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)等邊三角形排列時支架布置方法。

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，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。長距離、高電壓、大截面線路在大、中都市的經(jīng)濟發(fā)達區(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和安全運行也變得越來越重要了。雖然綜合管廊的建造成本遠大于目前廣泛采用的架空式管線和直埋式的敷設(shè)方式，但為了增強線路的穩(wěn)定性、耐久性，減少重復(fù)開挖，地下空間和維護成本，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)濟效益和社會效益，且能實現(xiàn)一次投入達到終生受益的目的。線路在綜合管廊電力艙室內(nèi)運行條件較好，環(huán)境相對恒定，運行管理便利，特別是在主城干線配電網(wǎng)上，當(dāng)有較多線路鋪設(shè)其中時，其在經(jīng)濟指標等方面能體現(xiàn)出合理性。

結(jié)合施工運行和工程實際，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)生的熱機械力如不能合理釋放的狀況下，將引起線路外套的破壞并且對線路附屬設(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，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)運行的可靠性。2)電力艙室線路當(dāng)發(fā)生對地接地故障時將在金屬護層上感應(yīng)出很高的電壓，導(dǎo)致護層老化等安全問題，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)等邊三角形排列；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)等邊三角形排列；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)時且其線路拉力滿足要求(一般認為線路拉力應(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，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)等邊三角形排列時支架布置方法，為綜合管廊電力艙室的支架設(shè)計提供參考。

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)等邊三角形排列時支架布置方法，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等邊三角形排列，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為線路正弦形波長的一半，單位為mm；x為相位角；

感應(yīng)電壓分析，確定bmax：

es＝l·eso(4)，

eso＝ixs(5)，

l＝nlx10^-6(7)，

ω＝2πf(8)，

綜合式(2)至式(8)，在滿足感應(yīng)電壓es≤50v的條件下，可以得出線路正弦形幅值的允許最大值bmax；式中，l為線路金屬層的通路上的某一部位與其接地處的距離，單位為km；eso為單位長度的感應(yīng)電壓，單位為v/km；i為線路導(dǎo)體正常工作電流，單位為安培；xs為線路的單位長度電阻，單位為ω/km；ω為角速度，單位為rad/s；s為相鄰線路之間中心距，單位為m；r為待求情況下的線路比載，單位為n/(m·mm²)；f為工作頻率，單位為hz；

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的一半l：

c＝2d+2b+n(9)，

bmin≤b≤bmax(10)，

綜合式(2)、(3)、(9)、(10)，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為線路的外直徑，單位為mm。

本發(fā)明的有益效果為：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)等邊三角形排列時的支架立柱間隔、支架托臂寬度的取值方法，為綜合管廊電力艙室的支架設(shè)計提供參考。

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為線路等邊三角形敷設(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。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實例和附圖對本發(fā)明做進一步說明。

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，將引起線路的溫度發(fā)生變化，這將在線路內(nèi)部產(chǎn)生一個橫向拉力。當(dāng)線路直線敷設(shè)拉力大于6kn時，在綜合管廊電力倉內(nèi)的線路可以采用豎向正弦形敷設(shè)，進而減小線路拉力。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)等邊三角形排列時支架布置方法，如圖3和圖4所示，高壓線路1采用豎向正弦形鋪設(shè)，且三根高壓線路1截面成等邊三角形排列，每根高壓線路均為單芯電纜，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，本方法包括以下步驟：

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為線路正弦形波長的一半，單位為mm；x為相位角；

線路導(dǎo)體正常工作時在交流系統(tǒng)中單芯線路一回的金屬層上任一點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、海水下等場所且線路截面不大時可選用三芯型外，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際情況，三根單芯高壓線路的排列特征分為等邊三角形、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)等邊三角形排列為分析對象。

感應(yīng)電壓分析，確定bmax：

es＝l·eso(4)，

eso＝ixs(5)，

l＝nlx10^-6(7)，

ω＝2πf(8)，

綜合式(2)至式(8)，在滿足感應(yīng)電壓es≤50v的條件下，可以得出線路正弦形幅值的允許最大值bmax；式中，l為線路金屬層的通路上的某一部位與其接地處的距離，單位為km；eso為單位長度的感應(yīng)電壓，單位為v/km；i為線路導(dǎo)體正常工作電流，單位為安培；xs為線路的單位長度電阻，單位為ω/km；ω為角速度，單位為rad/s；s為相鄰線路之間中心距，單位為m；r為待求情況下的線路比載，單位為n/(m·mm²)；f為工作頻率，單位為hz；

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的一半l：

c＝2d+2b+n(9)，

bmin≤b≤bmax(10)，

綜合式(2)、(3)、(9)、(10)，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為線路的外直徑，單位為mm。

以上實施例僅用于說明本發(fā)明的設(shè)計思想和特點，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)以實施，本發(fā)明的保護范圍不限于上述實施例。所以，凡依據(jù)本發(fā)明所揭示的原理、設(shè)計思路所作的等同變化或修飾，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。