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摘要:在新建输电线路与旧线路出现交叉跨越时，往往需要对旧线路进行升高或降低改造，需要对相应杆塔结构、弧垂、摇摆角、上拔进行重新验算，确定方案是否可行，同时采取必要的加强措施。
关键词:输电；改造；线长；应力
0引言
在新建输电线路与旧线路出现交叉跨越时，为了保证本期线路能够顺利穿（跨）越，往往需要对旧线路进行升高（降低）改造，以满足电气安全要求。此时，为节省投资、减少停送电时间，一般不更换原线路的电线，仅对个别杆塔进行升降改造，造成原线路电线悬挂状态改变，从而引起相应的线路电气及杆塔结构方面的一些变化，需要对其进行重新验算，以确定方案的可行性及防护措施。
1电线状态及变化
1．1电线的悬挂状态
输电线路在1个耐张段，由于两基杆塔间距离很大，可以忽略电线的刚性影响，同时电线的荷载沿线长均匀分布。在1个耐张段内，电线的垂直重力由所有杆塔来分别承担，各处电线的水平应力是相等的。假设各杆塔间档距相等，则电线挂点高的杆塔所分配的电线垂直重力就大，反之亦然。此外，电线的应力还与杆塔的数量等因素有很大的关系。
1．2新建线路电线的应力变化
以LGJ一240／30钢芯铝绞线为例，假设有1条线路，地形平坦，耐张段长度为3km，档距相同，杆塔高度相同，隶属湖南省I级气象区，按新建线路设计时，耐张段内杆塔数量变化时应力变化如表1。
表l耐张段内杆塔数量变化时应力变化表-2
由表1可知，低温情况下，杆塔数量越多，电线应力越大，受温度变化影响较大；在年平均情况下，电线应力不变；在其余条件下，杆塔数量越多，电线应力越小。对于新建线路来说，由于电线长度是变化的，電线的应力变化与杆塔数量和气象条件都有很大的关系。
1．3旧线路电线的应力变化
按平抛物线电线线长计算公式
L—Z十h。／（21）十y2l。／（24），（1）
式中：l——档距，rn；
h——高差，rn；
y——电线比载，N／（mm。·m）；
0——应力，N／mm。
从式（1）中可以看出，当耐张段内电线长度不变时，线长L、电线比载y为定值，假定档距不变，高差h变大时，必然使得应力增大；高差h变小时，必然使得应力减小。
假设有一3基杆塔组成的耐张段，如图1.2基耐张塔，1基直线塔，电线在3基杆塔上的挂点高度、档距相同，隶属山西省I级气象区，导线为LGJ一240／30钢芯铝绞线，最大使用应力104．13N／mm。，单位荷载y为32．7718N／（mm。·m），代表档距在90．8rn到660．0m区段内由年平均控制，应力值为65．0832N／mm。
图1 3基杆塔组成的耐张段示意图
从表2数据可以看出，当档距不变时，耐张段内电线线长随高差的绝对值的增加而增大；而耐张段越长，高差的变化对电线长度的影响就越小。在年平均气温条件下，当中间直线塔改造时，耐张段内应力随高差的变化如表3。
表3应力与高差变化表
从表3可以看出，当耐张段内电线长度不变，高差变化越大，电线应力增加就越多；耐张段长，高差的变化对电线应力的变化影响就越小。
2电线状态变化后产生的影响
2．1应力的变化从上述分析可知，由于耐张段内电线长度不变，当某处悬挂点与两侧悬挂点高差变化时，会引起电线应力变化。当高差增大时，电线的应力增大，高差减小时，应力减小。特别是对耐张段长度较短时，应力变化较大，甚至达至不可容许的程度，远远超过电线的允许应力。因此，必须对电线的应力变化进行验算，以保证线路杆塔的安全运行。此时，应依据线长不变的原则来计算电线应力的变化情况。首先，根据原线路状况计算出电线的应力大小，得出耐张段的电线长度，再通过线长公式保证电线长度不变，来反算线路改造后的电线应力。
2．2对杆塔结构的影响
线路杆塔在设计时依据线路所经区段的气象条件、电线选型、档距大小，排杆定位后，一般都没有完全达到杆塔的允许荷载。当应力增大时，有可能超出杆塔的设计荷载。此时，应注意分析杆塔的受力情况，看是否超出杆塔的使用条件；当应力减小时，使杆塔的使用荷载更小，因此，不需要验算杆塔的受力情况。此外，无论哪种情况下，都应验算相邻杆塔的水平荷载和垂直荷载。
2．3对电线长度的影响
由线长公式可知，旧线路改造时，在原应力状态下电线是否够长与杆塔改造后的悬线点高差和档距有关。假定线路在原杆位改造，则仅与悬线点高差有关。当原杆塔比两侧杆塔高时，线路若是升高改造，高差值变大，电线需要加长才能保证原应力状态；而若是降低改造，高差值变小，电线需要收紧才能保证原应力状态。当原杆塔比两侧杆塔低时，线路若是升高改造，升高值在原高差值的2倍范围内，电线应力都变小，需收紧。当升高值越过2倍的原高差值时，就需要加长电线才能保证原应力状态；而若是降低改造，高差值变大，电线需要加长才能保证原应力状态。一般线路改造时杆塔位置前后移动仅有几米，不到档距的5，影响不大。因此，均可按原杆位换杆进行大致估算。当耐张段长度较短时，电线的应力有可能增大很多，远远超过杆塔的使用荷载。此时，一般应将耐张段内电线加长，以减小电线的应力。当电线的应力减小很多时，应收紧电线。
2．4对交叉跨越的影响
当电线应力增加时，原线路导线对地弧垂距离增大。此时，可不验算电线与下方跨越物的电气距离，但需验算电线与上方穿越物的电气距离。当电线应力减小时，原线路电线对地距离减小。此时，可不验算电线与上方穿越物的电气距离，但需验算电线与下方跨越物的电气距离。因为电线应力变化影响的是整个耐张段。因此，这种情况下应对耐张段内各个档距的交叉跨越距离进行校验。
2．5对杆塔摇摆角的影响
线路改造后，除了新建杆塔应进行摇摆角验算外，由于线路高度及档距的变化，还应对相邻杆塔的摇摆角进行校核。在校核时，由于电线应力的变化，也会对杆塔的摇摆角产生一定的影响。当电线应力增加时，会使杆塔的摇摆角偏大；当电线的应力减小时，会使杆塔的摇摆角偏小。
2．6对杆塔上拔力的影响
当线路改造后，受悬挂点高度及电线应力变化的影响，原线路相邻杆塔的垂直档距发生变化，特别是电线应力增大后显得更加严重。此时计算上拔力时，应考虑电线增加的应力影响，否则，会使计算出来的结果比实际情况偏小。
3线路改造方案的确定
当旧线路改造时，可根据线路现状先简单判断改造杆塔对线路运行状态的影响程度。当需改造杆塔比两侧杆塔悬线点连线高时，进行升高改造必然造成应力增大，电线长度不足，应进行强度、上方交叉校核；而进行降低改造则不必进行强度校核，仅进行下方交叉校核。当需改造杆塔比两侧杆塔悬线点连线低时，进行降低改造必然造成应力增大，电线长度不足，应进行强度、下方交叉校核；而进行升高改造，一般只需进行上方交叉校核，只有当杆塔高度变化比较大，超过原两倍高差值时，才需进行线长、强度校核。当耐张段长度较长时，个别杆塔的改造对线长、应力的影响较小；当耐张段长度较短时，特别是只有两档线的情况下，个别杆塔的改造对线长和应力的影响较大，一般应进行换线处理。
4结束语
根据以上分析，在选择线路交叉位置时，应进行综合分析，先看是上跨还是下穿，再看耐张段长度及杆塔高差，然后进行初步比较，最后再进行详细校验。
参考文献：
[1]国家电力公司东北电力设计院．电力工程高压送电线路设计手册fM]．北京：中国电力出版杜，2002．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:输电；改造；线长；应力
0引言
在新建输电线路与旧线路出现交叉跨越时，为了保证本期线路能够顺利穿（跨）越，往往需要对旧线路进行升高（降低）改造，以满足电气安全要求。此时，为节省投资、减少停送电时间，一般不更换原线路的电线，仅对个别杆塔进行升降改造，造成原线路电线悬挂状态改变，从而引起相应的线路电气及杆塔结构方面的一些变化，需要对其进行重新验算，以确定方案的可行性及防护措施。
1电线状态及变化
1．1电线的悬挂状态
输电线路在1个耐张段，由于两基杆塔间距离很大，可以忽略电线的刚性影响，同时电线的荷载沿线长均匀分布。在1个耐张段内，电线的垂直重力由所有杆塔来分别承担，各处电线的水平应力是相等的。假设各杆塔间档距相等，则电线挂点高的杆塔所分配的电线垂直重力就大，反之亦然。此外，电线的应力还与杆塔的数量等因素有很大的关系。
1．2新建线路电线的应力变化
以LGJ一240／30钢芯铝绞线为例，假设有1条线路，地形平坦，耐张段长度为3km，档距相同，杆塔高度相同，隶属湖南省I级气象区，按新建线路设计时，耐张段内杆塔数量变化时应力变化如表1。
表l耐张段内杆塔数量变化时应力变化表-2
由表1可知，低温情况下，杆塔数量越多，电线应力越大，受温度变化影响较大；在年平均情况下，电线应力不变；在其余条件下，杆塔数量越多，电线应力越小。对于新建线路来说，由于电线长度是变化的，電线的应力变化与杆塔数量和气象条件都有很大的关系。
1．3旧线路电线的应力变化
按平抛物线电线线长计算公式
L—Z十h。／（21）十y2l。／（24），（1）
式中：l——档距，rn；
h——高差，rn；
y——电线比载，N／（mm。·m）；
0——应力，N／mm。
从式（1）中可以看出，当耐张段内电线长度不变时，线长L、电线比载y为定值，假定档距不变，高差h变大时，必然使得应力增大；高差h变小时，必然使得应力减小。
假设有一3基杆塔组成的耐张段，如图1.2基耐张塔，1基直线塔，电线在3基杆塔上的挂点高度、档距相同，隶属山西省I级气象区，导线为LGJ一240／30钢芯铝绞线，最大使用应力104．13N／mm。，单位荷载y为32．7718N／（mm。·m），代表档距在90．8rn到660．0m区段内由年平均控制，应力值为65．0832N／mm。
图1 3基杆塔组成的耐张段示意图
从表2数据可以看出，当档距不变时，耐张段内电线线长随高差的绝对值的增加而增大；而耐张段越长，高差的变化对电线长度的影响就越小。在年平均气温条件下，当中间直线塔改造时，耐张段内应力随高差的变化如表3。
表3应力与高差变化表
从表3可以看出，当耐张段内电线长度不变，高差变化越大，电线应力增加就越多；耐张段长，高差的变化对电线应力的变化影响就越小。
2电线状态变化后产生的影响
2．1应力的变化从上述分析可知，由于耐张段内电线长度不变，当某处悬挂点与两侧悬挂点高差变化时，会引起电线应力变化。当高差增大时，电线的应力增大，高差减小时，应力减小。特别是对耐张段长度较短时，应力变化较大，甚至达至不可容许的程度，远远超过电线的允许应力。因此，必须对电线的应力变化进行验算，以保证线路杆塔的安全运行。此时，应依据线长不变的原则来计算电线应力的变化情况。首先，根据原线路状况计算出电线的应力大小，得出耐张段的电线长度，再通过线长公式保证电线长度不变，来反算线路改造后的电线应力。
2．2对杆塔结构的影响
线路杆塔在设计时依据线路所经区段的气象条件、电线选型、档距大小，排杆定位后，一般都没有完全达到杆塔的允许荷载。当应力增大时，有可能超出杆塔的设计荷载。此时，应注意分析杆塔的受力情况，看是否超出杆塔的使用条件；当应力减小时，使杆塔的使用荷载更小，因此，不需要验算杆塔的受力情况。此外，无论哪种情况下，都应验算相邻杆塔的水平荷载和垂直荷载。
2．3对电线长度的影响
由线长公式可知，旧线路改造时，在原应力状态下电线是否够长与杆塔改造后的悬线点高差和档距有关。假定线路在原杆位改造，则仅与悬线点高差有关。当原杆塔比两侧杆塔高时，线路若是升高改造，高差值变大，电线需要加长才能保证原应力状态；而若是降低改造，高差值变小，电线需要收紧才能保证原应力状态。当原杆塔比两侧杆塔低时，线路若是升高改造，升高值在原高差值的2倍范围内，电线应力都变小，需收紧。当升高值越过2倍的原高差值时，就需要加长电线才能保证原应力状态；而若是降低改造，高差值变大，电线需要加长才能保证原应力状态。一般线路改造时杆塔位置前后移动仅有几米，不到档距的5，影响不大。因此，均可按原杆位换杆进行大致估算。当耐张段长度较短时，电线的应力有可能增大很多，远远超过杆塔的使用荷载。此时，一般应将耐张段内电线加长，以减小电线的应力。当电线的应力减小很多时，应收紧电线。
2．4对交叉跨越的影响
当电线应力增加时，原线路导线对地弧垂距离增大。此时，可不验算电线与下方跨越物的电气距离，但需验算电线与上方穿越物的电气距离。当电线应力减小时，原线路电线对地距离减小。此时，可不验算电线与上方穿越物的电气距离，但需验算电线与下方跨越物的电气距离。因为电线应力变化影响的是整个耐张段。因此，这种情况下应对耐张段内各个档距的交叉跨越距离进行校验。
2．5对杆塔摇摆角的影响
线路改造后，除了新建杆塔应进行摇摆角验算外，由于线路高度及档距的变化，还应对相邻杆塔的摇摆角进行校核。在校核时，由于电线应力的变化，也会对杆塔的摇摆角产生一定的影响。当电线应力增加时，会使杆塔的摇摆角偏大；当电线的应力减小时，会使杆塔的摇摆角偏小。
2．6对杆塔上拔力的影响
当线路改造后，受悬挂点高度及电线应力变化的影响，原线路相邻杆塔的垂直档距发生变化，特别是电线应力增大后显得更加严重。此时计算上拔力时，应考虑电线增加的应力影响，否则，会使计算出来的结果比实际情况偏小。
3线路改造方案的确定
当旧线路改造时，可根据线路现状先简单判断改造杆塔对线路运行状态的影响程度。当需改造杆塔比两侧杆塔悬线点连线高时，进行升高改造必然造成应力增大，电线长度不足，应进行强度、上方交叉校核；而进行降低改造则不必进行强度校核，仅进行下方交叉校核。当需改造杆塔比两侧杆塔悬线点连线低时，进行降低改造必然造成应力增大，电线长度不足，应进行强度、下方交叉校核；而进行升高改造，一般只需进行上方交叉校核，只有当杆塔高度变化比较大，超过原两倍高差值时，才需进行线长、强度校核。当耐张段长度较长时，个别杆塔的改造对线长、应力的影响较小；当耐张段长度较短时，特别是只有两档线的情况下，个别杆塔的改造对线长和应力的影响较大，一般应进行换线处理。
4结束语
根据以上分析，在选择线路交叉位置时，应进行综合分析，先看是上跨还是下穿，再看耐张段长度及杆塔高差，然后进行初步比较，最后再进行详细校验。
参考文献：
[1]国家电力公司东北电力设计院．电力工程高压送电线路设计手册fM]．北京：中国电力出版杜，2002．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。