架空输电线路设计教学大纲

架空输电线路设计教学大纲课程中文名称：架空输电线路设计课程英文名称：OverheadTransmissionLineDesign课程编号：C1298学分：2.5学时：40（其中：讲课学时：40实验学时：0上机学时：0）先修课程：输电线路力学基础、土力学与混凝土结构、输电线路工程测量、高电压技术适用专业：电气工程及其自动化（输电线路工程方向）课程类型：专业核心课程/必修使用教材：《架空输电线路设计》孟遂民，孔伟，唐波，北京：中国电力出版社，2015年第二版开课单位：电气与新能源学院一、课程性质《架空输电线路设计》是电气工程及其自动化专业（输电线路工程方向）教学计划中具有重要意义的专业课，它建立在输电线路力学基础、土力学与混凝土结构、输电线路工程测量、高电压技术等课程知识的基础上，为输电线路工程其他专业课程的学习打好坚实的基础。二、教学目标1、本课程支撑专业培养计划中毕业要求1、毕业要求2和毕业要求3；2、本课程支撑专业培养计划中毕业要求1的第1、2、3和4指标分解点，具体为：指标点1.1：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识运用到输电线路复杂工程问题的恰当表述中。指标点1.2：能针对一个输电线路复杂工程问题建立合适的数学模型，并利用恰当的边界条件求解。指标点1.3：能将工程基础和专业知识用于输电线路工程问题的分析和优化。指标点1.4：能将工程和专业知识用于输电线路复杂工程问题的设计和改进。3、本课程支撑专业培养计划中毕业要求2的第1、4和5指标分解点，具体为：指标点2.1：能识别和判断输电线路复杂工程问题的关键环节和参数。指标点2.4：能正确表达输电线路复杂工程问题的解决方案。指标点2.5：能运用电气工程及其自动化专业知识，分析影响输电线路的因素，证实解决方案的合理性。4、本课程支撑专业培养计划中毕业要求3的第2指标分解点，具体为：指标点3.2：能够在社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素约束条件下，通过技术经济评价对设计方案的可行性进行研究。三、教学内容及要求第一章、绪论1.教学内容（1）输电线路任务及其分类；（2）架空输电线路的组成及其作用；（3）输电技术与输电线路的发展趋势（4）架空输电线路设计的一般内容和步骤。2.重、难点（1）输电线路的分类；（2）架空输电线路的组成及其作用。3.考核要点输电线路的任务、分类，组成及其作用。4.教学方法：理论教学5.作业安排：（1）输电线路的任务；（2）架空输电线路的组成，各部分的作用。第二章、架空输电线路基本知识1．教学内容：（1）导线、地线的结构及其代号；（2）导线、地线的选择；（3）绝缘子及其绝缘子串；（4）常用的线路金具；（5）杆塔的种类及其选择；（6）杆塔基础；（7）接地装置；（8）导线的排列与换位。2.重、难点（1）导地线的结构及其代号及其选用；（2）绝缘子片数和联数（3）导线的排列方式与换位。3.考核要点导地线代号，常用钢芯铝绞线的原因，绝缘子片数，导线的排列方式，换位方法。4.教学方法：理论教学5.作业安排第三章、设计用气象条件1．教学内容（1）重现期的概念，气象条件三要素及其对输电线路的影响；（2）基本风速的概念，最大设计风速的确定，覆冰厚度的概念及其确定；（3）气象条件的组合及作用，典型气象区。2.重、难点（1）重现期，气象三要素及其影响；（2）基本风速和最大设计风速，理想覆冰；（3）气象组合及其作用。3.考核要点（1）重现期，气象三要素及其影响；（2）基本风速的的规定，最大设计风速计算；（3）气象组合及其作用。4.教学方法：理论教学5.作业安排（1）气象三要素及其对输电线路的影响；最大设计风速的计算。第四章、架空线的机械物理特性和比载1．教学内容（1）架空线的机械物理特性；（2）影响安全系数的因素，安全系数的确定；（3）架空线比载的概念、种类及其计算。2.重、难点（1）安全系数的取值；（2）比载的计算方法。3.考核要点安全系数的取值；比载的计算；比载与气象组合的对应。4.教学方法：理论教学5.作业安排（1）机械物理特性参数的确定；各气象组合下的比载计算。第五章、均布荷载下架空线的计算1．教学内容（1）架空线的弧垂、应力和线长的概念；（2）悬链线形式的架空线的弧垂、应力和线长；（3）斜抛物线形式的架空线的弧垂、应力和线长；（4）平抛物线形式的架空线的弧垂、应力和线长；（5）架空线平均高度和平均应力的概念及其计算公式；（6）均布垂直比载和水平比载共同作用下架空线计算的风偏平面法和投影平面法。2.重、难点弧垂、应力和线长的概念及其计算；三类计算公式的不同导出条件及其应用前提；平均高度和平均应力的概念及其计算；风偏平面的概念。3.考核要点（1）架空线的弧垂、应力和线长；（2）平均高度和平均应力的概念及其计算；（3）风偏平面法。4.教学方法：理论教学5.作业安排（1）等高悬点档距架空线的弧垂、应力和线长的计算；（2）不等高悬点档距架空线的弧垂、应力和线长的计算；斜抛物线公式与平抛物线计算公式的误差。第六章、气象条件变化时架空线的计算1．教学内容（1）状态方程式的导出原则，斜抛物线形式的状态方程式及其解法；（2）临界档距的概念以及临界档距的计算、控制气象条件的判定；（3）最大弧垂产生气象的判定方法；（4）架空线的应力弧垂曲线和安装曲线及其绘制步骤。2.重、难点状态方程式及其解法，临界档距的计算、控制气象条件的判定3.考核要点状态方程式，临界档距计算，控制气象条件判定，应力弧垂曲线的绘制方法。4.教学方法：理论讲授5.作业安排临界档距计算、控制气象条件判定、状态方程式求解、最大弧垂判定的应用。第七章、均布荷载下架空线计算的进一步研究1．教学内容（1）刚性架空线的计算以及其弯曲应力；（2）架空线的初伸长及其处理方法；（3）架空线施工中的过牵引及其计算；（4）水平档距、垂直档距的概念和计算；（5）极大档距、允许档距、极限档距以及3者之间的关系；（6）架空输电线路的几种改建形式和改建设计方法。2.重、难点刚性架空线的弧垂和弯曲应力计算，初伸长及其处理，水平档距、垂直档距、极大档距、允许档距、极限档距。3.考核要点刚性架空线的弧垂和弯曲应力，初伸长及其处理，水平档距、垂直档距、极大档距、允许档距、极限档距。4.教学方法：理论讲授5.作业安排水平档距、垂直档距、允许档距、极限档距。第八章、非均布荷载下架空线的计算1．教学内容（1）架空线悬挂曲线方程的一般形式；（2）非均布荷载作用下架空线的弧垂、张力和线长的计算；（3）孤立档的外荷载处理方法，孤立档架空线的计算；（4）孤立档的线长系数，控制条件的判定方法；（5）耐张绝缘子串的水平及垂直投影长度。2.重、难点非均布荷载作用下架空线的弧垂、张力和线长的计算，孤立档外荷载的处理方法，孤立档控制条件的确定。3.考核要点非均布荷载作用下架空线的弧垂、张力和线长计算，孤立档控制条件判定方法。4.教学方法5.作业安排典型孤立档架线观测和竣工应力和弧垂计算。第九章、连续档架空线的应力和弧垂1．教学内容（1）连续档架空线应力的近似计算（代表档距法）；（2）连续档的精确计算（解析法）；（3）连续档滑轮悬挂时的有关计算，掌握平衡锤的启动温度；（4）连续档地线的应力选配，控制档距；（5）连续倾斜档的观测弧垂及线长的调整。2.重、难点代表档距，连续档的精确计算，平衡锤的启动温度，控制档距。3.考核要点代表档距，平衡锤的启动温度，控制档距。4.教学方法：理论讲授5.作业安排代表档距的应用；连续档的精确计算（编写计算机程序完成）。第十章、架空线的断线张力和不平衡张力1．教学内容（1）架空线的断线张力和不平衡张力；（2）单导线断线张力的求解方法；（3）分裂导线断线张力的计算特点；（4）不平衡张力产生的原因；（5）地线支持力的计算方法。2.重、难点单导线断线张力的求解，地线支持力的计算。3.考核要点断线张力和不平衡张力的概念。4.教学方法：理论讲授5.作业安排单导线断线张力。第十一章、架空线的振动和防振1．教学内容（1）架空线的振动形式，微风振动产生的机理；（2）柔性架空线振动的基本理论和刚性架空线的特点；（3）微风振动强度的表示方法；（4）能量平衡原理估算振动幅值；（5）影响微风振动的主要因素；（6）防振锤的防振原理和安装设计方法；（7）阻尼线防振设计原理和方法。2.重、难点微风振动产生的机理，架空线振动的基本理论，防振锤的防振原理和安装设计。3.考核要点微风振动产生的机理，防振锤的防振原理，防振锤的安装设计。4.教学方法：理论讲授5.作业安排防振锤的安装设计。第十二章、路径选择和杆塔定位1．教学内容（1）架空输电线路的路径选择方法；（2）导线对地和交叉跨越的有关规定；（3）弧垂曲线模板及其选用；（4）平断面图，杆塔定位；（5）杆塔定位核验以及不满足时可采取的措施；（6）杆塔中心位移和施工基面的确定。2.重、难点弧垂曲线模板及其选用，杆塔定位的方法，杆塔定位的核验。3.考核要点弧垂曲线模板及其选用，杆塔定位的方法，杆塔定位的核验，杆塔中心位移。4.教学方法：理论讲授5.作业安排第十三章、计算机在输电线路设计中的应用1．教学内容（1）数据库及其在线路设计中应用；（2）3S技术及其在线路设计中应用；（3）输电线路计算机辅助设计。2.重、难点输电线路计算机辅助设计。3.考核要点4.教学方法：自学5.作业安排四、学时分配及对毕业要求指标点的支撑章节教学内容支撑的毕业要求指标点学时分配讲课实验实践第一章绪论输电线路的任务、分类，架空输电线路的组成及其作用；输电技术与输电线路的发展；架空输电线路设计的一般内容和步骤。3.21.500第二章架空输电线路基本知识导地线的种类、型号和选择方法；绝缘子的种类和主要性能指标，绝缘子的选用以及片数和联数的确定；杆塔的类型及其选用方法；杆塔基础的种类和特点；接地装置；导线的排列方式及其特点；导地线的换位原理和换位的实现方式。2.1、3.24.500第三章设计用气象条件气象条件三要素对线路的影响；重现期的概念；基本风速的规定及最大设计风速的确定方法；理想覆冰；气象条件的组合；典型气象区。1.2、1.4200第四章架空线的机械物理特性和比载架空线的弹性系数、线性温度膨胀系数、强度极限；影响安全系数的因素，不同工况下的安全系数取值；架空线比载的种类、计算公式的导出。1.3、1.11.500第五章均布荷载下架空线的计算架空线的弧垂、应力和线长的概念，悬链线形式的架空线弧垂、应力和线长公式的导出；斜抛物线形式的架空线弧垂、应力和线长计算公式的导出；平抛物线形式计算公式导出的不同条件；平均高度和平均应力的概念和斜抛物线形式的计算公式；均布垂直比载和水平比载共同作用下架空线的计算方法，风偏平面法。1.1、1.2、1.34.500第六章气象条件变化时架空线的计算架空线状态方程式建立的原则，斜抛物线形式的状态方程式及其解法；临界档距的概念以及计算、控制气象条件的判定；最大弧垂产生气象的判定；架空线的应力弧垂曲线和安装曲线及其绘制步骤。1.2、2.1400第七章均布荷载下架空线计算的进一步研究刚性架空线的计算以及其刚度对弧垂和弯曲应力的影响；架空线的初伸长及其处理方法；架空线施工中的过牵引现象及其计算；水平档距、垂直档距的概念和计算公式，极大档距、允许档距、极限档距的概念，3者之间的关系；架空输电线路的几种改建形式和改建设计方法1.1、1.3440第八章非均布荷载下架空线的计算架空线悬挂曲线方程的一般形式；相当剪力表示的非均布荷载架空线的弧垂、张力和线长的计算；掌握孤立档的外荷载处理方法，荷载表示的孤立档架空线的计算；孤立档控制条件的判定；耐张串的水平及垂直投影长度。1.2、2.4400第九章连续档架空线的应力和弧垂连续档架空线应力的近似计算（代表档距法）；连续档的精确计算；连续档滑轮悬挂时的有关计算，平衡锤的启动温度；连续档地线的应力选配，控制档距；连续倾斜档的观测弧垂及线长的调整。1.1、1.2、1.3400第十章架空线的断线张力和不平衡张力架空线的断线张力和不平衡张力概念及用途；单导线断线张力的求解方法；分裂导线断线张力的计算特点；不平衡张力产生的原因；地线支持力的计算。1.4200第十一章架空线的振动和防振架空线的振动形式，微风振动产生的机理；柔性架空线振动的基本理论和刚性架空线的特点；微风振动强度的表示方法，能量平衡原理估算振动幅值；影响微风振动的主要因素；防振锤的防振机理和安装设计，阻尼线防振设计原理和方法。1.1、2.5400第十二章路径选择和杆塔定位架空输电线路的路径选择；导线对地和交叉跨越的有关规定；弧垂曲线模板及其选用；平断面图；杆塔定位原则，杆塔定位高度，杆塔定位的方法；杆塔定位核验内容和方法以及不满足时可采取的措施；杆塔中心位移和施工基面的确定。1.3、1.4、2.5、3.2400合计4000五、考核方式及成绩评定标准1、课程考核方式考核方式为考试。考核内容包括期末考试、平时及作业情况考查、连续档精确计算机编程（大作业）考查。期末考试采用闭卷笔试。2、课程成绩评定标准课程成绩=平时考核成绩×20%+大作业×10%+期末考试成绩×70%。成绩的具体构成如下：考核形式分值考核细则平时成绩20%平时作业15主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度，计算全部作业的平均成绩再按15%计入总成绩。课堂出勤及回答问题5主要考核学生课堂的听课效果和课后及时复习消化本章知识的能力，结合平时的随机点名，最后按5%计入课程总成绩。计算机编程10%大作业10主要考核学生对连续档精确求解的算法理解、应用计算机语言编程以及对计算结果进行分析的能力。按10%计入课程总成绩。期末考试70%期末考试卷面成绩70全面考核学生对架空输电线路设计知识的掌握和综合运用能力，试卷内容要覆盖需要支撑的指标点，题目类型可以是判断题、选择题、填