架空输电线路设计考试重点

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）：最厚覆冰，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，气温+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，相应风速，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。2、斜抛物线公式推导的相关结论：最大弧垂与档距中央弧垂重合；任一点处的弧垂与高差没有直接关系，因此对于同样大小的档距，在中央弧垂相等的情况下，等高悬点和不等高悬点架空线对应点的弧垂相等3、架空线的平均高度：是指架空线上各点相对弧垂最低点的高度差对于档距的平均值，其大小等于架空线上各点与最低点间的高差沿档距的积分被档距除得的商；架空线的平均应力：是指架空线上各点的应力沿线长的积分对于线长的平均值。架空线的平均应力实际上就是架空线平均高度处的应力。第五章气象条件变化时架空线的计算1、斜抛物线状态方程推导原理是原始线长相等，根据各种气象条件下计算出的线长，减去弹性伸长量和温度伸长量，即得到档内架空线原始线长。状态方程的解法有试凑法、迭代法和牛顿法。2、控制气象条件：使架空线应力最大的气象条件，简称控制条件。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。3、过牵引：在架空线施工紧线时，由于紧线滑轮低于挂线孔一定距离，而耐张串重量大，在挂线过程中又不可能全部绷直达到设计长度，因此在挂线即挂耐张串时，就需要将耐张串尾部的连接金具拉过头一下才能挂的上，这种现象称为架空线的过牵引。工程中的处理方法：①用钢绳绑扎在耐张线夹牵引。②用专用卡具张紧绝缘子金具牵引。③用可调金具补偿过牵引长度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集度的乘积。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。6、架空线的改建内容：①移动杆塔位置（杆高和数目不变）②增加杆塔高度（杆位和数目不变）③增设杆塔④以上项目的组合。改建方法：常用方法是将改建的耐张段按新的情况重新紧线，重新安装线夹；另一种方法是不重新紧线，只串动少数几基杆塔上悬垂线夹的位置而完成改建。第七章非均布荷载下架空线的计算1、非均布荷载形式：①施工人员在安装间隔棒或进行其他检修工作时常采用飞车作业，飞车和施工人员的重量为作用在架空线上的集中荷载；②运行检修人员修补档距中损坏的导线或检测档距中的压接管时，往往采用绝缘爬梯挂在架空线上进行高空作业，爬梯和施工人员的重量为作用在架空线上的集中荷载；③两基耐张杆塔相邻形成孤立档时，档距较小的情况下，必须考虑耐张绝缘子串的重量，该重量可视为在某区段上的均布荷载；④架空线上悬挂的引流线和悬空换位中的跳线，形成集中荷载；⑤软横担和采用滑索运送杆塔等情况，也可按作用有集中荷载的架空线考虑。2、弧垂与剪力公式及最大弧垂最低点弧垂与剪力关系：架空线最大弧垂发生在最大弯矩处，即剪力为零的位置，最低点弧垂位于剪力Qx=To·h/l处。3、孤立档的控制气象条件判定方法：①试推比较法②比较折衷法。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气象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，断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）的断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