关于架空输电线路导线最大应力取值的探讨

　　
　　摘要：本文以徐家庄~侯桥330kV送电线路工程为列，根据该工程的特点，对2XLGJ-630/45导线取不同的最大设计应力方案比较，从线路的造价等方面进行分析。通过分析，比较导线取不同的最大设计应力方案对工程造价的影响。
　　关键词：导线，输电线路，应力
　　随着国民经济的高速发展，国家在电力建设上的投资日益增大。本着少花钱多办事的原则，电力设计人员应在满足技术要求的前提下，尽量降低工程造价。输电线路导线张力与单位长度自重的比值越大，其输电线路造价越低。虽然导线张力的增加会使耐张塔造价提高，然而耐张塔只战整个线路杆塔的少部分。因此在输电线路导线允许的前提下，应尽可能的提高输电线路的允许张力。
　　目前由于个电力设计单位对国标导线《铝绞线及钢芯铝绞线》〉（GB1179-83）（以下称《国标》附录A3说明理解不同，造成各电力设计单位在输电线路设计时，对导线的拉断力取值不同，而国内许多电力设计单位使用的《送电线路主要机电施工图设计计算与制图软件包》）所附带的导线数据文件中，其拉断力全部取《国标》表4计算拉断力的95%，所以，用其程序的，同样适用了数据。就是否该使用此数据，目前尚有不同意见。认为有必要将此问题再次提初，望能引起有关人员的重视。
　　1.导线拉断力
　　导线拉断力是线路设计的一项重要参数。导线拉断力和安全系数决定导线最大使用盈利，最大使用应力和年平均运行应力决定了导线特性曲线的控制值。对同一导线，如果提高导线的拉断力，则特性曲线控制值提高，高温时的应力也相应提高，此时排位K值变小，线路设计时，或杆塔数量减少、或杆塔高度降低、或减少所开的土石方量，线路造价也就相应降低。如果取值过大，则会给输电线路的安全运行造成隐患。其结果，要么导线因强度的原因断裂，要么因微风振动造成导线损坏。
　　《国标》表4中所列的拉断力是通过计算的道德，称为计算拉断力。对《国标》导线计算拉断力是否能真正反映导线的实际拉断力产生怀疑的原因是源于《国标》附录A3的说明，即“……本标准部要求对成品绞线进行拉断力试验。……绞线拉断试验的试件长度不应小于5m。……试验结果应不小于上述计算值的95%。”持应取导线拉断力为计算拉断力95%进行社记者认为，拉断力应该以实测的结果为准，而实测的结果只保证计算拉断力的95%，因此应以此值作为导线允许拉断力进行线路设计，持另一种观点着认为，附录A3的说明仅说明试验验证时，由于试样短以及夹具等因素产生了强度损失，若试验结果达到计算值的95%，则表4的计算拉断力就是合格的，因此设计人员应以导线的计算拉断力进行设计。
　　我认为应以《国标》表4的计算拉断力进行设计。国家标准对塑性材料进行拉断力试验时，将试件的有效长度规定在离夹具一定的长度外。之所以如此，是由于夹具处因应力集中产生了大于实际破坏的应力，当试件过短时，应力集中的问题更显突出，因此，实测的结果要小于材料的应有拉断力。由此类推，钢芯铝绞线的试验同样因夹具及长度的原因使实测的结果小于其应有值。国际标准IEC1089第6.4.3条严格规定试件的长度应至少为导线直径的400倍，且不得小于10m。第6.5.3条导线拉力试验条文中，也认为其结果只要不小于计算额定抗拉强度的95%时，导线是合格的，即计算拉断力是能够反映导线实际拉断力的，并强调当导线断裂发生的离端部夹头1cm以内，抗拉强度小于规定值时，重新试验。在国标《架空电力线路施工及验收规范》条文说明（GBJ233-90）第7.1.5条中，对上述观点也加以阐述。因此，我认为目前按95%计算拉断力进行设计造成了不必要的经济损失。
　　也有观点认为之所以按95%进行设计，是因为导线上有耐张管、补修管、接续管……，或施工时导线磨损使导线的强度损失了5%，所以，在设计时加以补偿。但我认为上述强度损失并不完全应由设计人员加以考虑。这里有个保证计算拉断力的概念。保证计算拉断力是施工完成后整个线路所达到的拉断力，保证计算拉断力不仅与设计有关，而且与施工工艺、连接方式等因素有关。施工完成后的线路实际总拉断力是允许达不到计算拉断力的。明确地说，如果运行线路的实际拉断力达到计算拉断力的95%时，说明设计、施工达到了要求。这点在《设计手册》及施工验收规范中可以看到。
　　还有人对计算拉断力计算方法是否准确也产生怀疑。我认为，计算拉断力计算方法是否合理本身就通过实测来进行验证的，如果承认了因夹具及长度的因素造成强度损失5%，则导线达到95%的计算拉断力的实验结果，已经验证了导线的计算拉断力的准确可靠性。
　　无论持那种观点，其结果是围绕着是否应按《国标》表4的计算拉断力进行线路设计。如果两种取值最终结果无太大的经济差异，则没有必要提出这个问题进行商讨。但从下面的经济比较来看，若以正常取值，其经济意义是可观的。
　　2.经济比较
　　以徐家庄~侯桥330kV送电线路工程为例，进行平断面的排位比较。徐侯线全长73.682km。农田、荒地约占13.02%，丘陵约占23.83%，低～中山地约占21.48%，沿线地貌分布为：沙漠约占41.67%。线路经过一个气象区，特性曲线分别为最低气温及平均气温控制（徐家庄~侯桥330kV送电线路工程已经完成施工图设计，并建成投产，其共用铁塔209基，其中直线塔189基，耐张转角塔20基）。
　　本工程的主要气象条件见表1。
　　

　　如用以上K值进行百公里平地理论排位（设塔高为30m,排位时对地7.5m，直线串长4m，代表档距450m），则由计算可得：以正常取值206基，以95%计算拉断力取值需213基塔。因水平档距只增加15m，所以直线塔受力几乎不变；而耐张塔因张力只提高5%，其强度不需要增加太多，经济效益是比较明显的。
　　通过徐家庄~侯桥330kV送电线路工程平断面上的排位（移动耐张塔）结果，保守估计可结省本体造价1.5%~2.0%，如果将线路的施工、青苗赔偿、土地占用、土石方开采等因素考虑进去的话，整体造价也会降低约1.2%~1.7%。
　　3.结束语
　　根据多年来的运行经验表明，导线很少因自身强度的原因发生断裂，导线振动破坏也不是线路事故的主要原因。因此，如果按《国标》导线的计算拉断力进行线路设计在技术上是可行的，通过上面的经济比较，可看到将会给国家节省不少的投资。
　　参考文献
　　[1]国家电力公司东北电力设计院编，电力工程高压送电线路设计手册，中国电力出版社2002年。
　　[2]国标《铝绞线与钢芯绞线》（GB1197-83）。
　　[3]国际标准《IEC1089》
　　

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