8章案例题讲解

8章案例题讲解【案例一8】某10kV架空配电线路采用钢筋混凝土电杆、铁横担、钢芯铝绞线，直线杆采用针式绝缘子，耐张杆采用悬式绝缘子串。请解答下列线路导线力学计算中的问题。1、假定某杆塔两侧档距分别为90m和110m，对应的高差角分别为15o和20o，计算杆塔的水平档距。（A）95m（B）100m（C）105m（D）110m答案【A】解答过程：依据《钢铁手册》（上）P1064式21-14：220cos/11015cos/902cos/cos/2211oohlll95.15m【延伸】1）杆塔的水平档距lh用于计算杆塔承受的水平风荷载。如高差小或不需要准确计算时：221lllh。2）连续档的代表档距（不考虑悬挂点高差时），可按P1058式21-11计算：nnrlllllllll............213323132、一般情况下导线弧垂最低点的应力不应超过破坏应力的40%，当导线弧垂最低点的应力为破坏应力的40%时，说明导线悬挂点的最大应力可为哪项数值。（A）34%B）38%（C）44%（D）48%答案【C】解答过程：依据《钢铁手册》（上）P1064之21.3.7，“悬挂点应可较弧垂最低点应力高10%，即不超过破坏应力的44%。”【说明】如果某档档距很大，导线悬挂点应力达到44%破坏应力时，则此档距称为极大档距。3、假定导线的破坏应力为260.29N/mm2，计算该导线最大使用应力。（A）65.07N/mm2（B）74.37N/mm2（C）86.76N/mm2（D）104.12N/mm2答案【D】解答过程：依据GB50061-1997的4.2.3条，导线或地线的最大使用应力，不应大于绞线瞬时破坏张力的40%，即260.29×0.4=104.12N/mm2。【评论】题中四个选项所对应的安全系数依次为4、3.5、3、2.5；考点就是取安全系数。鉴于题中未给出线路路径的其他条件（如是否在厂区或居民区之类），安全系数按最低允许值取2.5。依据《钢铁手册》（上）P1065式21-17，导线的安全系数不应小于2.5，则：5.229.260Fpm104.12N/mm2。【案例二9】某35kV架空线采用钢筋混凝土电杆、铁横担、钢芯铝绞线。1、在架空线力学计算中，下列关于导线比载的表述，哪一项是正确的？（A）导线上每米长度的荷载折算到单位截面上的数值（B）导线上每米长度的荷载（C）导线单位截面上的荷载（D）长度为代表档距的导线上的荷载折算到单位截面上的数值答案【A】解答过程：依据《钢铁手册》（上）P1057，电线荷载折算到单位长度、单位截面上的数值，称为比载。2、已知该线路设计气象条件和导线的物理参数如下：导线单位长度质量pl=0.6kg/m导线截面A=170mm2导线直径d=17mm覆冰厚度b=20mm重力加速度g=9.8m/s2请计算导线的自重加冰重比载γ3与下列哪项最接近？（单位为N/(m.mm2)。）（A）128×10-3（B）150×10-3（C）6000×10-3（D）20560×10-3答案【B】解答过程：依据同上，按表21-23的公式计算：33213101708.917202014.39.01708.96.0109.0gAdbbgApl=0.0346+120.55×10-3=155×10-3N/(m.mm2)3、已知某杆塔相邻两档等高，档距分别为120m和100m,电线截面A=170mm2，出现灾害性天气时的比载γ5=100×10-3N/(m.mm2)。请计算此时一根导线施加在杆塔上的水平荷载最接近哪项?（A）500N（B）1000N（C）1500N（D）2000N答案【D】解答过程：依据《钢铁手册》（上）P1064:水平档距2100120221lllh110m水平荷载3510170110100AlFhh1870N【案例三1】综合题中的三小题：1、在架空电力线路的导线力学计算中，如果用γn表示比载（下角标代表导线在不同条件下），那么γ7代表导线下列哪种比载？并回答导线比载的物理意义是什么？（A）无冰时的风压比载（B）覆冰时的风压比载（C）无冰时的综合比载（D）覆冰时的综合比载答案【D】解答过程：依据《钢铁手册》P1057表21-23。电线荷载折算到单位长度、单位截面上的数值，称为比载。【延伸】γ4为无冰时的风压比载；γ5为覆冰时的风压比载；γ6=2421为无冰时的综合比载；γ7=2523为覆冰时的综合比载2、已知该架空线路设计气象条件和导线物理参数如下：覆冰厚度b=20mm空气动力系数k=1.2覆冰时的风速V=10m/s风速不均匀系数α=1.0导线直径d=17mm导线截面A=170mm2空气密度ρ=1.2255kg/m3理论风压W0=(1/2)ρV2N/m2(Pa)计算导线覆冰时的风压比载γ5与下列哪项数值最接近？{单位：N/（m.mm2）}（A）3×10-3（B）20×10-3（C）25×10-3（D）4200×10-3答案【D】解答过程：依据同上。3-23-0510202171022255.12.11102bdKW=4191×10-3N/（m.mm2）。3、已知某杆塔相邻两档导线等高悬挂，杆塔两侧导线最低点间的距离为120m，导线截面A=170mm2，出现灾害性天气时的比载γ3=100×10-3N/（m.mm2），计算此时一根导线施加在横担上的垂直荷载最接近下列哪项数值？（单位：N）（A）5000（B）4000（C）3000（D）2000答案【D】解答过程：按《钢铁手册》P1064，先求相两侧悬挂高差h1和h2均为O，垂直档距lV即为120m。垂直荷载FV=γ3lVA=100×10-3×120×170=2040N。【延伸1】垂直档距是计算杆塔垂直荷载用的档距：耐张杆塔（两侧应力不同）22202121012122lhllhllllvvvvv直线杆塔（两侧应力相同）21110212lhlhlllvv邻塔悬挂点低时，高差h为正号；反之为负号。垂直荷载γv即γ1或γ3。【延伸2】#新导线架设后受张力作用会产生永久性变形，即初伸长。一般采用降温法予以补偿；降低的温度见或GB50061-2010的表5.2.5。（《钢铁手册》（上）P1069的数据可供参考。）#防振锤简介。【案例四0】某台10kV笼型电动机为负荷平稳连续工作制，额定功率800kW，额定转速2975r/min，起动转矩0.73，起动过程中最大负荷转矩899N.m。请回答下列问题：1、已知电动机额定效率0.89，额定功率因数0.85，计算电动机的额定电流为下列哪项？（A）35A（B）48A（C）54A（D）61A答案【D】解答过程：依据《配电手册》P656式12-1:85.089.0103800cos3rrrUPI61A【延伸】（1）电动机的额定功率为轴功率（输出功率），额定电流为输入电流，因此，计算额定电流时应除以效率。（2）在负荷计算中，电动机的设备功率直接取轴功率；输入功率与输出功率的差异已揉在需要系数或利用系数中。（3）负荷计算的方法不能用于单台用电设备。末端线路的计算电流按GB50055，详见《配电手册》第十二章。2、电动机采用铜芯交联聚乙烯绝缘电缆，穿钢管明敷，环境温度35℃，缆芯最高温度90℃，三班制（6000h），地区电价0.5元/kWh，计算电流59A,下列按经济电流密度选择的电缆截面哪项是正确的？请说明依据和理由。（A）35mm2（B）50mm2（C）70mm2（D）95mm2答案【C】解答过程：依据《配电手册》P532表9-57，在给定条件下，经济电流范围与59A对应的截面为70mm2。3、若电动机功率因数为0.82，要求就地设无功功率补偿装置，补偿后该电动机回路的功率因数为0.92，计算下列补偿量哪项是正确的？（A）156kvar（B）171kvar（C）218kvar（D）273kvar答案【C】解答过程：依据《配电手册》P21式1-58和表1-19：QC=Pcqc=800×0.272=217.6kvar。【说明】本案为单独就地补偿，肯定不涉及是否乘α的问题。这里给出一个最简单的算法。（采用式1-57计算时，也可用表1-19验算。）【案例五9】某10kV变电所，10kV系统中性点不接地。请回答下列问题：1、系统单相接地故障持续时间在1min~2h之间，10kV电缆芯与绝缘屏蔽层（或金属护套之间）的额定电压U0最小为哪项？（A）6kV（B）8.7kV（C）10kV（D）12kV答案【B】解答过程：依据《配电手册》P481表9-2：中性点非有效接地系统中的单相接地故障持续时间在1min到2h之间，必须选用Uo第Ⅱ类。2、某控制、信号回路，额定电压DC110V，电缆长度68m，最大工作电流4.2A。按允许电压降ΔU=4%计算铜芯电缆的最小截面应为哪项？（铜导体电阻系数ρ=0.0184Ωmm2/m,不考虑敷设条件的影响。）（A）6mm2（B）4mm2（C）2.5mm2（D）1.5mm2答案【C】解答过程：依据《配电手册》P404式8-29：1104.002.46820184.0ULI2S2.4mm2（也可依据《配电手册》P463式8-51：1104.000184.0682.42ULI22ISmaxmaxrruuUL2.4mm2）（注：电导率与电阻率互为倒数。）【说明】1）两个计算式实际上是一样的。请注意，前者的ΔU是有名值（V）,等于Δu%Ur；后者的Δu是相对值（%），应为小写。手册中用了同样的符号，不妥。2）如电阻率的单位为Ωm，则应乘10-6，才能使截面的单位为mm2。3、该变电所水平放置的三相63mm×6.3mm硬铜母线，长度10m，导体中心间距350mm，支撑点间距1.2m，母线三相短路冲击电流75kA。短路电流通过母线的应力为哪项数值？（形状系数Kx=0.66，振动系数β=1，不考虑敷设条件的影响。）（A）4395.8MPa（B）632.9MPa（C）99.8MPa（D）63.3MPa答案【D】解答过程：依据《配电手册》P208式5-14、表5-5，母线应力为：262222231010176.435.02.17566.073.11073.1DWliKpxc=63.3MPa4、三相平衡220/380V线路，长度300m,负载电流261A,功率因数为1，按载流量选用95mm2电缆。计算线路电压降为哪项数值？（查表Δua%=0.104%/A.km）（A）3.10%（B）5.36%（C）7%（D）8.14%答案【D】解答过程：依据《配电手册》P542表9-63（1）：Iluua%%=0.104×261×0.3=8.14%5、若变电所海拔3000m，室内实际环境温度25℃，规范规定室内高压母线载流量的综合校正系数应采用哪项数值？（A）1.05（B）1.00（C）0.94（D）0.88答案【B】解答过程：依据DL/T5222-2005附录D表D11，实际环境温度为25℃时，综合校正系数为1.00。（注：室内母线，与海拔无关。）【案例六9】某10kV交联聚乙烯铝芯电缆，敷设在电缆沟中，线路计算电流45A，最大短路电流5160A。按热稳定条件，电缆截面应选择哪项？（题干中说明：所带负荷为三级。主保护动作时间和后备保护动作时间分别为0和0.5s；当主保护为速动时，短路电流持续时间为0.2s。）（A）25mm2（B）35mm2（C）50mm2（D）70mm2答案【C】解答过程：依据《配电手册》P212表5-9、P213表5-10：因所带负荷为三级，短路时允许最高温度应取250℃，差得系数c为90。（请注意：铝芯电缆有两种系数c。如为重要回路，短路时允许最高温度应取200℃，系数c为77。）按GB502