输电导线水平档距和垂直档距

　　在线路设计中，对导线进行力学计算的目的主要有两个：一是确定导线应力大小，以保证导线受力不超过允许值；二是确定杆塔受到导线及避雷线的作用力，以验算其强度是否满足要求。杆塔的荷载主要包括导线和避雷线的作用结果，以及还有风速、覆冰和绝缘子串的作用。就作用方向讲，这些荷载又分为垂直荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载三种。

　　为了搞清每基杆塔会承受多长导线及避雷线上的荷载，则引出了水平档距和垂直档距的概念。
　　悬挂于杆塔上的一档导线，由于风压作用而引起的水平荷载将由两侧杆塔承担。风压水平荷载是沿线长均布的荷载，在平抛物线近似计算中，我们假定一档导线长等于档距，若设每米长导线上的风压荷载为P，则AB档导线上风压荷载 ,如图1所示：
　　则为，由AB两杆塔平均承担；AC档导线上的风压荷载为，由AC两杆塔平均承担。
　　
　　　　　　　　图1　水平档距和垂直档距
　　如上图所示：此时对A杆塔来说，所要承担的总风压荷载为
　　　（1）
　　令　
　　则　
　　式中P—每米导线上的风压荷载 N/m;
　　　　—杆塔的水平档距，m;
　　　　—计算杆塔前后两侧档距，m;
　　　Ｐ—导线传递给杆塔的风压荷载，N。
　　因此我们可知，某杆塔的水平档距就是该杆两侧档距之和的算术平均值。它表示有多长导线的水平荷载作用在某杆塔上。水平档距是用来计算导线传递给杆塔的水平荷载的。
　　严格说来,悬挂点不等高时杆塔的水平档距计算式为
　　
　　只是悬挂点接近等高时，一般用式其中单位长度导线上的风压荷载p，根据比载的定义可按下述方法确定，当计算气象条件为有风无冰时，比载取g₄，则p=g₄S；
　　当计算气象条件为有风有冰时，比载取g₅，则p=g₅S，因此导线传递给杆塔的水平荷载为：
　　无冰时　　（2）
　　有冰时　　（3）
　　式中 S—导线截面积，mm²。

　　如图1所示，O₁、O₂分别为档和档内导线的最低点，档内导线的垂直荷载（自重、冰重荷载）由B、A两杆塔承担，且以O₁点划分，即BO₁段导线上的垂直荷载由B杆承担，O₁A段导线上的垂直荷载由A杆承担。同理，AO₂段导线上的垂直荷载由A杆承担，O₂C段导线上的垂直荷载由C杆承担。
　　
　　在平抛物线近似计算中，设线长等于档距，即
　　则　　(4)
　　式中G—导线传递给杆塔的垂直荷载，N；
　　　　g—导线的垂直比载，N/m.mm²；
　　　　—计算杆塔的一侧垂直档距分量，m；
　　　　—计算杆塔的垂直档距，m；
　　　　S—导线截面积， 。
　　由图1可以看出，计算垂直档距就是计算杆塔两侧档导线最低点O₁、O₂之间的水平距离，导线传递给杆塔的垂直荷载与垂直档距成正比。其中
　　　
　　m₁、m₂分别为档和档中导线最低点对档距中点的偏移值

　　
　　结合图1中所示最低点偏移方向，A杆塔的垂直档距为
　　
　　综合考虑各种高差情况，可得垂直档距的一般计算为
　　　
　　式中g、σ₀—计算气象条件时导线的比载和应力，N/m.mm²； MPa ；
　　　　h₁、h₂—计算杆塔导线悬点与前后两侧导线悬点间高差，m。
　垂直档距表示了有多长导线的垂直荷载作用在某杆塔上。式括号中正负的选取原则：以计算杆塔导线悬点高为基准，分别观测前后两侧导线悬点，如对方悬点低取正，对方悬点高取负。
　　式中导线垂直比载g应按计算条件选取，如计算气象条件无冰，比载取g₁，有冰，比载取g₃，而式中导线比载g为计算气象条件时综合比载。
　　垂直档距是随气象条件变化的，所以对同一悬点，所受垂直力大小是变化的，甚至可能在某一气象条件受下压力作用，而当气象条件变化后，在另一气象条件则可能受上拔力作用。
　　【例】某一条110KV输电线路，导线为LGJ—150/25型，导线截面积为S=173.11mm²，线路中某杆塔前后两档布置如图2所示，
　　
　　图2　例示意图
　　导线在自重和大风气象条件时导线的比载分别为g₁＝34.047×10^-3 N/m.mm²；g₄＝44.954×10^-3 N/m.mm²；g₆＝56.392×10^-3 N/m.mm²。试求：
　　(1)若导线在大风气象条件时应力σ₀=120MPa，B杆塔的水平档距和垂直档距各为多大？作用于悬点B的水平力和垂直力各为多大？
　　(2) 当导线应力为多大时，B杆塔垂直档距为正值？
　　解：水平档距
　　　　垂直档距
　　　　
　　　水平力　
　　　垂直力　
　　在本例中，B悬点两侧垂直档距分量分别为
　　　
　　所以，这时垂直力计算结果为负值，说明方向向上，即悬点B受上拔力作用。
　　按式(2-50)和图2-11所示情况，要求>0，即
　　
　　导线应力
　　在此可以看到，在比载不变时，对于低悬点，垂直档距随应力增加而减小，反之，对高悬点则垂直档距随应力增加而增大。确切地说，垂直档距随气象条件变化是由应力和比载的比值决定的，对低悬点，在最大的气象条件时垂直档距最小，对高悬点为，在最大的气象条件时垂直档距最大。