絕緣導線弧垂計算的計算機實現

屠海燕

（上海恒能企業發展集團公司，中國 上海200122）

0 前言

在配電線路的施工過程中，施工人員以往經常忽視在緊線工作中按標準設置導線弧垂，尤其是在10kV及以下線路緊線施工往往用目測替代定量的觀測導線弧垂這一工作，使得本應非常嚴謹的施工工藝一下子變得非常簡潔，這給日后的安全運行帶來了很大的隱患。

如果弧垂過小，則導線會受過大張力，安全系數降低，當溫度降低時，容易因導線過緊而發生斷線；如果弧垂過大，則對地面距離過小，影響安全運行，溫度升高時，易產生導線間放電，造成閃絡事故。

針對這一情況，上海恒能企業發展集團公司加強了所屬工程類集體企業絕緣導線施工技術管理，要求施工人員在施工過程中嚴格按照標準設置導線弧垂，并且使用專用弧垂觀測器具進行測量。

然而在計算弧垂的過程中，計算量比較大，這給弧垂的計算帶來了很多不便，而且計算過程中容易出錯，因此設計一個弧垂計算的程序將給實際計算帶來很大方便。

1 弧垂計算的原理

導線弧垂是指在平坦地面上，相鄰兩基電桿上導線懸掛高度相同時，導線最低點與兩懸掛點間連線的垂直距離。如果導線在相鄰兩電桿上的懸掛點高度不相同，此時，在一個檔距內將出現兩個弧垂，即導線的兩個懸掛點至導線最低點有兩個垂直距離，稱為最大弧垂和最小弧垂。本文是針對平坦地面上的弧垂計算的計算機實現的研究，弧垂計算的步驟如下。

1.1 觀察檔的選擇

耐張段在5檔以下時，靠近耐張段中間選擇最大或較大的一檔作為觀察檔；耐張段在6-12檔時，靠近耐張段兩端各選擇較大的一檔作為觀察檔；耐張段在超過13檔時，在耐張段兩端及中間各選擇較大的一檔作為觀察檔。

1.2 計算耐張段的代表檔距

若耐張段為許多檔距連在一起，則稱為連續檔距，由于受地形限制，連續檔內各檔距長度不可能完全相同，為簡化連續檔距中的架空線的計算，可將連續檔距用一個等階的孤立檔距代表，此等階的孤立檔距就稱為代表檔距（或稱規律檔距）。

懸點等高連續檔距的代表檔距公式為：

式中：l為各檔檔距，lD為代表檔距。

1.3 根據氣象條件用代表檔距查弧垂

根據導線、地線的降溫值，直接查安裝曲線表。

1.4 初伸長補償

架空電力線路的多股導線，當它第一次受到拉力以后，發生的塑性變形叫初伸長。初伸長使得導線的實際長度增加，弛度增大，應力相應減小。初伸長在線路運行中要5至10年再趨于穩定，緊線時要對初伸長補償，即減小弧垂。補償初伸長一般有2種方法：

1.4.1 采用降溫法，鋼芯鋁絞線降15-20℃，輕型鋼芯鋁絞線降20-25℃，加強型鋼芯鋁絞線降15℃，鋼絞線降10℃。

1.4.2 采用減少弧垂法：鋁線減少20%，銅線減少7%-8%，鋼芯鋁絞線減少12%，鋼絞線減少5%。

1.5 計算觀察檔觀察弧垂

如果采用降溫法，則在1.3查詢安裝曲線表時相應減少溫度，下式即觀察檔觀察弧垂計算公式。

如果采用減少弧垂法，則溫度不變，再乘以減少的系數。

式中：fg為觀察檔弧垂，fd為代表檔距弧垂，k為減少的系數。

2 Visual C++簡介

Visual C++是Visual Studio中的一個成員，其中的MFC（Microsoft Foundation Class，微軟基礎類庫）提供了大量的類供用戶直接調用，而不需要再為某個程序界面設計而編寫大量代碼，可以把注意力集中在優化應用程序的功能上。用Visual C++開發出的程序可以在單機上方便運行。

由上面的原理可見，如果以常規的人工計算，假設耐張段有5檔，需要進行的計算量為5次立方，2次求和，1次求商，1次開根，1次平方，1次乘法，另外需要一次查表，過程中如果有一個環節出錯而沒發現，則會造成結果錯誤，需要重新計算，驗算過程也同樣復雜。而采用計算機程序進行弧垂計算就可以充分利用其處理復雜問題能力強、計算準確、計算速度快的優點，可以避免大量的人工計算，而且只要參數輸入正確，就不會出現錯誤，而檢查參數的輸入比驗算要簡便的多。

3 程序設計

由于本程序針對的是施工應用，無須根據導線狀態方程計算弧垂曲線，可以直接根據絕緣導線弧垂表計算。目前市南地區主要使用的是JKLYJ-120和JKLYJ-70的絕緣導線，因此本程序也是針對這兩種型號的導線而設計的。

3.1 弧垂表數據的輸入

程序涉及到的基礎數據量較小，僅有兩個弧垂表，因此不使用數據庫，而是在程序中直接使用兩個二維數組存儲弧垂表，其中第一行各數據為弧垂表的溫度，第一列各數據為弧垂表的檔距，其他為對應檔距、溫度下的弧垂。

圖1 主程序框圖

3.2 程序框圖

3.2.1 主程序框圖

主程序通過用戶輸入各種計算所需的參數自動計算觀察檔弧垂，框圖如圖1。

3.2.2 查表程序框圖

在程序中有一步查表比較關鍵，即根據算出的代表檔距ld以及溫度t查已知的弧垂表a[m][n]，本程序采用順序查找法逐行逐列比較，即先根據檔距查出行，再根據溫度查出列，最后由行、列兩個值確定代表檔距弧垂，在C++中，數組編號從0開始，所以行、列編號都從0開始，框圖如下：

圖2 查表程序框圖

3.3 程序界面

界面采用Visual C++6.0程序向導自動生成的對話框程序，見圖3，主要由靜態控件、編輯控件、按紐、單選紐、列表框等標準控件組成，操作簡便，界面友好。

圖3 程序界面截圖

4 結束語

本程序在上海恒能企業發展集團公司下屬工程類集體企業線路施工中得到應用，實踐證明，該程序的設計和運算是正確的，利用它進行工程輔助設計可以大大減少計算量，提高計算精確度及工作效率。

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