输电线路设计计算公式

导线截面的选择

1、按经济电流密度选择

线路的投资总费用Z1

Z1 =(F0+αΑ)Ｌ

式中F0—与导线截面无关的线路单位长费用；

α—与导线截面相关的线路单位长度单位截面的费用；

Α—导线的截面积；

Ｌ—线路长度。

线路的年运行费用包括折旧费，检修维护费和管理费等，可用百分比b表示为

线路的年电能损耗费用（不考虑电晕损失）：

若投资回收年限为n

得到导线的经济截面A n

经济电流密度J n

我国的经济电流密度可以按表查取。

2、按电压损耗校验

在不考虑线路电压损耗的横分量时，线路电压、输送功率、功率因数、电压损耗百分数、导线电阻率以及线路长度与导线截面的关系，可用下式表示

3、按导线允许电流校验

（1）按导线的允许最大工作电流校验

导线的允许最大工作电流为

其中

（2）按短路电流校验

根据短路电流的热效应，要求导线的最小截面为

4、按电晕条件校验

超高压输电线路的导线表面电场强度很高，以至超过周围空气的放电强度，使空气电离形成局部放电，这种现象称为电晕。电晕可以引起无线电干扰、可听噪声、导线震动等，还会产生有功功率损耗。导线的电晕随外加电压的升高而出现、加剧。导线表面开始发生局部放电时的电压，称为起始电晕电压。导线表面全面发生电晕时的电压，称为临界电晕电压，相应的电场强度称为临界电场强。

倒显得临界电晕电场强，与其直径、表面状况及大气条件等有关。

根据理论分析及试验所的结果，海拔不超过1000m的地区，如导线直径不小于下表所列数值，一般不必验算电晕。

绝缘子和绝缘子串

1、绝缘子的许用荷载

绝缘子的许用荷载

当绝缘子所受荷载大于其许用荷载时，除可更换大吨位绝缘子外，还可以采取双串和多串联解决。所需串数N

悬垂串片数计算：

一般地区单位工作电压所要求的泄露电流（泄露比距）：

海拔高度1000m~3500m的地区悬垂串的绝缘子数量按下式计算。

气象参数

1、风速的此时换算

欲将4次定时2分钟平均风速V2换算成连续自记10分钟平均风速V10,v需要搜集到两种观测方法的平行观测记录，然后通过相关分析建立二者之间的回归方程式。常用的是一元性回归方程：

由此得到的回归方程，需要经过相关检验才能应用。通常利用相关系数ρ表示V2于V10之间的密切相关程度。ρ值在0~1之间，数值越大表示V2于V10关系越密切；ρ值接近于0表示不适合采用线性回归，这时可采用抛物线或其他曲线回归。相关系数ρ可按下面公式计算

2、风速的高度换算

由于气流与地面之间的摩擦作用，离地面不同高度处的风速值不同，一般离地面越高风速越大。因此风仪高度处的连续自记10分钟平均风速须换算成输电线路设计高度处的平均风速，风仪高度在100m以下的低空时，可采用下面对数式：

3、最大设计风速选取

风速经过次时、高度换算后，还需要根据多少年一遇的保证率要求，确认出设计用的最大风速。架空输电线路设计中常采用计算简便实用的“经验频率法”，计算式为：

4、高空风速的选取

对于架空高度大于基本风速高度的线路，其最大设计风速需由最大基本风速换算为高空风速，

（1）按《工业与民用建筑荷载规范（TJ-9-74）》所列风压高度变化系数，折算成高空风速增大系数，比表2-8所示。表中的K h，100m及以下高度取

中的K0的数值，100m以上按下式计算：

（2）采用杆塔高度分段系数，此时的基本高度为距地面15m，K h见表2-9。

高空风速一般应有上限的限制，如规定上限风速不大于45m/s。这时因为当基本风速很大时，风速随高度的变化就不大显著了。

线路设计气象组合

1、线路正常运行情况下的气象组合

①、最大设计风速，无冰，相应月平均气温。

②、最大覆冰，相应风速，气温-5。根据雨凇形成规律，相应风速一般为10m/s。若该地区最大设计风速很大（如35m/s以上），可以考虑相应风速为15m/s。

③、最低气温，无冰，无风。

④、最高气温，无冰，无风。

2、线路断线事故情况下的气象组合

断线事故一般系外力所致，与气象条件无明显的规律联系。而计算断线情况的目的，主要是为了确定断线时杆塔所受的荷载，校验杆塔强度。根据各地实际运行经验，设计规程规定了线路断线事故情况的气象组合。

①、一般地区，无风，无冰历年最低气温月的日最低气温平均值。

②、重冰区（覆冰厚度20mm以上），无风，有冰，气温-5。

３、线路安装和检修情况下的气象组合

考虑一年四季中线路都有安装检修的可能，组合气象条件为：风速10m/s、无冰、最低气温月的平均气温。

4、线路耐振计算用气象组合

线路设计中，应保证架空线具有足够的耐振能力。架空线的应力越高，振动越显严重，因此应将架空线的使用应力控制在一定的限度内。

由于线路微风振动一年四季中经常发生，故控制其平均运行应力的组合气象条件为：无风、无冰、年平均气温。

5、外过电压气象组合

外过电压是指由于雷电的作用在输电线路上产生的过电压。为了保证在雷电活动期间线路不发生闪络，要求塔头尺寸应能保证相应气象条件下导线风偏后对凸出物的距离，档距中央应保证导线与避雷线的间距大于规定值。组合气象条件为：

①、温度15°，相应风速，无冰。15°是雷电活动日气温，相应风速对Ⅰ类典型气象区取15m/s，其他气象区取10m/s。

②、温度15°无风，无冰。仅用于验算档距中央导线与避雷线的间距。

６、内过电压气象组合

内过电压即操作过电压，其计算值用气象组合为：年均气温、无冰、0.5倍最大风速（不低于15m/s）。

架空线的机械物理特性

1、钢芯铝绞线的弹性系数

从公式可以看出，钢芯铝绞线综合弹性系数的大小不仅与钢、铝两部分的弹性系数有关，还与铝钢截面比有关。实际上，钢芯铝绞线的弹性系数还与其扭绞角度和使用中的最大应力等因素有关，实际值比公式计算的要小。实用中一般采用电线产品样本给出的实验值。

2、钢芯铝绞线的线性温度膨胀系数

钢芯铝绞线的线性温度膨胀系数α，指的是温度升高1°C时其单位长度的伸长量。由于铝的温度膨胀系数大于钢的温度膨胀系数，因此钢芯铝绞线温度膨胀系数介于两者之间。

3、钢芯铝绞线的瞬时破坏应力

架空线在均匀增大的拉力最用下，缓慢伸长至拉断，此时的拉力称为拉断力。对于钢芯铝绞线来说拉断力由钢部饿、和铝部工程承受，为二者的综合拉断力。影响拉断力的因素主要有：

①、铝和钢的机械性能不同，铝的延伸率远低于钢的延伸率。当铝部被拉断时，钢部的强度还未得到充分的发挥，通常认为此时钢线的变形量为1%左右。

②、绞合后单线与整体绞合线轴线间存在扭绞角，综合拉断力是各单线拉断力在轴线方向的分立构成。

③、各层单线之间的应力分布不均匀。

④、相邻两层单线存在正应力与摩擦力。

架空线的拉断力可由下式计算：

架空线的计算拉断力也可以查相应的产品标准，将计算拉断力T p除以架空线的截面积A，即可得到架空线的瞬时破坏应力（抗拉强度）。

架空线的许用应力及安全系数：

即使不考虑悬挂点附加弯曲应力和振动时的附加动应力的影响，最小安全系数也要达到1.86。若考虑上述两个因素，则要求安全系数为2.0～2.5。为保证架空输电线路的安全运行，设计规程规定架空线的安全系数不应小于2.5。在任何气象组合下，架空线最低点处的使用应力不能大于许用应力。

对于控制微风振动的年平均运行应力，在采取防振措施的情况下，不应超过σp的25%。

对于大跨越按稀有气象条件和重冰区按稀有覆冰情况验算时，导线在弧垂最低点的最大应力不超过抗拉强度σp的60%，即安全系数不小于1.67。若架空输电线路的悬挂点高度差过大，应验算挂点处的应力，该处的最大使用应力可比弧垂最低点的许用应力高10%，即取1.1[σ]。架设在话轮上的架空线，还应当考虑挂点处局部弯曲引起的附加应力。

架空线的比载

１、垂直比载

垂直比载是架空线自身的质量引起的比载，其大小可认为不受气象条件变化的影响。

２、冰重比载

覆冰时的冰重由架空线承受。

若取冰的密度ρ=900kg/m3

3、垂直总比载

垂直总比载是自重与冰重比载之和

水平比载

风压：

空气密度是气压、气温和适度的函数，一般情况下可采用气温15°C、绝对干燥时的空气密

度ρ=1.2255kg/m3。

4、无冰风压比载

5、覆冰时的风压比载

覆冰时的风载体型系数一律取c=1.2。

6、无冰有风时综合比载

7、覆冰有风时的综合比载