一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線下料長度數(shù)值求解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及變電站軟導(dǎo)線的下料長度計算方法，尤其是一種基于懸鏈線的變電站 軟導(dǎo)線下料長度數(shù)值求解方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線下料長度解析模型中，除了已知的結(jié)構(gòu)參數(shù)與材料 參數(shù)，仍然存在未知量W及多個中間變量，且中間變量的表達(dá)式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、相互禪合，很難 得出它們的解析解表達(dá)式，無法直接應(yīng)用到實際工程，需要進(jìn)行一些條件的限制與簡化。
[0003] -般在工程實際中，非均布荷載軟導(dǎo)線計算過程中，變電站施工人員常常根據(jù)施 工設(shè)計圖紙上給出的應(yīng)力值來統(tǒng)一決定所有同側(cè)軟導(dǎo)線的應(yīng)力值。但實際上同側(cè)軟導(dǎo)線的 各檔距并不是相同的，該必然導(dǎo)致實際安裝后軟導(dǎo)線的弧垂值與施工設(shè)計要求相比存在誤 差，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量。由于無法得到準(zhǔn)確的許用應(yīng)力，通過給定應(yīng)力確定弧垂值是不可靠 的，無法得到精確的弧垂值。然而，變電站軟導(dǎo)線都會有一個設(shè)計弧垂值，且弧垂的實際數(shù) 據(jù)可測且能達(dá)到較高的精度，故利用設(shè)計弧垂值求出水平應(yīng)力，進(jìn)而求出下料長度是可靠 且可行的方法。
[0004] 在解決結(jié)構(gòu)復(fù)雜、相互禪合的數(shù)學(xué)問題時，往往得不到它的準(zhǔn)確解，或者解該種問 題的計算工作量很大，只能借助計算機(jī)求其數(shù)值解。利用數(shù)值法求解實際問題，不僅有較好 的計算復(fù)雜性，可W突破常規(guī)計算的局限，還能任意逼近并達(dá)到精度要求。
[0005] 因此，統(tǒng)籌考慮軟導(dǎo)線懸鏈線模型的適用性與精確性，結(jié)合數(shù)值法的特點，設(shè)計出 基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線下料長度數(shù)值求解方法是必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種可通過數(shù)值方法計算得到準(zhǔn)確的下料長度的基于懸 鏈線的變電站軟導(dǎo)線下料長度數(shù)值求解方法，解決了現(xiàn)有軟導(dǎo)線下料長度理論解析模型， 表達(dá)式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、相互禪合，很難得出它們的解析解表達(dá)式，同時，在施工現(xiàn)場中軟導(dǎo)線水 平應(yīng)力是未知的，大大限制了下料長度理論解析模型的實際應(yīng)用價值。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是；一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線下料長 度數(shù)值求解方法，包括如下步驟， (a)忽略彎曲剛度的影響，確定變電站軟導(dǎo)線的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)及耐張絕緣子串與軟母 線的材料參數(shù)，包括軟導(dǎo)線檔距和高差、左右兩側(cè)耐張絕緣子串的金具個數(shù)、各個金具的長 度和重量、軟母線截面積和軟母線比載，并W耐張絕緣子串懸掛點為原點建立乂-1坐標(biāo)系； (的弧垂步長二分法調(diào)整模塊：構(gòu)造一個控制當(dāng)前弧垂值變化的公式，通過改變當(dāng)前弧 垂值對弧垂變化進(jìn)行控制； (C)水平應(yīng)力計算調(diào)整模塊：求得弧垂與水平應(yīng)力線性關(guān)系表達(dá)式，利用耐張絕緣子串 水平投影長度進(jìn)行循環(huán)迭代； (成金具空間坐標(biāo)計算模塊：對金具部件進(jìn)行逐個受力分析，獲得所有金具的空間坐標(biāo) 與弧垂； (e)總弧垂計算誤差調(diào)整模塊；分析軟導(dǎo)線數(shù)值模型的總弧垂，建立軟導(dǎo)線數(shù)值模型總 弧垂表達(dá)式，W計算所得總弧垂最大值與設(shè)計弧垂值的差值作為循環(huán)條件，使得計算所得 總弧垂最大值不斷趨近設(shè)計弧垂值； (/)根據(jù)水平應(yīng)力計算調(diào)整模塊、金具空間坐標(biāo)計算模塊與弧垂調(diào)整模塊的計算，求得 準(zhǔn)確的水平應(yīng)力、軟母線檔距與高差，即可計算得到變電站軟導(dǎo)線的下料長度。
[000引在本發(fā)明一實施例中，所述（a)中建立的Z-1坐標(biāo)系是W耐張絕緣子串一側(cè)懸掛 點為原點，檔距方向為橫軸，高差方向為縱軸，具體為；設(shè)人局為變電站軟導(dǎo)線兩懸掛點，心？ 和公/巧耐張絕緣子串部分，&嘴軟母線部分，弧垂最低點為ftC為軟母線上任意一點，W 4點為坐標(biāo)原點建立巧標(biāo)系。
[0009] 在本發(fā)明一實施例中，所述（的中，構(gòu)建的當(dāng)前弧垂值變化的公式如下：
(1) 其中，為當(dāng)前弧垂值；為設(shè)計弧垂值；為軟導(dǎo)線總弧垂最大值。
[0010] 在本發(fā)明一實施例中，所述（C)中，利用如下假設(shè)條件，簡化基于懸鏈線的變電站 軟導(dǎo)線弧垂表達(dá)式； I .軟母線和耐張絕緣子串均視為理想柔索，各點實際彎矩為零； II .軟母線比載和耐張絕緣子串比載沿斜檔距均布； III.在軟導(dǎo)線高差不大的情況下，認(rèn)為人句兩點之間的高差檔距之比與&廬么間的高 差檔距之比相等； IV.耐張絕緣子串在軟導(dǎo)線兩懸掛點A巧^線上的投影長度等于其串長，通常軟導(dǎo)線 兩側(cè)耐張絕緣子串的水平投影長度相差很小，而且其重量差別也不大，可W認(rèn)為兩側(cè)的水 平投影長度、重量、比載均相等； 簡化后的基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線弧垂表達(dá)式如下：
并可得，水平應(yīng)力巧> 與當(dāng)前弧垂值的關(guān)系式為：
其中，/為軟導(dǎo)線總弧垂；巧)為水平應(yīng)力；r為軟母線比載；公為軟導(dǎo)線高差角；r/ 為耐張絕緣子串比載；L為軟導(dǎo)線檔距；<X-J。1為左側(cè)耐張絕緣子串的水 平投影，^。2為右側(cè)耐張絕緣子串的水平投影；為耐張絕緣子串水平投影長度； 在已知變電站軟導(dǎo)線物理結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)的條件下，利用耐張絕緣子串水平投影 長度作為限制條件進(jìn)行循環(huán)迭代，求得水平應(yīng)力、水平張力與兩端支反力的大小。
[0011] 在本發(fā)明一實施例中，所述（成中，具體為：在已知每個金具的長度、重量與通過 水平應(yīng)力計算調(diào)整模塊求得的水平張力和軟導(dǎo)線兩端處支反力，根據(jù)逐個金具部件計算的 思路，計算出耐張絕緣子串所有金具在Z-1坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)與弧垂。
[0012] 在本發(fā)明一實施例中，所述（e)中，具體為：將軟導(dǎo)線弧垂分為耐張絕緣子串弧垂 和軟母線弧垂兩個部分，根據(jù)數(shù)學(xué)幾何關(guān)系求得耐張絕緣子串弧垂部分，根據(jù)軟母線懸鏈 線模型可求得軟母線弧垂部分，W計算所得總弧垂最大值與設(shè)計弧垂值的差值作為循環(huán)條 件，使得計算所得總弧垂最大值不斷趨近設(shè)計弧垂值。
[0013] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有W下有益效果；本發(fā)明在已知結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù) 的基礎(chǔ)上，利用弧垂求應(yīng)力，將設(shè)計弧垂作為限制條件，通過數(shù)值方法得到準(zhǔn)確的弧垂、水 平應(yīng)力等，進(jìn)而得到準(zhǔn)確的軟導(dǎo)線下料長度，具有非常高的應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0014] 圖1為變電站軟導(dǎo)線裝備結(jié)構(gòu)圖。
[0015] 圖2為軟母線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖3為本發(fā)明軟導(dǎo)線數(shù)值求解方法總流程圖。
[0017] 圖4為水平應(yīng)力計算調(diào)整模塊設(shè)計步驟圖。
[0018] 圖5為金具空間坐標(biāo)計算模塊設(shè)計步驟圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。
[0020] 本發(fā)明一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線下料長度數(shù)值求解方法，首先，將變電站 軟導(dǎo)線劃分為耐張絕緣子串和軟母線，并確定結(jié)構(gòu)參數(shù)與材料參數(shù)，W耐張絕緣子串懸掛 點為原點建立乂-1坐標(biāo)系，建立基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線下料長度解析模型；其次，構(gòu)造 一個控制當(dāng)前弧垂值變化的式子，通過改變當(dāng)前弧垂值對弧垂變化進(jìn)行控制，建立弧垂步 長二分法調(diào)整模塊；再次，求得弧垂與水平應(yīng)力線性關(guān)系表達(dá)式，利用耐張絕緣子串水平投 影長度進(jìn)行循環(huán)迭代，建立水平應(yīng)力計算調(diào)整模塊；接著，對金具部件進(jìn)行逐個受力分析， 獲得所有金具的空間坐標(biāo)與弧垂，建立金具空間坐標(biāo)計算模塊；然后，分析軟導(dǎo)線數(shù)值模型 的總弧垂，得到軟導(dǎo)線數(shù)值模型總弧垂表達(dá)式，使得計算所得總弧垂最大值不斷趨近設(shè)計 弧垂值，建立總弧垂計算誤差調(diào)整模塊；最后，通過弧垂步長二分法調(diào)整模塊、水平應(yīng)力計 算調(diào)整模塊、金具空間坐標(biāo)計算模塊與總弧垂計算誤