110kV变压器中低压侧相间故障整定。 1）、按与相邻线路距离保护I段配合整定 Zdz.II≤Kk Zxl+Kk`KzZ`dz.I Kk =0.85 Kk`=0.8 2）、按躲过相邻变压器其他侧母线故障整定 Zdz.II≤KkZxl+KkbKzZ`b Kk =0.85 Kkb=0.7 3）、按与相邻距离保护II段相配合整定 Zdz.II≤KkZxl+Kk`KzZ`dz.II Kk =0.85 Kk`=0.8 4）、按保证被保护线路末端故障保护有足够灵敏度整定 Zdz.II=KlmZxl 当线路长度为50公里以下时，不小于1.5 当线路长度为50~200公里时，不小于1.4 当线路长度为200公里以上时，不小于1.3 5、相间距离III段阻抗定值按躲本线路所供最大负荷电流的整定，或者按保本线路所供110kV变压器中低压侧相间故障灵敏系数大于 导线应力弧垂计算 2. 冰重比载 食(5,0)27.7 28 嘗血=2 7.7 28 >^5^548!F^ 灯.60 "0 '? pa/m) 3. 垂直总比载 (5,0) =(0,0) +丫2(5,0) = 45.66 勺0d(M pa/m) 4. 无冰风压比载 叽乂 =空=62.5( Pa) 1.6 1.6 V 2 252 =一=——=390.63( Pa) 1.6 1.6 1）外过电压、安装有风： r W 2 3 62 5 3 丫4（0,10） = P c f sc d 」sin 2 9x10律.0x0.85x1.1x24.26x 一 x10, A 348.36 -3 =4.10x 10- （ Mpa/m ） 2）最大设计风速: 计算强度: 7X0,25） PcS^sc d^^sin 2ex10' = 1.0x0.85x1.1X 24.26X 390^>C 10」 A 348.36 表二 LGJ-30050型导线参数 、相关比载计算 1.自重比载 （0,0）qg A =12107806 込佶=34时 10」(M pa/m) 348.36 3 =25.43 X10-（ Mpa/m） 低于500kv的线路P c取1.0,计算强度时5按表取0.85，当d>17mm时l^sc取1.1. 计算风偏: 丫4（0,25）= P，f ^sc d sin2日x 10, = 1.0x 0.75x 1.1 x 24.26咒390.63 x 10」 A 348.36 3 =22.44 X10-（ Mpa/m） 计算风偏时J取0.75 3）内过电压: 2 2 V 15 W V = 丄=140.625 （Pa） 1.6 1.6 丫4（0,15）= PcjPsc d^^sin2日咒10' =1.0咒0.85咒1.1咒24.26咒140625 厂 0° A 348.36 =9.16 X10-3（ Mpa/m） 5.覆冰风压比载 V2102 W V =—= ------------ =62.5 1.6 1.6 （5,10） = P afAs C B（d +2b）—sin2&咒10' A 62 5 TZ1"1. 2"1 （24.26+ 10）站血 = 8.11 "0-3（Mp a/m） 6.无冰综合比载 外过电压、安装有风: 丫6（0,25）= "（0,0）2 + 丫4（0,10）2=』34.062+4.102咒10-3= 34.31咒10"^（M pa/m）导线应力弧垂计算
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