2013年《架空输电线路》考试全要点

一、填空题输电线路任务是输送电能，电力系统联网。小高差（）档距采用平抛物线公式，大高差（）档距采用斜抛物线公式，其他采用悬链线公式目前我国输电线路的电压等级有35kV、66kV、110kV、（154kV）、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV。规程规定导线设计安全系数不应小于2.5，悬挂点设计安全系数不应小于2.25，地线安全系数应该大于导线安全系数，年均气象（耐气象）下的安全系数不应小于4.0。校验稀有风速和稀有覆冰气象时，导线应力不大于综合拉断力的60%，悬挂点的应力不大于综合拉断力的66%，地线的安全系数宜大于导线的设计安全系数。等高悬点架空线的线长微小变化会引起弧垂和应力很大变化。地线架设的一般规定：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。在计算耐雷水平后，通过技术经济比较，采用合理的防雷方式。保护金具：1）保护架空线的防振锤、阻尼线、护线条，2）保持导线间距的间隔棒，3）电气保护的屏蔽金具（均压环、屏蔽环），4）重锤等相对弧垂最低点而言，架空线平均高度位于档距中央向上fm/3处。架空线平均应力公式是，公式中项为档距中央的应力，可以看成距离档距中央高差引起的应力。架空线的平均应力实际上就是架空线平均高度处的应力。最大弧垂判定方法有临界温度判定法，临界比载判定法。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。补偿初伸长的方法有预拉法，增大架线应力法。增大架线应力的方法：理论计算法、恒定降温法。永久性塑蠕伸长：1.绞制过程中线股间没有充分张紧，受拉后线股互相挤压，接触点局部变形而产生的挤压变形伸长；2.架空线的最终应力应变曲线和初始应力应变曲线不同，形成的塑性伸长；3.金属体长时间受拉，内部晶体间的位错和滑移而产生的蠕变伸长；4.拉应力超过弹性极限，进入塑性范围而产生的塑性伸长。架空线路的初伸长架空线产生的永久性塑蠕伸长，在线路运行的初期最为明显，故在线路工程上称为架空线的初伸长。极限档距是允许档距的上限，极大档距是允许档距的下限。微风振动的防振措施有防振锤，阻尼线，护线条、合理选择架空线的平均运行应力。微风振动的表示：1.振动角表示2.采用动弯应变表示；架空线的振动形式以及它振动的特点和原因：微风振动（小幅度振动，疲劳断线），舞动（1.垂直舞动机理2.旋转舞动机理3.动力稳定机理4.低阻尼系统共振。无规则性），次档距振动（多相导线产生的尾流效应产生的的振动），脱冰跳跃（成片的覆冰脱落）和摆动（风偏角产生的两相线距离不够）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。不论何种气象条件，不论什么型号的导线，只要相同，其悬挂曲线形状就完全相同。目前我国330KV及以下电压等级的架空输电线路设计用最大设计风速，采用距离地面15m高处15年一遇的自记10min平均风速。架空线LGJ-400/35表示钢芯铝绞线导线，400是铝面积，35的钢面积。JL/GlB-500-45/7：由45根，硬铝线和7根B级镀层普通强度镀锌钢线绞成的钢芯铝绞线，其中硬铝线的面积为500mm2。架空线的比载是单位长度架空线的荷载折算到单位面积上的数值，常用单位是N/(m·mm²)或MPa/m。根据架空线上荷载作用方向的不同有水平荷载、垂直荷载、综合荷载。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。直线杆塔定位高度是直线杆塔呼称高度减去绝缘子串长、导线对地安全距离、裕度。风雪作用下的架空线振动可分为微风振动，舞动，次档距振动。导线排列方式有三角形，上字形，伞形，水平形，倒伞形，六角形，双三角形。根据杆塔形状：上字型，三角形，干字形，门形，拉V形，猫头形，酒杯形，鼓形。杆塔作用分类：直线杆塔，耐张杆塔，转角杆塔，终端杆塔，跨越杆塔，换位杆塔。在斜抛物线方程计算等高架空线弧垂时，档距中央弧垂和最低点弧垂和最大弧垂相等。在斜抛物线方程计算中架空线任意两点的应力差是垂直比载与高差的乘积，其中架空线处最高悬点处的应力最大。引起架空线断线的主要原因：雷击，外力破坏，覆冰，大风，振动以及压接管抽签等。何谓断线张力：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，称为架空线的不平衡张力。实际覆冰和理想覆冰折算方法：常用的有椭圆法和测总重法。导线换线方式主要有：直线杆塔换位、耐张杆塔换位、悬空换位。地线保护角：500KV采用10°~15°，300KV及220KV采用20°左右，山区110KV单地线线路采用25°左右。控制气象条件：气象条件，架空线应力随之变化，必存在一种气象条件下架空线应力最大，这一条件成为控制气象条件。档距很小时（）：最低气温为控制气象条件；当档距很大时（）：最大比载气象条件为控制条件。架空线的的比载及分类：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，根据作用方向的不同，比载可分为垂直比载、水平比载和综合比载。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。绝缘子的分类：常用的有针式、悬式、横担、棒形和复合绝缘子。地线的选择:应满足电器和机械使用条件的要求，可选用镀锌钢绞线或复合型绞线。绝缘子片数公式：n≥a·Un/h绝缘子联数确定公式：N≥G/[Tj]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。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。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。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。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。连续档：指包含有若干基直线杆塔构成的耐张段。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。垂直档距：杆塔线夹处受到垂直荷载时与气象条件的关系，等于杆塔两侧架空线弧垂最低点间的水平距离。水平档距是杆塔两侧斜档距之和的一半。垂直档距是杆塔两侧垂直平面内弧垂最低点之间架空线下的长度之和。极大档距：最低点的应力与最高点的应力分别达到许用应力值时对应的档距；放低最低点应力，最高点应力没有达到许用值时对应的档距是允许档距；当继续放低最低点应力，最高点应力到达许用值对应的档距是极限档距。三者的关系是：极大档距<允许档距<极限档距。控制档距、意义、作用：出现极大应力值σbm下的档距LQ，即为控制档距。将实际档距L与LQ相比较，找出要求最大应力时的档距，从而得到架线应力。意义在于：按档距LQ求出耐张段得地线控制应力σbm，以此应力架设地线，则档距为LQ一档的防雷间距恰好等于规程要求值，而其他大于或小于LQ的档距中的防雷间距均有富裕。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。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。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。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数换算、风俗的高度换算和风速的重现期三个步骤。重现期：气象条件重现期是指该气象条件“多少年一遇”。外过无风气象用于校验架空地线对档距中央导线的保护；外过有风气象用于校验悬垂串风偏后的电气距离。在杆塔定位校验中，悬点应力临界曲线的临界条件是,摇摆角临界曲线的临界条件是；悬垂角临界曲线的临界条件是。杆塔产生上拔的临界条件是其垂直档距等于0.最大弧垂曲线模板用于杆塔定位，最小弧垂曲线模板用于直线杆塔上拔校验。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（施工紧线）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过牵引长度是由由架空线的弹性变形量(∆L1)、悬挂曲线的几何形状改变量(∆L2)、杆塔挠曲变形(∆L3=0)等组成。计算：。校验上拔的常用方法有最小弧垂模板（冷线模板）和上拔临界直线两种。摇摆角太大时的解决方法：调整杆塔位置，加挂重锤（常用方法），采用其他绝缘子串固定方式，换用较高杆塔或允许摇摆角较大的杆塔，降低导线使用应力。校验架空线悬垂角的气象条件是最大弧垂气象，校验悬垂绝缘子串强度的气象条件是最大比载和年均气温。检查耐张绝缘子串是否需要倒挂的气象条件是年平均气温、无冰无风，倒挂的临界条件是架空线产生的上拔力等于耐张绝缘子串重量的一半；跨越间距最小值发生在最大弧垂气象；校验风偏的气象条件，由覆冰有风和最大风速两种气象条件较严重的一种决定。杆塔校验的内容有：水平档距校验；垂直档距校验；转角角度校验；不平衡张力校验。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。绝缘子串强度和倒挂检查：绝缘子串的强度检查（悬垂、耐张）；耐张绝缘子串倒挂检查。对跨越物及对地限距的校验：交叉跨越限距的校验（正常情况、断线情况）；边线风偏后对地距离的校验。图上选线：地形比例以1:50000或1:100000为宜；绘制纵断面图的比例尺，对平面或起伏不大的丘陵，水平采用1：5000，高差采用1：500；起伏较大的、山区或交叉跨越地区，水平采用1：2000，高差采用1：200.横断面一般均为1：500.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。二、简答题1、输电线路的任务。答：其任务是输送电能，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、输电线路有哪些部分组成和作用。答：导线，地线，绝缘子，线路金具，杆塔和拉线，杆塔基础，接地装置。导线（传导电流，输送电能）、地线（防止雷电直击导线和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）、绝缘子（串）（支持或悬挂导线和地线，保证导线和杆塔间不发生闪络并使之绝缘）、线路金具（线路金具是输电线路所用金属部件（除杆塔螺栓外）的总称，其种类繁多，用途各异，其一般需要有足够的强度，与导线相连的还必须具有良好的电气性能）、杆塔和拉线（用来支持导线地线及其他附件，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）、杆塔基础（支承杆塔，传递杆塔所受荷载至大地）、接地装置（导泄雷电流入地，保证线路具有一定的耐雷水平）。3、何为极大档距、允许档距、极限档距？三者之间有何关系？答：极大档距：最低点的应力与最高点的应力分别达到许用应力值时对应的档距；放低最低点应力，最高点应力没有达到许用值时对应的档距是允许档距；当继续放低最低点应力，最高点应力到达许用值对应的档距是极限档距。三者的关系是：极大档距<允许档距<极限档距。4、何为架空线比载？其垂直比载、水平比载、综合比载分别有哪些？答：比载是单位长度架空线上的荷载折算到单位面积上的数值。垂直比载有自重比载和覆冰比载，水平比载有无冰风压比载和覆冰风压比载，综合比载有无冰综合比载和覆冰综合比载。5、何为气象条件三要素以及对线路的影响？线路在正常运行和断线事故情况下的气象组合是？答：三要素：风，覆冰，气温。气象条件三要素各对架空线路影响：风作用于架空线上形成风压，产生水平方向上的载荷，风速越高，风压越大，风载荷也就越大，风载荷使架空线的应力增大，杆塔产生附加的弯矩，会引起断线，倒杆事故。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。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可能。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。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，导致因温度升高强度降低而断线。6线路正常运行气象组合是（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，无冰，无风；（3）覆冰有风（最厚覆冰）：最厚覆冰，相应风速，气温-5°C；（4）覆冰无风（最大垂直比载）：最厚覆冰，无风，气温-5°C；（5）最高气温：最高气温，无冰，无风。架空线悬链线方程推导2个假设是？斜抛物线法的2个假设是？平抛物线的2个假设是？答：架空线悬链线方程推导的两个假设是：1）架空线是没有刚性的柔性索链；（假设1都一样）2）架空线比载沿着线长均匀分布。斜抛物线的2个假设：1）架空线是没有刚性的柔性索链；2）架空线比载沿着斜档距均匀分布。平抛物线的2个假设是：1）架空线是没有刚性的柔性索链；2）架空线比载沿着水平档距均匀分布。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）。三、计算题1.某架空线路通过我国某气象区一档距为100m，无高差，导线LGJ-70/10，自重比载，冰重比载，最高气温时导线应力，覆冰无风时的导线应力。试用临界温度发判断最大弧垂的气象条件，并计算最大弧垂；求最低温时的应力。（已知气象区最高温40°C，覆冰无风时气温°C，最低温无覆冰无风温度-5°C，导线弹性系数E=79000，线膨胀