线路设计复习题.pdf 23页

______________________________________________________________________________________________________________第一章1.输电线路的任务是什么？有几种电压等级？答：输电线路的任务是：输送电能，并联络各发电厂、变电所使之并列运行，实现电力系统联网。目前我国输电线路的电压等级有35kV、66kV、110kV、（154kV）、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV。2.架空输电线路主要由哪几部分组成？各部分有何作用？答：架空输电线路主要由导线、地线、绝缘子（串）、线路金具、杆塔和拉线、基础以及接地装置等部分组成。1）导线用以传导电流，输送电能；2）地线又称避雷线，主要作用是防止雷电直击导线，同时在雷击杆塔时起分流作用，对导线起耦合和屏蔽作用，降低导线上的感应过电压；3）绝缘子用来支持或悬挂导线和地线，保证导线与杆塔间不发生闪络，保证地线与杆塔间的绝缘；4）线路金具种类繁多，用途各不相同，在输电线路中有连接、保护等作用。通常承受较大的荷载，保证良好的电气性能；5）杆塔用来支持导线、地线及其它附件，使导线以及地线之间彼此保持一定的安全距离，并保证导线对地面、交叉跨越物或其他建筑物等具有允许的安全距离，拉线用来平衡杆塔的横向荷载和导线张力，减少杆塔根部的弯矩；6）杆塔基础的作用是支承杆塔，传递杆塔所受荷载至大地；7）接地装置的作用是导泄雷电流入地，保证线路具有一定的耐雷水平。第二章精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________1.何为气象条件三要素？各对架空线路有何影响？答：气象条件三要素是：风、覆冰和气温。①风作用于架空线上形成风压，产生水平方向上的荷载。风速越高，风压越大，风载荷也就越大。②风载荷使架空线的应力增大，杆塔产生附加弯矩，会引起断线、倒杆事故。③微风可以引起架空线的振动，使其疲劳破坏断线。大风可以引起架空线不同步摆动，特殊条件下会引起架空线舞动，造成相间闪络，甚至产生鞭击。④风还使悬垂绝缘子串产生偏摆，可造成带电部分与杆塔构件间电气间距减小而发生闪络。覆冰是一定气象条件下架空线和绝缘子串上出现的冰、霜、雨淞和积雪的通称。①覆冰增加了架空线的垂直载荷，使架空线的张力增大，同时也增大了架空线的迎风面积，使其所受水平风载荷增加，加大了断线倒塔的可能。②覆冰的垂直载荷使架空线的弧垂增大，造成对地或跨越物的电气距离减小而产生事故。③覆冰后，下层架空线脱冰时，弹性能的突然释放使架空线向上跳跃，这种脱冰跳跃可引起与上层架空线的相间闪络。④覆冰还使架空线舞动的可能性增大。气温的变化引起架空线的热胀冷缩。①气温降低，架空线线长缩短，张力增大，有可能导致断线。②气温升高，线长增加，弧垂变大，有可能保证不了对地或其它跨越物的电气距离。③在最高气温下，电流引起的导线温升可能超过允许值，导线因温度升高强度降低而断线。3.湖北某气象台的风速仪高度为10m，2min平均最大风速v25m/s，该地区为B类地2精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________区，试求15米高度处的最大设计风速。【解】（1）风速的次时换算，即将2min平均风速v换算为自记10min时距平均风速v210查表2-5P38湖北地区风速的次时换算系数A=0.732，B=7.00vAvB=0.732×25+7=25.3m/s102（2）风速的高度换算hvv()zh010查表2-6P39B类地区粗糙度指数z=0.16和修正系数=1.0h15v()zv1()0.1625.326.996m/sh10010第三章6.试计算LGJ-150/35钢芯铝绞线的弹性系数、温度线膨胀系数和计算拉断力，并与查表值进行比较（以相对误差表示）。【解】：查附录A得LGJ150/35（根数30/7）可知：铝部截面积A147.26mm2，直a径d2.5mm；钢部截面积A34.36mm2，直径d2.5mm；计算截面积assA181.62mm2，导线外径d17.5mm，计算拉断力T65020N。j由教材46页式（3-1弹性系数）和47页温度线膨胀系数可知：钢线的弹性系数为E200900N，钢的线膨胀系数为11.51061smm2sC铝线的弹性系数为E60300N，铝的线膨胀系数为231061amm2aCA147.261A34.36则铝钢截面比ma4.2858钢比S0.2333A34.36mA147.26Sa由公式（3-1）钢芯铝绞线的综合弹性系数为：精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________EmE2009004.285860300ESa86899.5687N1m14.2858mm2由公式（3—2）得钢芯铝绞线的综合温度线膨胀系数为：EmE20090011.51064.28586030023106ssaa17.971061EmE2009004.285860300Csa查表3-3、3-4可知：铝单股的绞前抗拉强度为：175N，钢线伸长1%时的应力为amm21140N，铝线的强度损失系数a1.0，由公式（3—3）得钢芯铝绞线的综合拉1%mm2断力为：TaAA1.0175147.26114034.3664940.9Njaa1%s查表3-1得LGJ150/35钢芯铝绞线的弹性系数、温度线膨胀系数的标准值为：E80000N，＝17.81061。mm2CE则EEE86899.5687800006899.5687N2,E8.62%mmE(17.9717.8)1060.171061,0.96%CTTTT|64940.965020|79.1N，j0.12%jjjTTj7.某330kV线路通过典型气象区Ⅴ区，导线为LGJ150/35钢芯铝绞线，试计算各种气象组合下的比载（设风向与线路垂直即90）。【解】：查附录A得LGJ150/35得到钢芯铝绞线的相关数据：面积A181.62mm2，外径d17.5mm2，单位长度质量q676.2kg/km。查教材45页表2-9得到典型气象区Ⅴ区的有关数据：覆冰厚度b10mm，覆冰风速、外过电压和安装有风时的风速为10m/s.，内过电压时的风速15m/s,最大风速为30m/s。（1）自重比载为精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________0,0qg10676.29.80665310336.512103MPm1A181.62a（2）冰重比载为b(bd)10,027.7281032A10(1017.5)27.72810341.984103MPam181.62（3）垂直总比载为10,00,010,078.496103MPm312a（4）无冰风压比载计算因d17.5mm17mm，则风载体型系数1.1；只计算导线时，电压等级低于500kV，sc风荷载调整系数1.0，所以：c①最大风速30ms时，基本风压为w0.62520.625302562.5P30a查52页表3-6的得计算强度时的风速不均匀系数0.75，所以fw0,30d30sin21034cfscA562.51.00.751.117.510344.715103MPm181.62a计算风偏（校验电气间隙）时，0.61，所以fw0,30d30sin21034cfscA562.51.00.611.117.510336.368103MPm181.62a②内过电压风速15m/s时，基本风压为w0.62520.625152140.625P30a计算风偏（校验悬垂串风偏后的电气间隙），0.75，所以f精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________0,15dw15sin21034cfscA140.6251.00.751.117.510311.179103MPm181.62a③安装风速、外过电压10m/s时，查表3-6得1.0，则fw0.62520.62510262.5P10aw0,10d10sin21034cfscA62.51.01.01.117.51036.624103MPm181.62a（5）覆冰风压比载。因为10m/s，查得计算强度和风偏时均有1.0，取12.，fscw62.5P，所以10a10,10(d2b)w10sin2105cfcsA362.51.01.01.2(17.5210)10315.486103MPm181.62a（6）无冰综合比载最大风速（计算强度）时有0,3020,020,3036.512244.715210357.728103MPm614a最大风速（计算风偏）时有0,3020,020,3036.512236.368210351.534103MPm614a内过电压时有0,1520,020,1536.512211.179210338.185103MPm614a安装有风、外过电压时有0,1020,020,1036.51226.624210337.108103MPm614a（7）覆冰综合比载精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________10,10210,0210,1078.496215.486210380.001103MPm735a第四章3.某等高悬挂点架空线挡距为400m，无高差，导线为LGJ150/35，最高气温（40C）时的弧垂最低点的水平应力62.561MP，试求该气象条件下导线的弧垂，线长、悬挂0a点应力及其垂直分量，并将线长与档距进行比较（以相对误差表示）。【解】：查表可得导线为LGJ150/35的相关数据：A181.62mm2，d17.5mm，q676.2kgkm。qg676.29.80665则导线的自重比载10310336.5117103MPa/mA181.6262.56101.7134510336.511710336.4871030.583610362.5610l40036.5117103shshsh0.116723520.1169892262.5610l40036.5117103chchch0.116723521.006822262.5610l62.561则架空线的弧垂f0(ch1)(1.006821)11.68573m236.511710302l线长L0sh21713.450.116989400.9096m20l悬点应力ch62.5611.0068262.9877(MPa)AB020L36.5117103400.9096悬点垂向应力7.319(MPa)AB22精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________线长与档距的绝对误差为lLl400.90964000.9096（m）l0.9096相对误差为l%100%0.2274%l4004.某档架空线，档距为l400m，高差为h100m，导线为LGJ150/35，最高气温（40C）时弧垂最低点的水平应力62.561MP，试求该气象条件下导线的三种弧垂、0a线长、悬挂点应力及其垂向分量，并将三种弧垂进行比较。若不考虑高差（即认为h0），档距中央弧垂的误差是什么？【解】：查表可得导线为LGJ150/35的相关数据：A181.62mm2，d17.5mm，q676.2kgkm。沿用题3中的一些参量：01.71345103(m)；0.5836103(1/m)0ll2lsh0.116989；ch1.00682；L0sh400.9096(m)22h02000则求得：h100arcsharcsh0.247466r400h100arcsharcsh0.246916L400.9096h0lh400a0arcsh1.713451030.246916223.078(m)2L2h0lh400b0arcsh1.713451030.246916623.078(m)2L2h0中央弧垂：h2lf10ch1lL22h00100211.713451030.0068212.0438(m)400.9096最大弧垂发生在xm处：精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________lhhx0arcsharcshm2lLh04001.713451030.2474660.246916200.9424(m)2最大弧垂：2fhhhh2hf0arcsharcsh11mlllLlL2h0h01001002100212.04381.713451030.2474660.24691611400400400.909612.04394(m)因为a＜0，最低点弧垂无计算意义。线长：LL2h2400.909621002413.1931(m)h0悬点应力：cha62.561ch0.5836103223.078A0062.561ch0.1301922562.5611.00848763.092(MPa)bch62.561ch0.5836103623.078B0062.561ch0.36363928162.5611.06684966.7431(MPa)悬点垂向应力：sha62.561sh0.1301922562.5610.130568.1684(MPa)A00bsh62.561sh0.36363928162.5610.37170723.2544(MPa)B00比较中央弧垂与最大弧垂得出结论：基本相同，即中央弧垂可近似看成最大弧垂。若不考虑高差，则中央弧垂f11.68573m，与考虑高差相比，得相对误差为：l212.043811.68573f%2.97%l11.685732精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________7.某档架空线，档距为l400m，高差为h100m，导线为LGJ150/35，最高气温（40C）时弧垂最低点的水平应力62.561MP，以悬链线公式为精确值，试比较斜0a抛物线和平抛物线有关公式计算最大弧垂、线长和悬点应力结果的相对误差。【解】tg0.25,cos0.970144,sin0.2425（1）用斜抛物线公式计算时：l20.58361034002最大弧垂：ff12.03157(m)ml8cos80.97014420线长：l2l3cos40012L0.583610340030.970144cos2420.970144240412.30990.881174413.1911(m)悬点应力：h62.5610(f)36.511710312.03157100/263.1(MPa)Acosm20.970144h62.5610(f)36.511710312.03157100/266.7512(MPa)Bcosm20.970144l400a0sin1.713451030.2425215.5116(m)22l400b0sin1.713451030.2425615.5116(m)22a215.5116垂向应力：36.51171038.1109(MPa)Acos0.970144b615.511636.511710323.1650(MPa)Bcos0.970144相比悬链线精确值误差：ff|12.0315712.04397|最大弧垂：f%m斜m悬100%100%0.103%f12.04397m悬精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________LL|413.1911413.1931|线长：L%斜悬100%100%0.00048%L413.1931悬|63.163.092|悬点应力：%A斜A悬100%100%0.0127%A63.092A悬|66.751266.7431|%B斜B悬100%100%0.0121%B66.7431B悬悬点垂向应力：|8.1109（8.1684）|A斜A悬%100%100%0.68%A8.1684A悬|23.765023.2544|B斜B悬%100%100%0.3844%B23.2544B悬（2）用平抛物线公式计算时：l20.58361034002最大弧垂：ff11.6724(m)ml8820线长：l2l340012L0.58361034003cos2420.970144240412.30990.90829413.2182(m)悬点应力：h62.5610(f)36.511710311.6724100/263.08689(MPa)Acosm20.970144h62.5610(f)36.511710311.6724100/266.73806(MPa)Bcosm20.970144l400a0tg1.713451030.25228.3625(m)22l400b0tg1.713451030.25628.3625(m)22垂向应力：a36.5117103228.36258.3379(MPa)A精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________b36.5117103628.362522.94258(MPa)B相比悬链线精确值误差：ff|11.672412.04397|最大弧垂：f%m平m悬100%100%3.085%f12.04397m悬LL|413.2182413.1931|线长：L%平悬100%100%0.006075%L413.1931悬|63.0868963.092|悬点应力：%A平A悬100%100%0.0081%A63.092A悬|66.7380666.7431|%B平B悬100%100%0.00755%B66.7431B悬悬点垂向应力：|8.3379（8.1684）|A平A悬%100%100%2.075%A8.1684A悬|22.9425823.2544|B平B悬%100%100%1.341%B23.2544B悬第五章5.某条220kV输电线路通过我国典型气象区Ⅲ区，导线采用LGJ－300/40，安全系数k=2.5，弹性系数E=73000，温膨系数α=19.6×10－61/℃，年均许用应力[σ]=0.25σ。试确定控制cpp气象条件的档距范围。若某单一档距450m，高差128m，试确定该档的最大弧垂。【解】：（1）可能成为控制条件的是最低气温、最大风速、覆冰有风和年均气温，整理该非典型气象区4种可能控制条件的有关气象参数，列于表1中。表1可能控制气象条件有关参数气象最低气温最大风速覆冰有风年均气温项目气温（℃）−10−5−5+15风速（m/s）025100精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________冰厚（mm）0050（2）查附录A，得到导线LGJ−300/40的有关参数，整理后列于表2中。表2导线LGJ−300/40有关参数截面积导线直弹性系数计算拉单位长度强度极限安全许用应年均应力温膨系数A径dE断力T质量qσ系数力[σ]上限[σ]jp0cp（1/℃）(mm2)（mm）（MPa）（N）（kg/km）（MPa）k（MPa）（MPa）338.9923.947300019.6×10−6922201133258.442.5103.380.25σp最低气温、最大风速、覆冰有风的许用应力为103.38MPa，年均气温的许用应力为64.61MPa。（3）计算有关比载和比值γ/[σ]，比载的结果列于表3中，γ/[σ]值列于表4中。由于00该气象区的最大风速和覆冰有风气象的气温相同，二者的许用应力相同，因此二者中比载小的不起控制作用，故不再把最大风速作为可能控制气象条件。表3有关比载计算结果单位：MPa/mγ(0,0)γ(5,0)γ(5,0)γ(0,25)γ(5,10)γ(0,25)γ(5,10)123456732.78×10−311.84×10−344.62×10−325.79×10−37.51×10−341.71×10−45.24×10−3α=0.85，α=1.0,μ=1.2ffsc表4比值γ/[σ]计算结果及其排序表单位：1/m0气象条件覆冰有风最低气温年均气温γ(MPa/m）45.24×10−332.78×10−332.78×10−3[σ]（MPa）103.38103.3864.610γ/[σ]0.4376×10−30.3171×10−30.5073×10−30排序bac(4)计算临界档距高差情况为：精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________cos450=0.96212824502利用临界档距公式，可以算得此高差下的临界档距如表5所示。表5有效临界档距判别表高差h/l0.28气象条件abc—l=161.46l=虚数abbc临界档距（m）l=虚数ac(5)判定有效临界档距，确定控制条件。由此判定不论档距多大，年均气温为控制条件。(6)由控制条件的控制区知道，此档距l=450m的控制条件是年均气温。(7)确定该档的最大弧垂(a)确定该档的最大弧垂前要先确定该档的控制气象条件，由上面分析可知，档距为450m时，年均气温为控制条件。(b)求覆冰无风时导线应力以年均气温为第Ⅰ状态，覆冰无风为第Ⅱ状态，列状态方程为：E2l2cos3E2l2cos321Ecos(tt)224212422121代入已知量，得：73000(44.62103450)20.962373000(32.78103450)20.962364.6122422464.612219.6106730000.962(515)解得σ2=89.32。(c)用临界温度法判定最大弧垂出现的气象条件：已知最高温为t=40℃，覆冰无风时max气温t=-5℃，σ=89.32MPa，设临界温度为t。以覆冰无风为第Ⅰ状态，临界温度为第Ⅱ状态，bbj精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________临界温度的计算式为tt11bjbE3求得：t=-5+15.91=10.91℃