武文星
摘 要：文章根据导线的状态方程式，简要分析了钢芯铝绞线在冰过载情况下的受力，以考察输电线路导线在极端气象条件下的的抗冰能力。
关键词：输电线路；钢芯铝绞线；冰过载；状态方程
引言
覆冰厚度是输电线路设计的一个重要气象条件。我国湖南、四川、贵州等省山区，几乎每年冬季都会出现冻雨天气，尤其是2008年的大范围、长时间低温冻雨天气，输电线路覆冰严重，引发了一系列的事故。作者所在的云南地区2015年底～2016年初也经历了历史罕见的大范围降温、冰冻，部分输电线路也出线倒塔、断线等事故。
由于输电线路覆冰无明显规律，特别是山区，缺乏气象观测资料，此外还有微地形、微气象地区的存在，给覆冰条件的选择增加了难度。覆冰条件在很大程度上影响了线路的经济性。文章仅对输电线路钢芯铝绞线在冰过载条件下的受力进行分析，希冀对断线事故分析、线路导线抗冰能力分析以及已有线路抗冰改造方面有所助益。
1 分析思路
根据有关规范，导线在弧垂最低点的设计安全系数不应小于2.5，在稀有风速或稀有覆冰气象条件时，弧垂最低点的最大张力不应超过其拉断力的70%。对于钢芯铝绞线来说，导线所受应力在钢芯和铝股中分配是不均匀的，实际的情况是铝股的安全系数要低于导线整体的安全系数。因而易于发生铝线断股，甚至是整体断线，因而在分析中不仅要考虑导线整体受力，也应分析铝股的受力。
在分析中，根据导线的状态方程式，可以由已知覆冰工况下导线的比载和应力，计算在较其更重的覆冰情况下导线所受的应力，并计算铝股应力，以判断在更重覆冰情况下导线的安全性。
2 计算原理
（1）导线的状态方程式
式中：σa-铝部应力；σ-绞线应力；Ea-铝的弹性模量；Es-钢的弹性模量；?-钢铝截面比。
经过比对，式（2）和（3）计算结果差异较小，故工程上可以式（3）作为简化计算。
通过状态方程（1），根据已知气象条件下导线的比载、应力以及待求气象条件导线的比载，求出待求气象条件下导线的应力σ，并根据式（3）求出铝股所受的应力。当待求导线的应力满足安全系数要求，铝股受力满足不受破坏的条件时，认为导线在该气象条件（覆冰更重）下导线整体是安全的。
3 算例分析
以导线JL/G1A-240/30为例，设计安全系数2.5，设计气象区为云南II区，验证气象条件分别取20mm（云南III区）和25mm冰厚，覆冰风速均取15m/s。主要的相关计算参数如表1。
根据式（1）和（3）以及以上参数，采用编程的手段，不难得出在不同档距情况下，上述验证气象条件下导线及铝股的应力如表2。
由计算结果看出，在200m～800m档距情况下，当采用10mm覆冰设计时，若发生20mm的覆冰，导线应力仍未超过181.0Mpa（安全系数为1.43），铝股应力均未超过铝线可承受的破坏应力（以160MPa考虑），可见导线具有较好的抗冰过载能力，同时导线和铝股受力对档距的变化并不敏感。当冰厚增加到25mm，档距为300m时，导线应力已无法满足规程要求，且铝股应力也开始接近破坏应力，因而在此条件下，若档距控制不超过300m时，导线整体仍具有一定的安全性。
4 结束语
近年来，世界范围内不利的气候呈增多趋势，因此在输电电路气象条件尤其是覆冰条件的选取时，除应采取相对保守的态度外，也应该对线路抗冰的能力进行一定的评估，做到“心中有谱”，从而打造安全、合理、经济的工程。
参考文献
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