输电线路设计考试重点 9页

h一、水平档距和水平荷载在线路设计中，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2-10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。如上图所示：此时对A杆塔来说，所要承担的总风压荷载为式中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　　（2－48）　　有冰时　　（2－49）　　式中S—导线截面积，mm2。二、垂直档距和垂直荷载 输电线路有架空线路和电力线路之分。按电能性质分类有交流输电线路和直流输电线路。按电压等级有输电线路和配电线路之分。输电线路电压等级一般在35kv以上。目前我国输电线路的电压等级主要有35、60、110、154、220、330kV、500kV、1000kV交流和±500kV、±800kV直流。一般说，线路输送容量越大，输送距离越远，要求输电电压就越高。配电线路担负分配电能任务的线路，称为配电线路。我国配电线路的电压等级有380/220V、6kV、l0kV。架空线路主要指架空明线,架设在地面之上，架设及维修比较方便，成本较低，但容易受到气象和环境（如大风、雷击、污秽、冰雪等）的影响而引起故障，同时整个输电走廊占用土地面积较多，易对周边环境造成电磁干扰。输电电缆则不受气象和环境的影响，主要通过电缆隧道或电缆沟架设，造价较高，发现故障及检修维护等不方便。电缆线路可分为架空电缆线路和地下电缆线路电缆线路不易受雷击、自然灾害及外力破坏，供电可靠性高，但电缆的制造、施工、事故检查和处理较困难，工程造价也较高，故远距离输电线路多采用架空输电线路。第一章架空输电线路基本知识1、输电线路的任务是输送电能，并联络各发电厂、变电站使之并列运行，实现电力系统联网。2、输电线路的分类：输电线路按电压等级分为高压、超高压、特高压线路；按架设方式分为架空线路和电缆线路；按输送电流的性质分为交流线路和直流线路；按杆塔上的回路数目分为单回路、双回路和多回路线路；按相导线之间的距离分为常规型和紧凑型线路。3、架空输电线路的组成：架空输电线路主要有导线、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。4、架空线结构及规格：输电线路用架空线基本都由多股圆线同心绞合而成；在现行国家标准中，导线用型号、规格号、绞合结构及本标准号表示。型号第一个字母均用J，表示同心绞合；例如JG1A-40-19表示19根A级镀层普通强度镀锌钢线绞制成的镀锌钢绞线，相当于40mm²硬铝线的导电性；JL/G1B-500-45/7表示由45根硬铝线和7根B级镀层普通强度镀锌钢线绞制成的钢芯铝绞线，硬铝线的截面积为500mm².5、导线的接截面选择：导线的截面选择应从其电气性能和经济性能两个方面考虑，保证安全经济地输送电能。一般先按经济电流密度初选导线截面，再按允许电压损失、发热、电晕等条件校验。大跨越的导线截面宜按允许载流量选择，并应通过技术经济比较确定。6、地线架设及选择：输电线路是否架设地线，应根据线路电压等级、负荷性质和系统运行方式，并结合当地已有线路的运行经验、地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等来决定。110kv输电线路宜全线架设地线，在平均雷暴日不超过15日或运行经验证明雷电活动轻微的地区可不架设地线。无地线的输电线路宜在变电站或发电厂的进线段架设1～2km的地线。在平均雷暴日超过15日的地区的哦220～330kv输电线路应沿全线架设地线，山区宜采用双地线。500kv输电线路应沿全线架设双地线。7、导线的排列方式：单回路的导线常呈三角形、上字形和水平排列，双回路有伞形、倒伞形、六角形和双三角形排列，在特殊地段还有垂直排列、斜三角形排列等。8、导线的换位方法：直线杆塔换位、耐张杆塔换位和悬空换位。9、绝缘子片数公式：n≥a·Un/h绝缘子联数确定公式：N≥G/[Tj]第二章设计用气象条件1、主要气象参数对线路的影响：风 作用于架空线上形成风压，产生水平方向上的荷载。风荷载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。微风会引起架空线的振动，使其疲劳破坏断线。大风引起架空线不同步摆动，特殊条件下会引起舞动，造成相间闪络，甚至产生鞭击。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；覆冰增加了架空线的垂直荷载，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。覆冰的垂直荷载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。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之间的闪络。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。气温降低，架空线线长缩短，张力增大，有可能导致断线。气温升高，线长增加，弧垂变大，有可能保证不了对地或其他跨越物的电气距离。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。2、重现期：气象条件重现期是指该气象条件“多少年一遇”。3、最大设计风速：最大设计风速，应按最大风速统计值选取，山区输电线路的最大设计风速如无可靠资料应比附近平原地区的统计值提高10%；大跨越的最大设计风速如无可靠资料，宜将附近平地相同电压等级输电线路重现期下的风速设计值，换算成历年大风季节平均最低水位以上10m处的风速并增加10%，然后再考虑水面影响增加10%后选用。由收集来的非设计高度的4次定时2min平均年最大风速得到最大设计风速，一般应经过风速的次时换算，风速的高度换算和风速的重现期计算三个步骤4、气象组合：一、线路正常运行情况下的气象组合1、最大风速：最大设计风速，无冰，相应的月平均气温2、最低气温：最低气温，无风，无冰3、覆冰有风（最厚覆冰）：最厚覆冰，相应风速，气温-5°C4、覆冰无风（最大垂直荷载）：最后覆冰，无风，气温-5°C5、最高气温：最高气温，无冰，无风。二、线路断线事故情况下的气象组合1、一般地区：无风，无冰，最低气温月的最低平均气温2校验邻档断线：无冰，无风，去问+15°C三、校验安装和检修情况下的气象组合1安装气象：风速10m/s,无冰，最低气温月的平均气温2带电作业：风速10m/s，无冰，气温+15°C四、线路耐振计算用气象组合：无风，无冰，年平均气温五、雷电过电压气象组合1外过有风：温度15°C，无风，无冰2外过无风：温度15°C，无风，无冰六、操作过电压气象组合：年均气温，无冰，0.5倍的最大风（不低于15m/s）。第三章架空线的机械物理特性和比载1、比载：在架空线的有关计算中，由于常用到单位长度架空线上的荷载折算到单位面积上的数值，就将其定义为架空线的比载，常用单位是N/(m·mm²)或MPa/m。根据架空线上作用荷载的不同，相应比载有自重比载、冰重比载、风压比载等，根据作用方向不同，比载可分为垂直比载、水平比载和综合比载。第四章均布荷载下架空线的计算1、系列公式的假设及应用范围①悬链线方程：假设架空线是没有刚性的柔性索链，作用在架空线上的荷载沿其线长均布。②斜抛物线方程：假设架空线比载沿线长均布的前提下，其弧垂、线长和应力等有关公式具有悬链线的特点③平抛物线方程：当悬挂点间的夹角较小时，档距和线长相比也非常接近，工程上粗略地认为比载γ沿档距l分布.一般情况下，小高差（h/l≤0.1）档距可采用平抛物线公式，大高差（0.1〈h/l〈0.25）档距可采用斜抛物线公式，其它情况下应采用悬链线公式。3、临界档距：两个及以上气象条件同时成为控制条件时的档距称为临界档距。判定方法：图解法和列表法4、最大弧垂：指架空线在无风前向条件下垂直平面内档距中央弧垂的最大值；判定最大弧垂的意义：设计杆塔高度，校验导线对地面、水面或交叉跨越物间的安全距离，以及排定杆塔位置等。判定方法：①临界温度方法②临界比载。5、应力弧垂曲线绘制步骤：①确定工程所采用的气象条件；②依据所用架空线规格，查去有关参数和机械物理性能，选定架空线各种气象条件下架空线的应力和许用应力；③ 计算各种气象条件下的比载；④计算临界档距值，并判定有效临界档距和控制气象条件；⑤判定最大弧垂出现的气象条件；⑥以控制条件为已知状态，利用状态方程式计算不同档距、气象条件下架空线的应力和弧垂值；⑦按一定比例绘制出应力弧垂曲线。6、应力弧垂的含义和作用：表示了各种气象条件下应力（弧垂）与档距之间的变化关系，在确定了档距以后，很容易从曲线上得到各种气象条件下的应力和弧垂值；安装曲线的含义和作用：表示各种气温下弧垂与档距的变化关系。架线施工时，常以观测弧垂方式确保线路符合设计要求，因此事先将各种施工气温（无风无冰）下的弧垂绘制成相应的曲线，以备施工时查用。第六章均布荷载下架空线计算的进一步研究1、考虑刚度后架空线的变化：①在悬挂点附近弯矩增大，且弯矩随张力的减小而增大，随刚度的增大而增大，同一档内高悬挂点出弯矩最大。②档距中央弧垂较柔性线弧垂有所减小，且高差对档距中央弧垂的大小无影响。2、架空线的初伸长：通常将架空线的初伸长定义为架空线在年均应力（0.25σp）下，持续10年所产生的塑性和蠕变伸长。处理方法：用预拉法或增大应力法补偿架空线的初伸长。4、水平档距：杆塔两侧斜档距的平均值；杆塔线夹处所收水平荷载的大小等于风压比载与水平档距的乘积。垂直档距：杆塔两侧弧垂最低点间的水平距离；线夹处垂直荷载等于垂直档距与相应荷载的乘积。5、极大档距：在一定高差下，如果某档距架空线弧垂最低点的应力恰好达到[σo]，搞悬挂点应力也恰好为[σB]，则此档距为该高差下的极大档距；允许档距：指低悬点应力达到[σo],高悬点应力超过[σB]后，采取放松架空线使σB达到[σB]下所对应的档距；极限档距：由放松架空线所能得到的允许档距的最大值称为极限档距。三者关系：极限档距是允许档距的上限，极大档距是允许档距的下限，允许档距在上下限之间变化。第八章连续档架空线的应力和弧垂1、连续档：指包含有若干基直线杆塔构成的耐张段。2、代表档距：用某一个档距下架空线的应力随气象条件的变化规律，代表连续档的架空线应力随前向条件变化规律的档距，代表档距下的高差角，称为代表高差角。3、连续档架空线应力精确计算使用情况：耐张段内各档间的档距和高差悬殊；档间架空线比载不同；档间作用有不同附加荷载。第九章架空线的断线张力和不平衡张力1、断线张力：因架空线断线，短线档的相邻档架空线所具有的水平张力，称为架空线的断线张力。不平衡张力：因气象条件变化，在杆塔上产生的水平张力差，称为架空线不平衡张力。2、断线张力和不平衡张力相关规定：对直线型杆塔（不含大跨越）的短线情况和分裂导线的纵向不平衡张力情况计算下述荷载组合：单回路和双回路，单导线时按断任意一根线，分裂导线时按任意一相有不平衡张力，地线未断，无风无冰条件确定；多回路杆塔，单导线时按断任意两根线，分裂导线时按任意两相有不平衡张力，地线未断，无风无冰条件确定；无论多少回路的杆塔，按任意一根地线有不平衡张力，导线未断，无风无冰条件考虑。对耐张杆塔的断线情况，计算下述荷载组合：同一档内断两相导线，地线未断，无风无冰，断任意一根地线，导线未断，无风无冰。重冰区线路各类杆塔，导线和地线的断线张力和不平衡张力均按覆冰，无风，气温-15°C第十章架空线的振动和防振1、架空线振动形式：微风振动，舞动，次档距振动，脱冰跳跃和摆动，短路振动，电晕振动。3、微风振动防振方法：防震锤、阻尼线、护线条、合理选择架空线平均运行应力。防振锤的安装设计：①防振锤型号的选择；②防振锤个数的选择；③防振锤安装位置的计算；④多个防振锤的安装位置。阻尼线的安装设计：①阻尼线的选材；②阻尼线花边的固有频率；③花边数、花边弧垂和安装位置。 第十一章路径选择和杆塔定位1、图上选线：地形比例以1:50000或1:100000为宜，①搜集资料的内容；②路径方案的比较。2、现场选线：①转角点选择；②跨河点选择；③山区路径选择；④覆冰区路径选择；⑤居民区和厂房附近路径选择；⑥跨越、接近弱电线路时；⑦接近无线电台时；⑧线路出入变电站。3、平断面图：将线路经过地区的平面图、纵面图、横断面图绘制在一起，构成平断面图。作用：反映待建线路中心线左右各20~50m地物地貌，供杆塔定位和杆塔定位校验。4、杆塔定位：根据选定的线路路径，在平断面图上合理安排杆塔位置的工作。5、定位方法及过程：室内定位法—平地杆塔定位；丘陵、山区杆塔定位；现场修正落实，包括确定现场杆塔位，测量塔基断面图，核对地质资料，校核标高，校核档距，补测横断面，核对被跨越物的标高、交叉点、交叉角以及与输电线路杆塔间的距离等是否真确无误和满足规程要求，当终勘时间与室外定位时间像个较长时应对平断面图进行修正，办理杆塔位施工移交手续。现场室内定位法—按选确定的方向和目标定出线路中心线，并埋设直线桩和转角桩；在定线的同时测绘线路断面图，测量各标桩的距离、高程并标注在线路断面图上；在现场的室内，在断面图上试排杆塔位，反复进行杆塔位的比较和各项验算，确定出一个技术经济比较合理的方案；将室内定位方案拿到现场实地验证，逐基查看杆塔位的施工、运行条件，校测危险点和控制点断面；整理平断面图和有关资料，填写杆塔位明细表。6、杆塔校验杆塔使用条件校验：杆塔荷载校验（水平档距、垂直档距、转角角度、不平衡张力的校验）；杆塔最大档距校验：悬垂绝缘子串摇摆角（风偏角）校验；直线杆塔的上拔校验。架空线运行条件校验：架空线悬挂点应力校验；架空线悬垂角校验。选择1、接续金具：并沟（口）线夹属于接续金具2、比载单位23、平抛物线近似式的适用范围＜0.14、哪点弧垂最大fm：＜0.1档中取fm5、lh计算导（地）线横向水平载荷lh=，每根杆塔平分P6、lv的用途：用来计算导地线的铅垂载荷和上拔校验，大小为所计算相邻杆塔导线最低点的水平距离。7、气象条件三要素：风速v、覆冰厚度b、气温t8、选择比载g：铅垂比载：g1自重比载（b=0，v=0）g2冰重比载（b，0）g3自重加冰重（g1+g2)水平比载：g4（0，v）g5（b，v）综合比载：g6（0，v）=g7（b，v）=9、与气象条件有关的档距：垂直档距lv 1、给耐张段长度，计算代表档距2、查机械特性曲线时，应根据代表档距l0查询。3、普通水泥杆允许横向裂缝宽度不超过0.2mm4、2008版，220kV的Vm取值重现值为30年一遇5、哪个不是控制气象条件：高温6、一档导线中哪点应力值最小：最低点7、08版的单根地线的防雷保护角8、转角杆塔与耐张杆塔的受力特点转角杆塔比耐张杆塔多一个横担方向的横向角度横力9、08版结构或构件达到最大受力或不适合继续承载的变形状态，称为承载力极限状态。10、我国第一条1000kV线路建于08年11月11、最大铅垂弧垂fm发生在何种气象条件：高温或覆冰gl＜g3覆冰，否则是高温。12、结构或构件的强度，稳定和链接强度，应接承载力极限状态的要求，采用荷载的设计值和材料强度的设计值进行计算。13、基础稳定，基础承载力采用荷载的设计值进行计算。14、[K悬点]≥2.2515、绝缘子强度计算时，所谓“常年荷载”是指年平温条件下，绝缘子所承受荷载。二、简答1、风对架空线路的影响：1、增加了作用在导线和杆塔上的荷载；2、改变了带点导线与横担、杆塔等接地部件的距离；3、会发生振动和舞动。2、覆冰对架空线路的影响：1、荷载增大，引起断线，连接金具破坏甚至倒杆；2、使导线弧垂显著增大，造成导线与被跨越物或对地距离过小，引起放电闪络；3、不同时脱冰使导线跳跃，引起导线间以及导线与避雷线间的闪络，烧伤导线或避雷线。3、导线振动如何形成：架空线路的导线受到稳定的微风作用时，便在导线背后形成一定的频率上下交替变化的气流旋窝，从而使导线受到一个上下交变的脉冲力作用。当气流旋窝的交替变化频率与导线的固有自振频率相等时，导线在垂直平面内产生的共振即引起导线振动。4、导线防振措施内容：1、设法防止和减弱振动，加装防振锤和阻尼线;2、提高设备的耐振性能,采用耐张线夹，护线条等。5、耐张段应力控制条件：1、最大使用应力和最低气温；2、最大使用应力和最大覆冰；3、最大使用应力和最大风速；4、年平均使用应力和年平均气温。6、7、试述利用导线安装曲线，确定输电线路在施工紧线时fi的步骤。（已考虑初伸长补偿）。答：1、选出li，算出l0；2、将温度计带到施工紧线现场读取t； 3、根据li，t查得f0i；4、，单位米如未考虑初伸长补偿:步骤2为：实测弧垂观察时气温t1，并根据导线型号确定降温值△t，最后t=t1-△t8、简述地线的作用：1、防止雷击导线2、雷击杆塔时对雷电流有分流作用，减少流入杆塔电流，使杆塔电位降低；3、对导线有耦合作用，降低雷击塔顶时导线绝缘上的电压；4、对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压；5、平时作为电力通信线。三、作图设计任务书→收资→选择3-4个路径方案→选出较佳的路径方案→上级认可→编写定位纲要制作K值模版→设计测量→施工图设计→分坑测量→基础工作→立杆塔→放紧线→装附件→竣工验收→试运行→投运四、计算（原题）某输电线路导线力学设计中，当m时，由低温控制，控制应力为110MPa，综合比载为2，当时，由覆冰有风控制，控制应力为110MPa，综合比载为2。该线路耐张段有300m，330m，345m，三档导线组成，问该耐张段应力控制条件，问fm0？答：1)326.6m∵l0＞302m，∴该耐张段盈利控制条件为覆冰有风，控制应力为110MPa。2）