本發(fā)明屬于綜合管廊系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種綜合管廊電力艙室線路正弦形敷設(shè)直角三角形排列時(shí)支架布置方法。

背景技術(shù)：

最近這些年，伴隨著都市的急速發(fā)展，市中心的負(fù)荷密度越來越大，當(dāng)架空走廊困難或無法與城市供電需求相一致時(shí)，都市電網(wǎng)配電系統(tǒng)大部分采用綜合管廊傳輸分配系統(tǒng)，便于提高電力系統(tǒng)抵抗自然災(zāi)害的能力并且能最大限度的利用土地資源。長(zhǎng)距離、高電壓、大截面高壓線路在大、中都市的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)和人口密集區(qū)的配電網(wǎng)架中占據(jù)了十分重要的地位，電力線路的管理維護(hù)和安全運(yùn)行也變得越來越重要了。雖然綜合管廊的建造成本遠(yuǎn)大于目前廣泛采用的架空式管線和直埋式的敷設(shè)方式，但為了增強(qiáng)高壓線路的穩(wěn)定性、耐久性，減少重復(fù)開挖，地下空間和維護(hù)成本，提高城市生活，改善城市環(huán)境，以及從提高管理的角度出發(fā)，必然具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，且能實(shí)現(xiàn)一次投入達(dá)到終生受益的目的。高壓線路在綜合管廊電力艙室內(nèi)運(yùn)行條件較好，環(huán)境相對(duì)恒定，運(yùn)行管理便利，特別是在主城干線配電網(wǎng)上，當(dāng)有較多高壓線路鋪設(shè)其中時(shí)，其在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面能體現(xiàn)出合理性。

結(jié)合施工運(yùn)行和工程實(shí)際，綜合管廊電力艙室布置存在兩方面問題：1)綜合管廊電力艙室長(zhǎng)度一般為數(shù)公里、傳輸電流數(shù)值很大，由于熱學(xué)特性作用產(chǎn)生的熱機(jī)械力如不能合理釋放的狀況下，將引起高壓線路外套的破壞并且對(duì)線路附屬設(shè)施和附件產(chǎn)生損害。當(dāng)直線形鋪設(shè)不能滿足力學(xué)特性時(shí)，高壓線路在綜合管廊電力艙室內(nèi)采用正弦形鋪設(shè)，能很好的抵消熱學(xué)特性的突變量，減少力學(xué)應(yīng)力，提高高壓電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。2)電力艙室線路當(dāng)發(fā)生對(duì)地接地故障時(shí)將在金屬護(hù)層上感應(yīng)出很高的電壓，導(dǎo)致護(hù)層老化等安全問題，在電力艙室支架間合理化地敷設(shè)線路是解決這個(gè)問題的有效措施。電力艙室線路排列分為以下六種情況：直線敷設(shè)直角三角形排列；直線敷設(shè)直角三角形排列；直線敷設(shè)直線并列排列；正弦形敷設(shè)直角三角形排列；正弦形敷設(shè)直角三角形排列；正弦形敷設(shè)直線并列排列；綜合管廊電力艙室線路敷設(shè)方式確定原則：1.當(dāng)線路直線敷設(shè)時(shí)且其線路拉力滿足要求(一般認(rèn)為線路拉力應(yīng)限制在6kn以下)，又因直線敷設(shè)節(jié)約投資成本且施工較為方便，則優(yōu)先采用直線敷設(shè)；2.當(dāng)線路直線敷設(shè)線路拉力不滿足要求時(shí)，則考慮采用正弦形敷設(shè)，并使其線路拉力及線路感應(yīng)電壓均滿足要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種綜合管廊電力艙室線路正弦形敷設(shè)直角三角形排列時(shí)支架布置方法，為綜合管廊電力艙室的支架設(shè)計(jì)提供參考。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：一種綜合管廊電力艙室線路正弦形敷設(shè)直角三角形排列時(shí)支架布置方法，高壓線路通過支架托臂敷設(shè)在電力艙室的支架立柱上，高壓線路采用豎向正弦形鋪設(shè)，且三根高壓線路截面成直角三角形排列，每根高壓線路均為單芯電纜，其特征在于：它包括以下步驟：

拉力限值分析，確定bmin：

在滿足線路拉力f≤6kn的條件下，根據(jù)式(1)、(2)、(3)得出線路正弦形幅值的允許最小值bmin；式中，ei為線路抗彎剛性，單位為n·mm²；b為線路正弦形幅值，單位為mm；φ為線路膨脹指數(shù)，單位為1/℃；θ為線路芯線的溫度，單位為℃；n為當(dāng)線路溫度發(fā)生變化時(shí)線路的側(cè)向位移，單位為mm；μ為線路摩擦因數(shù)，無量綱；w為線路單位重力，單位為n/mm；l為線路正弦形波長(zhǎng)的一半，單位為mm；x為相位角；

感應(yīng)電壓分析，確定bmax：

es＝l·(eso1∨eso2)(4)，

對(duì)于eso分為邊相eso1和中間相eso2兩種情況，

eso1＝ixs(5)，

a＝(2ωin2)x10^-4(7)，

l＝nlx10^-6(10)，

ω＝2πf(11)，

式中，es為感應(yīng)電壓，單位為v；l為線路金屬層的通路上的部位與其接地處的距離，單位為km；eso為單位長(zhǎng)度的感應(yīng)電壓，單位為v/km，其中eso1為邊相單位長(zhǎng)度的感應(yīng)電壓，eso2為中間相單位長(zhǎng)度的感應(yīng)電壓；i為線路導(dǎo)體正常工作電流，單位為安培；xs為線路的單位長(zhǎng)度電阻，單位為ω/km；y和a為中間變量，單位為ω/km；ω為角速度，單位為rad/s；f為工作頻率，單位為hz；s為相鄰單芯線路之間中心距，單位為m；r為待求情況下的高壓線路比載，單位為n/(m·mm²)；n為正弦形波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)，無量綱；

對(duì)于邊相，eso1由式(4)、(5)、(9)、(10)、(11)、(2)、(3)得出，在滿足邊相單位長(zhǎng)度的感應(yīng)電壓es1≤50v的條件下，得出線路正弦形幅值的最大值b1；對(duì)于中間相，eso2由式(4)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(2)、(3)得出，在滿足中間相單位長(zhǎng)度的感應(yīng)電壓es2≤50v的條件下，得出線路正弦形幅值的最大值b2；取b1與b2中的小者為直角形敷設(shè)時(shí)線路正弦形幅值b的允許最大值bmax；

確定所述的支架托臂的寬度c和支架立柱的間距即線路正弦形波長(zhǎng)的一半l：

c＝2d+2b+n(12)，

bmin≤b≤bmax(13)，

綜合式(2)、(3)、(12)、(13)，得出支架托臂寬度c和支架立柱的間距l(xiāng)的取值范圍；式中，d為高壓線路的外直徑，單位為mm。

本發(fā)明的有益效果為：通過深入分析綜合管廊電力艙室高壓線路的拉力、接觸電壓等問題，本發(fā)明結(jié)合工程實(shí)例，在滿足線路的力學(xué)性能及保證人身安全的前提下，提出確定綜合管廊電力艙室線路正弦形敷設(shè)直角三角形排列時(shí)的支架立柱間隔、支架托臂寬度，為綜合管廊電力艙室的支架設(shè)計(jì)提供參考。

附圖說明

圖1為城市地下綜合管廊橫斷面圖。

圖2為高壓線路敷設(shè)示意圖。

圖3為金屬層感應(yīng)電壓敷設(shè)示意圖。

圖4為線路直角三角形敷設(shè)橫斷面圖。

圖中：1-高壓線路；2-線路接頭層；3-管道艙室；4-電力電信艙室；5-電力艙室；6-支架托臂；7-支架立柱；8-感溫光纖；1’-升溫后的線路；9-絕緣接頭；10-接地電阻。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，城市地下綜合管廊包括管道艙室3、電力電信艙室4和電力艙室5，高壓線路1設(shè)置在電力艙室5中。其中，高壓線路1通過支架托臂6和支架立柱7進(jìn)行固定，并且間隔的設(shè)有線路接頭層2。每根高壓線路1上敷設(shè)有感溫光纖8。本發(fā)明中所述的高壓線路1均為110kv及以上高壓線路。

本發(fā)明的目的便是合理的設(shè)置支架托臂6的寬度，以及支架立柱7的間距。支架托臂6的寬度主要與以下三個(gè)因素有關(guān)：線路的側(cè)向位移、線路拉力和線路的感應(yīng)電壓。

管廊內(nèi)部環(huán)境溫度發(fā)生變化或線路發(fā)生短路故障時(shí)，將引起線路的溫度發(fā)生變化，這將在線路內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)橫向拉力。當(dāng)線路直線敷設(shè)拉力大于6kn時(shí)，在綜合管廊電力倉(cāng)內(nèi)的線路可以采用豎向正弦形敷設(shè)，進(jìn)而減小線路拉力。高壓線路的正弦形鋪設(shè)如圖2所示，當(dāng)升溫后，高壓線路1有一個(gè)側(cè)向位移n，變成升溫后的線路1’。

一種綜合管廊電力艙室線路正弦形敷設(shè)直角三角形排列時(shí)支架布置方法，如圖3和圖4所示，高壓線路1通過支架托臂6敷設(shè)在電力艙室5的支架立柱7上，首尾各設(shè)有絕緣接頭9和接地電阻10，高壓線路1采用豎向正弦形鋪設(shè)，且三根高壓線路1截面成直角三角形排列，每根高壓線路1均為單芯電纜，它包括以下步驟：

拉力限值分析，確定bmin：

在滿足線路拉力f≤6kn的條件下，根據(jù)式(1)、(2)、(3)得出線路正弦形幅值的允許最小值bmin；式中，ei為線路抗彎剛性，單位為n·mm²；b為線路正弦形幅值，單位為mm；φ為線路膨脹指數(shù)，單位為1/℃；θ為線路芯線的溫度，單位為℃；n為當(dāng)線路溫度發(fā)生變化時(shí)線路的側(cè)向位移，單位為mm；μ為線路摩擦因數(shù)，無量綱；w為線路單位重力，單位為n/mm；l為線路正弦形波長(zhǎng)的一半，單位為mm；x為相位角；

線路導(dǎo)體正常工作時(shí)在交流系統(tǒng)中單芯線路一回的金屬層上任一點(diǎn)非直接接地處的正常感應(yīng)電壓，一般不得大于50v。因110kv三相供電回路，除敷設(shè)于湖、海水下等場(chǎng)所且線路截面不大時(shí)可選用三芯型外，每回可選用3根單芯線路。110kv以上三相供電回路，每回應(yīng)選用3根單芯電纜。結(jié)合綜合管廊電力艙室實(shí)際情況，三根單芯高壓線路的排列特征分為直角三角形、直角三角形、直線并列三種情況。本發(fā)明以線路正弦形敷設(shè)直角三角形排列為分析對(duì)象，感應(yīng)電壓分析，確定bmax：

es＝l·(eso1∨eso2)(4)，

對(duì)于eso分為邊相eso1和中間相eso2兩種情況，

eso1＝ixs(5)，

a＝(2ωin2)x10^-4(7)，

l＝nlx10^-6(10)，

ω＝2πf(11)，

式中，es為感應(yīng)電壓，單位為v；l為線路金屬層的通路上的部位與其接地處的距離，單位為km；eso為單位長(zhǎng)度的感應(yīng)電壓，單位為v/km，其中eso1為邊相單位長(zhǎng)度的感應(yīng)電壓，eso2為中間相單位長(zhǎng)度的感應(yīng)電壓；i為線路導(dǎo)體正常工作電流，單位為安培；xs為線路的單位長(zhǎng)度電阻，單位為ω/km；y和a為中間變量，單位為ω/km；ω為角速度，單位為rad/s；f為工作頻率，單位為hz；s為相鄰單芯線路之間中心距，單位為m；r為待求情況下的高壓線路比載，單位為n/(m·mm²)；n為正弦形波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)，無量綱；

對(duì)于邊相，eso1由式(4)、(5)、(9)、(10)、(11)、(2)、(3)得出，在滿足邊相單位長(zhǎng)度的感應(yīng)電壓es1≤50v的條件下，得出線路正弦形幅值的最大值b1；對(duì)于中間相，eso2由式(4)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(2)、(3)得出，在滿足中間相單位長(zhǎng)度的感應(yīng)電壓es2≤50v的條件下，得出線路正弦形幅值的最大值b2；取b1與b2中的小者為直角形敷設(shè)時(shí)線路正弦形幅值b的允許最大值bmax；

確定所述的支架托臂的寬度c和支架立柱的間距即線路正弦形波長(zhǎng)的一半l：

c＝2d+2b+n(12)，

bmin≤b≤bmax(13)，

綜合式(2)、(3)、(12)、(13)，得出支架托臂寬度c和支架立柱的間距l(xiāng)的取值范圍；式中，d為高壓線路的外直徑，單位為mm。

以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想和特點(diǎn)，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于上述實(shí)施例。所以，凡依據(jù)本發(fā)明所揭示的原理、設(shè)計(jì)思路所作的等同變化或修飾，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。