变电站软导线端部力矩的计算

(中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，上海 200001)

0 引言

在变电站设计中，计算软导线两端的约束反力时，通常只考虑力而不考虑力矩，这是因为通常认为软导线是绝对“柔软”的，即认为软导线只有抗拉刚度，没有抗弯强度[1-3]。但实际情况并非如此，尤其是当软导线直径较大，或者采用多分裂导线时，软导线的抗弯强度是不可忽略的。由于软导线具有抗弯强度，因此导线端部就会存在约束力矩，该力矩作用在设备的端子板上，可能对端子板造成损坏。

本文考虑了软导线的抗弯强度后，推导了软导线的力学方程，给出了端部力矩的计算方法，并提供了几个工程算例。

1 软导线的力学模型

建立坐标系，令Y轴垂直于地面，X轴平行于地面，软导线两端点的坐标分别为(0，0)和(L，h)，两端点与地面的夹角分别为θ1和θ2。假设导线只受重力作用，单位长度的导线所受重力为q。如图1所示。

图1 软导线示意图

取软导线中的一个“dx”微段作分析，受力如图2所示；由于考虑到导线的抗弯强度，微段的两端不仅受力的作用，还有力矩作用。同理，导线所受的水平力和垂直力的合力方向不再沿导线的切线方向，这一点是与未考虑抗弯强度时有区别的。

图2 软导线受力分析

根据受力和力矩平衡条件，有如下的关系式。

设软导线的方程为y=f(x)，则(1)式中的

将(2)式代入(1)式，同时将(2)式右端的“dx”移到左端，并略去高阶无穷小量，可得：

将导线看作一根杆件，根据材料力学[4]，杆件上的弯矩可表达为：