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共享知识分享快乐第一章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页眉内容 共享知识分享快乐线。3•湖北某气象台的风速仪高度为10m,2min平均最大风速v^25m/s,该地区为B类地区,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v2换算为自记10min时距平均风速v10查表2-5P38湖北地区风速的次时换算系数A=0.732，B=7.00v10=Av2B=0.732X25+7=25.3m/s（2）风速的高度换算Vh=V。十令10查表2-6P39B类地区粗糙度指数z=0.16和修正系数一：=1.0⑷.（匕）zvo=1（匹）0.1625.3=26.996m/s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2径da=2.5mm；钢部截面积A^34.36mm，直径ds=2.5mm；计算截面积A=181.62mm2，导线外径d=17.5mm,计算拉断力Tj=65020N。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Es=200900Nmm2，钢的线膨胀系数为：丄=11.510“1C铝线的弹性系数为Ea=60300Nmm2，铝的线膨胀系数为=2310》1C则铝钢截面比m-A^=147.26二4.2858钢比=丄=—S34360.2333As34.36mAa147.26由公式（3-1）钢芯铝绞线的综合弹性系数为：EsmEa1m=86899.5687Nmm22009004.2858603001+4.2858由公式（3—2）得钢芯铝绞线的综合温度线膨胀系数为:页眉内容 共享知识分享快乐工Esj+mEaS200900灯1.5灯0(+4.2858汉60300汉23"0工仃？？.®」"-Es+mEa-200900+4.2858x60300-.查表3-3、3-4可知：铝单股的绞前抗拉强度为：6=175%^，钢线伸长1%时的应力为「•1%T140Nmm2，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断力为：「二a、.aAaj.^As=1.0175147.26114034.36=64940.9N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：-80000Nmm2,U17.810-61C。二昔=8.62%■■■Tj=a-Lc]=(17.97-17.8)x10—0.1710“1C,:.-=「_Tj1=|64940.9-65020戶79.1N,Aa=-―j=0.96%T+=0.12%Tj1=E-E】=86899.5687-80000=6899.5687%^6.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二181.62mm2,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qg3676.29.806653310,01010二36.51210MPa.mA181.62(2)冰重比载为210,0；=27.728地⑴10”A=27.72810(1017.5)10”=41.98410’MPam181.62(3)垂直总比载为310,0=10,0210,0=78.49610“MPa；m页眉内容 共享知识分享快乐页眉内容共享知识分享快乐(4)无冰风压比载计算因d=17.5mm17mm，则风载体型系数.二sc=1.1；只计算导线时，电压等级低于500kV，风荷载调整系数■-c=1.0，所以:①最大风速弋=30m.s时，基本风压为w30二0.625.2二0.625302二562.5Pa查52页表3-6的得计算强度时的风速不均匀系数if=0.75，所以40,30二rlscdW30sin2二10’A56253=1.00.751.117.510181.62=44.71510”MPa.,m计算风偏(校验电气间隙)时，：•f=0.61，所以40,30二rlscdw30sin2d10’A=1.00.611.117.5562.510’181.62=36.36810’MPam②内过电压风速=15m/s时，基本风压为w30=0.6252=0.62515=140.625巳计算风偏(校验悬垂串风偏后的电气间隙)，X=0.75，所以40,15；=：Jjscd^sinJ10；A=1.00.751.117.5140.62510^=11.17910”181.62MPa；m③安装风速、外过电压=10m/s时，查表3-6得〉fw10=0.625、2二0.625102=62.5Pa40,10二fJscdW^sinJ10”A62533r=1.01.01.117.510=6.62410MPam181.62(5)覆冰风压比载。因为訂F0m/s，查得计算强度和风偏时均有：f=1.0，取」sc=12，页眉内容 共享知识分享快乐Wo=62.5Pa，所以510,10二tf%(d2b)也sin=10」A62.5:；’=1.01.01.2(17.5210)10=15.48610MPam181.62/(6)无冰综合比载最大风速(计算强度)时有60,30二120,0420,30二.36.512244.715210’=57.72810」MPa；m最大风速(计算风偏)时有60,30二120,0420,30—36.512236.368210’=51.53410」MPafm内过电压时有60,15]=J『0,0420,15—.36.512211.179210^-38.18510」MPa,m安装有风、外过电压时有60,100,0420,10]=;：；36.51226.624210^-37.10810’MPa「m(7)覆冰综合比载710,10-310,05210,10—78.4962T5.486210”=80.00110°MPa「m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（40C）时的弧垂最低点的水平应力二0=62.561MPa，试求该气象条件下导线的弧垂，线长、悬挂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=676.2kg：km。则导线的自重比载還1°亠驾普仿说旳1。说/m62.56136.511710’3=1.713451036.48710^-62.561-0.583610^页眉内容 共享知识分享快乐sh-2；「o卡人40036.511710二sh0.11672352=0.116989262.561c」2-二ch40036.511710二ch0.11672352=1.006820262.561则架空线的弧垂f(ch--1)62.5613(1.00682-1)=11.68573mY2%36.5117x10」"/线长L二经sh-=21713.450.116989=400.9096m2%悬点应力6Mb「"h」2；「0=62.5611.00682二62.9877(MPa)L严5117"40°.9096=7.319(MPa)线长与档距的绝对误差为相对误差为：l=L-I=400.9096-400=0.9096(m)，l%.9096100%=0.2274%l4004•某档架空线，档距为I=400m，高差为h=100m，导线为LGJ-150/35，最高气温(40C)时弧垂最低点的水平应力；「0=62.561MPa，试求该气象条件下导线的三种弧垂、h=0)，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=676.2kg.：km。沿用题3中的一些参量:—-1.71345103(m)；Y0.583610^(1/m)-0%。=0.116989；ch1.00682；2%Lb—性「0400.9096(m)页眉内容共享知识分享快乐页眉内容共享知识分享快乐则求得:二0.247466,h,100arcsharcshr400arcsh二arcsh1000.246916Lh=£400.9096arcsh—^^400-1.713451030.246916二-223.078(m)YLhT2页眉内容 共享知识分享快乐b=--arcshL二型1.713451030.246916=623.078(m)2Lh卫2"丿中央弧垂:〔100Y<400.9096)31.713451030.00682=12.0438(m)页眉内容共享知识分享快乐页眉内容共享知识分享快乐最大弧垂发生在Xm处：1严uhuhxm=—+——arcsh—一arcsh2UlS卫丿40031.71345100.247466-0.246916U200.9424(m)2最大弧垂：h，Zhhr—i1arcsh——arcsh!-J+J—/1+J<1Lh£JA0.95/297.57=325.957(Mpa),[®]=op/2.5=13O.383MPa[®]=cp/2.25=144.8698MPa且£=[®]/[d=2.5/2.25,页眉内容共享知识分享快乐求得该线路极限档距lim=1588.88m页眉内容 共享知识分享快乐页眉内容共享知识分享快乐第七章6.通过我国典型气象区I区某110kV线路，采用LGJ-185/30钢芯铝绞线，孤立档档距l=100m，采用XP-70单联耐张绝缘子串，共8片重438.7N，耐张绝缘子串的长度1582mm试分别求架线施工观测和竣工时的应力、弧垂（考虑初伸长）。【解】一、整理基本数据（1）计算用基本数据列于下表1。表1基本数据表项目L(m)&(m)cosPq(kg/km)Tj(N)A(mm2)数据1001.5821732.664320210.93项目d(mm)E(MPa)出1厂C）[o](MPa)[op](MPa)数据18.887600018.9X10"6115.87572.42e=0.95*Tj/A[迅=/kk=2.5p49[ocp]=0.25*op（2）整理有关气象条件数据和相应荷载（比载）列于表2。因典型气象区I区无覆冰，所以可能的控制气象条件有3个：最低气温、最大风速、年均气表2气象条件数据和相应数据数据气温（C）风速(m/s)冰厚(mm)绝缘子串荷载（N)架空线荷载集度（N/m)Gv（垂直）Gh（水平）gjPvPhp最低气温-500438.70438.77.18407.184最大风速+10350438.7135.21459.067.18411.1313.247年均气温+2000P438.70438.77.18407.184二、计算各种情况下的线长系数。由于耐张绝缘子串等长等重且无集中荷载，则按照表134页表7-3中第二种情况计算线长系数K。即.K2Ecos3:(l)120GJ2Gj(1)即:K=24叭160)⑷莎)]①最大风速时线长系数K:P13.247a62.80310MPa/m,cos-=1,E=76000MPa「0=1.582m,A210.93架空线所占档距l1,架空线的单位截面荷载W1l1=l-2"0COS100-21.582=96.836m,Gj=459.063N,W—=6.0816MPacosP架空线水平投影比载：y[二——=62.80310‘MPa/m，代入式(1)中，得:cosP33K=138.77910（MPa）②最低气温时线长系数K:P7184_34.058710“MPa/m,cos：=1,E=76000MPa,"0=1.582m,A210.93Yll^l-2-0co^=100-21.582=96.836m,Gj=438.7N,W1—=3.2981MPa页眉内容 共享知识分享快乐cosP页眉内容 共享知识分享快乐y4.058710-MPa/m，代入式(1)中，得:cosp33K=43.870610(MPa)①年均气温时线长系数K:各参数与最低气温的相同，求得K=43.8706103(MPa)3页眉内容共享知识分享快乐气象情况最低气温(无冰无风)最大风速年均气温线长系数K(MPa)3343.8706X103138.779X10343.8706X10将三种情况的线长系数汇总于表表33：各种情况下的线长系数三、确定控制条件(试推比较法)。假设平均气温为有效控制条件，由状态方程式:一2「一02(，02-01"二E(t2-tj]}=K2页眉内容共享知识分享快乐01①最低气温作为第二状态时:243.870610«3二02{52[272.4218.91076000(-5-20)]}=43.870610372.42求得：；-〜02=104.01973MPa<[；「0]②最大风速作为第二状态时：_2_02V-02138.77910372.422-72.4218.910上76000(10-20)]}=138.779103页眉内容共享知识分享快乐求得：；「02=84.55528MPa<[:「0]通过①、②可知，假设控制条件为年均气温成立。四、计算架线观测应力和弧垂。(1)架线观测情况线长系数K计算，即仅一端具有绝缘子串，无集中荷载时：2Gj"2ecos-6-0Gj2Gj3‘；㈣号)2K{h(h3。)--(W1-)「}243A将=P=7.184_34.058710"MPa/m,cos：=1,E=76000MPa,%—1.582m,A210.93架空线所占档距l1,架空线的单位截面荷载W1h=1-0=100-1.582=98.418m,Gj=438.7N,W1—=3.352MPacosPY架空线水平投影比载：：二——-=34.058710；MPa/m，代入式(7-50)中，得:cosP"33K=40.2410(MPa)(2)架线弧垂常数G4387j-1.314688(MPa/m)0A1.582210.93(一侧有绝缘子，无集中荷载，表134页表7-3中第一种情况)1耳2(Y-—"0(?-—?)%fm[-0-2"](应力应为考虑初伸长后的应力)二0cos848l2页眉内容 共享知识分享快乐34.05871010028(1314.688-34.0587)10"1.58224(1314688-34.0587)210*1.5824+32634.058710100=43叫）%（3）架线观测时的应力和弧垂。考虑初伸长引起的弧垂增大，采用降温法补偿初伸长，取△t=20C。用年均温（最终运行时的）应力计算：Fi43870.672.422-72.42-18.910-67600020--92.7832(MPa)页眉内容共享知识分享快乐页眉内容共享知识分享快乐由状态方程式得打｛；「0•Fj•「E（t-20）cos-HK令C=Fj:E(t-20)cos---92.783218.910“76000(t-20)=1.4364-121.5112应力计算公式为：二0（；「o•C）=K架线观测应力和弧垂的计算结果列于表4中。五、计算竣工应力与弧垂。fm134.058710’1002[-0丄(1314.688—34.0587)x10」x1.582]44.176（m）-0应力计算公式为：二0（；「0•C）=K33其中K=43.8706X10（MPa）即K为无风无冰下的线长系数。列架线观测和竣工情况的应力与弧垂，如下表4。表4架线观测和竣工情况的应力与弧垂气温「C）C(MPa)架线观测情况33K"=40.249X10(MPa)竣工情况33K=43.8706X10(MPa)(D(MPa)fm(m)e(MPa)fm(m)40-64.055271.85140.603772.42000.6135-71.237277.87410.557078.37850.563630-78.419284.10870.515784.55530.522525-85.601290.51390.479290.90950.485920-92.783297.05600.446997.40690.453515-99.9652103.70750.4183104.01970.424710-107.1472110.44670.3928110.72550.39905-114.3292117.25660.3699117.50640.37590-121.5112124.1240.3495124.34840.3553-5-128.6932131.0370.3310131.24030.3366第八章2.某220kV线路通过我国典型气象区四区，导线采用LGJ-300/25，线路的一个耐张段如图所示（图中单位为m）。假定架线竣工时（初伸长未放出）悬垂串铅垂，气象条件变化引页眉内容 共享知识分享快乐起悬垂串偏斜后各档应力趋于一致，试计算外过无风气象条件下2#〜3#杆塔一档导线的弧垂。（导线安全系数取k=2.5,E=78400MPaa=18.8x10-61/C）#4页眉内容共享知识分享快乐页眉内容共享知识分享快乐；Ii0i吕COS：i0JIi0vCOS2:i0n—li0T-Ii0idcos:i015000.995561506.68644nZioCOs2Pi0n1送li0iW0.99556385.57^387^96(m)【解】（1）查附录A，将导线LGJ—300/25各数据列于下表:A(mm2)d(mm)Tj(N)q(kg/km)E(MPa)a(1/C)K[b0](MPa)【bcp](MPa)333.3123.7683410105878400-618.8X102.595.09459.434查表2-9，取典型气象区四有关数据:年均气温t(C)v(m/s)b(mm)-500外过无风t(C)v(m/s)b(mm)+1500（2）统计各档距的高差角，档距长度:0〜11〜2*2*〜33〜4li350450400300cospi0.99745870.996070.993730.99504故我们在此求取由于题中已说明气象条件变化引起悬垂绝缘子串偏斜后各档应力趋于一致,代表档距和代表高差角。（3）确定控制条件气象项目最低气温最大风速覆冰有风年均气温气温（C）-40-5-5-5风速（m/s）030100冰厚（mm）00100有关比载计算结果如下:单位：xio-3(MPa/m)页眉内容 共享知识分享快乐有关比载计算结果页眉内容 共享知识分享快乐Y(0,0)Y(10,0)Y(10,0)Y(0,30)Y(10,10)Y(0,30)7(10,10)31.128528.08559.213433.080699.846745.423760.0265a=0.75,声c=1.1a=1.0,声c=1.2比值Y创计算结果及其排序表单位：1/m气象条件覆冰有风最低气温年均气温Y(MPa/m)60.0265t0-3-331.128510-331.1285和[o0](MPa)95.09495.09459.434Y®]-30.6312310-30.3273410-30.52375和排序cab计算临界档距：cos3=0.99373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。有效临界档距判别表高差h/l0.1125气象条件abc临界档距(m)lab=170.644lac=234.304lbc=299.354因为该耐张段代表档距为387.296m，故控制条件为c,即覆冰有风。3[(0]=95.094(MPa),尸60.0265K0-(MPa/m),t=-5(C)(1)求弧垂。以覆冰有风为第一状态，外过无风为第二状态，则：由式二0mEm2lr2COS3rE"cosr_：Ecos=(tm-tn)即;"0m-&0n2-0n246mEn2lr2cos3=「「2Em2lr2cos3>cnrr-：Ecos：r(tm-tn)]境_0令AT"24吒24益E^l"cosr-：EC0S=(tm-tn)]=127.036156224B=Em2l：cos3>24=468499.9496页眉内容共享知识分享快乐则通过迭代式％m=—B—求得石0m=51.2605(MPa)W°m+A页眉内容共享知识分享快乐页眉内容共享知识分享快乐弧垂：fl28；lmcos:31.1285104002851.26050.99373-12.22185(m)页眉内容