一种大截面导线线长计算方法及系统与流程

本发明涉及输变电工程施工技术领域，并且更具体地，涉及一种大截面导线线长计算方法及系统。

背景技术：

目前特高压输电线路架线施工多以传统张力架线施工技术为主，在一个耐张段内，通过对导线施加恒定张力进行放线、并通过弧垂观测的方法进行紧线，这种传统的张力架线方法无需对大截面导线线长进行精确计算。随着特高压工程和大截面导线技术的广泛应用，传统张力架线技术难以解决各种典型地形条件下的架线施工。多分裂导线的分次展放施工技术以及装配式架线技术，是目前国内外新型的架线施工技术，但由于大截面导线线长与弧垂的变化敏感关系，需对导线线长进行精确的计算。

近十年来，国内多家送变电公司相继开展了多分裂导线分次展放施工技术研究以及装配式架线技术研究，但对于大截面导线的线长计算方法，目前缺少统一的计算模型，且由于线长计算中考虑的影响因素都较少，从而线长计算误差较大。

技术实现要素：

本发明提供了一种大截面导线线长计算方法及系统，以解决对大截面导线线长如何精确计算的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种大截面导线线长计算方法，所述方法包括：

计算导线在架线张力下的基本线长；

根据所述导线在架线施工过程中的初伸长和蠕变变形计算第一线长增量；

根据耐张绝缘子金具串自重比载计算第二线长增量；

根据联板计算第三线长增量；

根据耐张绝缘子金具串公差计算第四线长增量；以及

根据所述基本线长、第一线长增量、第二线长增量、第三线长增量和第四线长增量计算计算线长。

优选地，其中所述基本导线线长的计算公式为：

在导线两端无耐张绝缘子金具串连接时，

在导线两端或一端连接耐张绝缘子金具串时，

其中，l为基本导线线长，h为导线张力，ω为导线单位长度自重；h为导线挂点间的高度差，l为导线挂点间的水平距离，为导线挂点间的高度差角，为导线自重比载，k为耐张绝缘子金具串的连接系数。

优选地，其中所述耐张绝缘子金具串的连接系数k的计算公式为：

在导线一端连接耐张绝缘子金具串时，

在导线两端连接耐张绝缘子金具串时，

其中，ω0为耐张绝缘子金具串的单位长度重量，λ为耐张绝缘子金具串平均串长，g为耐张绝缘子金具串自重，n为分裂导线的分裂数，s为导线的截面积。

优选地，其中所述第一线长增量的计算公式为：

δl1＝δl初+δl蠕，

其中，△l1为第一线长增量，δl初为导线初伸长量，δl蠕为导线初期蠕变量，k为综合绞长系数。

优选地，其中所述第二线长增量的计算公式为：

其中，△l2为第二线长增量，f为导线弧垂，为耐张绝缘子金具串自重比载。

优选地，其中所述第三线长增量的计算公式为：

其中，△l3为第三线长增量，d为联板孔距，g为每相单侧绝缘子金具串重量，θ为耐张绝缘子金具串后侧导线倾角。

优选地，其中所述第四线长增量的计算公式为:

δl4＝μ2χ+μ3ν，

其中，χ为耐张绝缘子金具串的槽型连接尺寸偏差，ν为耐张绝缘子金具串的绝缘子变形偏差，μ2为槽型连接螺栓数量，μ3为耐张绝缘子金具串片数。

优选地，其中所述计算线长的计算公式为:

其中，l计为计算线长，li为第i个耐张段的基本导线线长，n为耐张段个数。

优选地，其中所述方法还包括：根据导线丈量裁剪和架线时的温度和张力变化，将所述计算线长转换为理论线长，其中所述理论线长的计算公式为:

l理＝l计·(1+△l1')·(1+△l2')，

δl2′＝α·δt·l，

其中，l理为理论线长，△l1'为张力修正量，δσ为导线架线张力与丈量裁剪过程中张拉力的差值，e为导线弹性模量，△l2'为温度修正量，α为温度补偿系数，δt为导线丈量裁剪和架线时的温度差。

根据本发明的另一个方面，提供了一种大截面导线线长计算系统，所述系统包括：基本线长计算单元、第一线长增量计算单元、第二线长增量计算单元、第三线长增量计算单元、第四线长增量计算单元和计算线长计算单元，

所述基本线长计算单元，用于计算导线在架线张力下的基本线长；

所述第一线长增量计算单元，用于根据所述导线在架线施工过程中的初伸长和蠕变变形计算第一线长增量；

所述第二线长增量计算单元，用于根据耐张绝缘子金具串自重比载计算第二线长增量；

所述第三线长增量计算单元，用于根据联板计算第三线长增量；

所述第四线长增量计算单元，用于根据耐张绝缘子金具串公差计算第四线长增量；以及

所述计算线长计算单元，用于根据所述基本线长、第一线长增量、第二线长增量、第三线长增量和第四线长增量计算计算线长。

优选地，其中所述基本线长计算单元通过以下方式计算基本线长：

在导线两端无耐张绝缘子金具串连接时，

在导线两端或一端连接耐张绝缘子金具串时，

其中，l为基本导线线长，h为导线张力，ω为导线单位长度自重；h为导线挂点间的高度差，l为导线挂点间的水平距离，为导线挂点间的高度差角，为导线自重比载，k为耐张绝缘子金具串的连接系数。

优选地，其中所述耐张绝缘子金具串的连接系数k的计算公式为：

在导线一端连接耐张绝缘子金具串时，

在导线两端连接耐张绝缘子金具串时，

其中，ω0为耐张绝缘子金具串的单位长度重量，λ为耐张绝缘子金具串平均串长，g为耐张绝缘子金具串自重，n为分裂导线的分裂数，s为导线的截面积。

优选地，其中所述第一线长增量计算单元通过以下方式计算第一线长增量：

δl1＝δl初+δl蠕，

其中，△l1为第一线长增量，δl初为导线初伸长量，δl蠕为导线初期蠕变量，k为综合绞长系数。

优选地，其中所述第二线长增量计算单元通过以下方式计算第二线长增量：

其中，△l2为第二线长增量，f为导线弧垂，为耐张绝缘子金具串自重比载。

优选地，其中所述第三线长增量计算单元通过以下方式计算第三线长增量：

其中，△l3为第三线长增量，d为联板孔距，g为每相单侧绝缘子金具串重量，θ为耐张绝缘子金具串后侧导线倾角。

优选地，其中所述第四线长增量计算单元通过以下方式计算第四线长增量:

δl4＝μ2χ+μ3ν，

其中，χ为耐张绝缘子金具串的槽型连接尺寸偏差，ν为耐张绝缘子金具串的绝缘子变形偏差，μ2为槽型连接螺栓数量，μ3为耐张绝缘子金具串片数。

优选地，其中所述计算线长计算单元通过以下方式计算计算线长:

其中，l计为计算线长，li为第i个耐张段的基本导线线长，n为耐张段个数。

优选地，其中所述系统还包括：

理论线长计算单元，用于根据导线丈量裁剪和架线时的温度和张力变化，将所述计算线长转换为理论线长，其中所述理论线长计算单元通过以下方式计算理论线长:

l理＝l计·(1+△l1')·(1+△l2')，

δl2′＝α·δt·l，

其中，l理为理论线长，△l1'为张力修正量，δσ为导线架线张力与丈量裁剪过程中张拉力的差值，e为导线弹性模量，△l2'为温度修正量，α为温度补偿系数，δt为导线丈量裁剪和架线时的温度差。

本发明的有益效果在于：

本发明综合考虑了导线在施工过程中的初伸长、初期蠕变变形、耐张绝缘子金具串自重、联板倾斜和绝缘子金具串公差对导线线长的影响，合理选取了其偏差范围，用以计算计算线长，并按照温度和张力的影响将所述计算线长转换为理论线长，较为准确地把握了大截面导线，特别是多分裂大截面导线线长变化的影响规律，考虑全面，实现了对导线线长的精确计算，减小了计算误差。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明实施方式的大截面导线线长计算方法100的流程图；

图2为根据本发明实施方式的联板倾斜对线长影响的示意图；以及

图3为根据本发明实施方式的大截面导线线长计算系统300的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明实施方式的大截面导线线长计算方法100的流程图。如图1所示，所述大截面导线线长计算方法100用于对大截面导线线长进行计算。本发明实施方式的大截面导线线长计算方法100采用悬链线法计算基本线长，在计算导线理论线长时，综合考虑了导线在施工过程中的初伸长、初期蠕变变形、耐张绝缘子金具串自重、联板倾斜和绝缘子金具串公差对导线线长的影响，合理选取了其偏差范围，用以计算计算线长，最后按照温度和张力的影响将所述计算线长转换为理论线长，实现了对导线线长的精确计算，减小了计算误差，建立了一套能综合反映大截面导线线长各种影响因素的计算方法，并对各影响因素的计算误差予以综合考量。所述大截面导线线长计算方法100从步骤101处开始，在步骤101计算导线在架线张力下的基本线长。优选地，其中所述基本导线线长的计算公式为：

在导线两端无耐张绝缘子金具串连接时，

在导线两端或一端连接耐张绝缘子金具串时，

其中，l为基本导线线长，h为导线张力，ω为导线单位长度自重；h为导线挂点间的高度差，l为导线挂点间的水平距离，为导线挂点间的高度差角，为导线自重比载，k为耐张绝缘子金具串的连接系数。

优选地，其中所述耐张绝缘子金具串的连接系数k的计算公式为：

在导线一端连接耐张绝缘子金具串时，

在导线两端连接耐张绝缘子金具串时，

其中，ω0为耐张绝缘子金具串的单位长度重量，λ为耐张绝缘子金具串平均串长，g为耐张绝缘子金具串自重，n为分裂导线的分裂数，s为导线的截面积。

优选地，在步骤102根据所述导线在架线施工过程中的初伸长和蠕变变形计算第一线长增量。优选地，其中所述第一线长增量的计算公式为：

δl1＝δl初+δl蠕，

其中，△l1为第一线长增量，δl初为导线初伸长量，δl蠕为导线初期蠕变量，k为综合绞长系数。导地线在装配式架线施工中的初期蠕变量，可根据架线施工时间和蠕变量方程综合确定。在本发明的实施方式中，k取值为1×10^-4。蠕变及初伸长的计算主要基于1250mm²大截面导线的蠕变试验数据，进行统计分析获得。

优选地，在步骤103根据耐张绝缘子金具串自重比载计算第二线长增量。优选地，其中所述第二线长增量的计算公式为：

其中，△l2为第二线长增量，f为导线弧垂，为耐张绝缘子金具串自重比载。

当导线连接耐张绝缘子金具串时，由于单位长度的耐张绝缘子金具串重量远大于单位长度的导线自重，因此导线在耐张绝缘子金具串的自重力作用下将被拉伸。

优选地，在步骤104根据联板计算第三线长增量。优选地，其中所述第三线长增量的计算公式为：

其中，△l3为第三线长增量，d为联板孔距，g为每相单侧耐张绝缘子金具串重量，θ为耐张绝缘子金具串后侧导线倾角。图2为根据本发明实施方式的联板倾斜对线长影响的示意图。如图2所示，对分裂导线来说，联板对上下子导线线长增量也有影响，可以按照第三线长增量的计算公式计算联板对上下子导线线长增量的影响。

优选地，在步骤105根据耐张绝缘子金具串公差计算第四线长增量。优选地，其中所述第四线长增量的计算公式为:

δl4＝μ2χ+μ3ν，

其中，χ为耐张绝缘子金具串的槽型连接尺寸偏差，ν为耐张绝缘子金具串的绝缘子变形偏差，μ2为槽型连接螺栓数量，μ3为耐张绝缘子金具串片数。在本发明的实施方式中，由于实际架线时绝缘子金具串的变形以及槽型连接尺寸的偏差而引起的导地线长的改变量按第四线长增量计算公式计算，其中，χ为耐张绝缘子金具串的槽型连接尺寸偏差，按《电力金具标称破坏载荷系列及连接型式尺寸(gb/t2315-2008)》确定，ν为耐张绝缘子金具串的绝缘子变形偏差，按《±800kv直流盘型绝缘子技术条件》(q/gdw280-2009)确定，μ2为槽型连接螺栓数量，μ3为耐张绝缘子金具串片数。

优选地，在步骤106根据所述基本线长、第一线长增量、第二线长增量、第三线长增量和第四线长增量计算计算线长。优选地，其中所述计算线长的计算公式为:

其中，l计为计算线长，li为第i个耐张段的基本导线线长，n为耐张段个数。

优选地，所述方法还包括：根据导线丈量裁剪和架线时的温度和张力变化，将所述计算线长转换为理论线长，其中所述理论线长的计算公式为:

l理＝l计·(1+△l1')·(1+△l2')，

δl2′＝α·δt·l，

其中，l理为理论线长，△l1'为张力修正量，δσ为导线架线张力与丈量裁剪过程中张拉力的差值，e为导线弹性模量，△l2'为温度修正量，α为温度补偿系数，δt为导线丈量裁剪和架线时的温度差。

在本发明的实施方式中，设定架线时环境温度为0℃，裁线温度为0℃；裁线时张力为15％rts，即41.9277kn，如需现场架线使用，需严格按实际温度、张力条件输入；线长计算综合考虑了绝缘子金具串变形、联板倾角变形以及耐张塔转角变形影响；并考虑了初伸长和初期蠕变的线长折算，最后将各子导线长度分别按温度和张力基准值进行了换算；基本线长采用悬链线计算方法，对于耐张段各档位分别按有、无耐张绝缘子金具串建立悬链线计算公式进行计算。其中，在本发明的实施方式中，基本参数中的耐张段各档档距即各档位导线挂点水平距离、挂点高差需通过精确的现场测量获得，而架线温度、裁线温度、及放线张力也作为未知变量输入，除上述各未知变量以外，均为已知线路参数，根据设计资料获得；然后通过所述基本参数进行计算参数的计算，主要计算参数包括：耐张段各档位高差角余弦值、耐张段两端铁塔挂点联板倾角、以及耐张段两端的线长影响量，其中对于耐张段两端的线长影响量主要考虑了：耐张段两端铁塔联板倾角引起的线长影响量、两端铁塔倾斜变形引起的线长影响量、以及耐张段两端转角塔转角引起的线长影响量；蠕变及初伸长的计算主要基于1250mm²大截面导线的蠕变试验数据，进行统计分析获得，并综合考虑了放线时的张力、温度和时长条件，经统计分析获得一个折减系数。在线长的计算中，先基于线路基本参数进行各影响量的计算，然后进行各档位标准线长计算(基于悬链线方法的基本线长、并考虑耐张串的影响)，然后分别针对各子导线进行叠加组合计算；对各影响量叠加计算求得的各档位子导线长度分别求和，获得每根子导线总长度，然后按基于试验数据分析的线路展放的初伸长和初期蠕变量折减；考虑到架线竣工温度张力条件与裁线放线时温度张力条件的差异，对求取的各侧子导线长度进行了基准值换算，换算为裁线时温度和张力条件下的理论线长。

图3为根据本发明实施方式的大截面导线线长计算系统300的结构示意图。如图3所示，所述大截面导线线长计算系统300包括：基本线长计算单元301、第一线长增量计算单元302、第二线长增量计算单元303、第三线长增量计算单元304、第四线长增量计算单元305和计算线长计算单元306。优选地，在所述基本线长计算单元301计算导线在架线张力下的基本线长。优选地，其中所述基本线长计算单元301通过以下方式计算基本线长：

在导线两端无耐张绝缘子金具串连接时，

在导线两端或一端连接耐张绝缘子金具串时，

其中，l为基本导线线长，h为导线张力，ω为导线单位长度自重；h为导线挂点间的高度差，l为导线挂点间的水平距离，为导线挂点间的高度差角，为导线自重比载，k为耐张绝缘子金具串的连接系数。

优选地，其中所述耐张绝缘子金具串的连接系数k的计算公式为：

在导线一端连接耐张绝缘子金具串时，

在导线两端连接耐张绝缘子金具串时，

其中，ω0为耐张绝缘子金具串的单位长度重量，λ为耐张绝缘子金具串平均串长，g为耐张绝缘子金具串自重，n为分裂导线的分裂数，s为导线的截面积。

优选地，在所述第一线长增量计算单元302根据所述导线在架线施工过程中的初伸长和蠕变变形计算第一线长增量。优选地，其中所述第一线长增量计算单元302通过以下方式计算第一线长增量：

δl1＝δl初+δl蠕，

其中，△l1为第一线长增量，δl初为导线初伸长量，δl蠕为导线初期蠕变量，k为综合绞长系数。

优选地，在所述第二线长增量计算单元303根据耐张绝缘子金具串自重比载计算第二线长增量。优选地，其中所述第二线长增量计算单元303通过以下方式计算第二线长增量：

其中，△l2为第二线长增量，f为导线弧垂，为耐张绝缘子金具串自重比载。

优选地，在所述第三线长增量计算单元304根据联板计算第三线长增量。优选地，其中所述第三线长增量计算单元304通过以下方式计算第三线长增量：

其中，△l3为第三线长增量，d为联板孔距，g为每相单侧耐张绝缘子金具串重量，θ为耐张绝缘子金具串后侧导线倾角。

优选地，在所述第四线长增量计算单元305根据耐张绝缘子金具串公差计算第四线长增量。优选地，其中所述第四线长增量计算单元305通过以下方式计算第四线长增量:

δl4＝μ2χ+μ3v，

其中，χ为耐张绝缘子金具串的槽型连接尺寸偏差，ν为耐张绝缘子金具串的绝缘子变形偏差，μ2为槽型连接螺栓数量，μ3为耐张绝缘子金具串片数。

优选地，在所述计算线长计算单元306根据所述基本线长、第一线长增量、第二线长增量、第三线长增量和第四线长增量计算计算线长。优选地，其中所述计算线长计算单元306通过以下方式计算计算线长:

其中，l计为计算线长，li为第i个耐张段的基本导线线长，n为耐张段个数。

优选地，所述系统还包括：理论线长计算单元，根据导线丈量裁剪和架线时的温度和张力变化，将所述计算线长转换为理论线长，其中所述理论线长计算单元通过以下方式计算理论线长:

l理＝l计·(1+△l1')·(1+△l2')，

δl2′＝α·δt·l，

其中，l理为理论线长，△l1'为张力修正量，δσ为导线架线张力与丈量裁剪过程中张拉力的差值，e为导线弹性模量，△l2'为温度修正量，α为温度补偿系数，δt为导线丈量裁剪和架线时的温度差。

本发明的实施例的大截面导线线长计算系统300与本发明的另一个实施例的大截面导线线长计算方法100相对应，在此不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。