架空輸電線路設(shè)計(jì)-孟遂民版--答案.doc

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1、 第二章4. 求例2-2中沈陽(yáng)地區(qū)50年一遇的30m高度的最大設(shè)計(jì)風(fēng)速是多少？【解】（1）計(jì)算樣本中的48個(gè)年最大風(fēng)速的均值和標(biāo)準(zhǔn)差S分別為：（2）進(jìn)行重現(xiàn)期的概率計(jì)算，由于風(fēng)速個(gè)數(shù)，查表2-7并進(jìn)行線性插值，得到修正系數(shù)C1、C2為：分布的尺度參數(shù)a和位置參數(shù)b為：重現(xiàn)期R=50年20m高度的年最大風(fēng)速為：（3）進(jìn)行高度換算，B類地區(qū)，故，則所以，30m設(shè)計(jì)高度處50年重現(xiàn)期的年最大風(fēng)速為：第三章6.試計(jì)算LGJ-150/35鋼芯鋁絞線的彈性系數(shù)、溫度線膨脹系數(shù)和計(jì)算拉斷力，并與查表值進(jìn)行比較（以相對(duì)誤差表示）。【解】：查附錄A得（根數(shù)30/7）可知：鋁部截面積，直徑；鋼部截面積，直徑；計(jì)算

2、截面積，導(dǎo)線外徑，計(jì)算拉斷力。鋼線的彈性系數(shù)為，鋼的線膨脹系數(shù)為鋁線的彈性系數(shù)為，鋁的線膨脹系數(shù)為則鋁鋼截面比 鋼比，（1）由公式（3-1）鋼芯鋁絞線的綜合彈性系數(shù)為：（2）由公式（32）得鋼芯鋁絞線的綜合溫度線膨脹系數(shù)為：（3）查表3-3、3-4可知：鋁單股的絞前抗拉強(qiáng)度為：，鋼線伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力為，鋁線的強(qiáng)度損失系數(shù)，由公式（33）得鋼芯鋁絞線的綜合拉斷力為：查表3-1得鋼芯鋁絞線的彈性系數(shù)、溫度線膨脹系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值為： ， 。則, , ，7.某330KV線路通過(guò)典型氣象區(qū)區(qū)，導(dǎo)線為鋼芯鋁絞線，試計(jì)算各種氣象組合下的比載（設(shè)風(fēng)向與線路垂直即）?！窘狻浚翰楦戒汚得得到鋼芯鋁絞線的相關(guān)數(shù)據(jù)及查表2-

3、9得到典型氣象區(qū)區(qū)的有關(guān)數(shù)據(jù)：面積，外徑，單位長(zhǎng)度質(zhì)量。覆冰厚度，覆冰風(fēng)速、外過(guò)電壓和安裝有風(fēng)時(shí)的風(fēng)速為10m/s.，內(nèi)過(guò)電壓時(shí)的風(fēng)速15m/s,最大風(fēng)速為30m/s。（1）自重比載為（2）冰重比載為（3）垂直總比載為（4）無(wú)冰風(fēng)壓比載應(yīng)計(jì)算最大風(fēng)速和安裝有風(fēng)兩種情況。因，則；只計(jì)算導(dǎo)線時(shí)，所以：最大風(fēng)速時(shí)，基本風(fēng)壓為查表3-8的得計(jì)算強(qiáng)度時(shí)的，所以 計(jì)算風(fēng)偏（校驗(yàn)電氣間隙）時(shí)，所以安裝風(fēng)速時(shí)，查表3-8得，則（5）覆冰風(fēng)壓比載。因?yàn)?，差得?jì)算強(qiáng)度和鳳偏時(shí)均有，取，所以（6）無(wú)冰綜合比載最大風(fēng)速（計(jì)算強(qiáng)度）時(shí)有最大風(fēng)速（計(jì)算風(fēng)偏）時(shí)有安裝有風(fēng)時(shí)有（7）覆冰綜合比載8.某500KV架空輸電線路，

4、通過(guò)區(qū)典型氣象區(qū)，導(dǎo)線為鋼芯鋁絞線，試計(jì)算其比載。【解】：查附錄A得到鋼芯鋁絞線的相關(guān)數(shù)據(jù)及查表2-9得到典型氣象區(qū)區(qū)的有關(guān)數(shù)據(jù)：面積，外徑，單位長(zhǎng)度質(zhì)量。覆冰厚度，覆冰風(fēng)速、外過(guò)電壓和安裝有風(fēng)時(shí)的風(fēng)速為10m/s.，內(nèi)過(guò)電壓時(shí)的風(fēng)速15m/s,最大風(fēng)速為30m/s。（1）自重比載為（2）冰重比載為（3）垂直總比載為（4）無(wú)冰風(fēng)壓比載應(yīng)計(jì)算最大風(fēng)速和安裝有風(fēng)兩種情況。假設(shè)風(fēng)向垂直于線路方向即，因，則；只計(jì)算導(dǎo)線時(shí)，所以：外過(guò)電壓、安裝風(fēng)速時(shí)，查表3-8得，則內(nèi)過(guò)電壓， ，則， 最大風(fēng)速時(shí)，計(jì)算強(qiáng)度時(shí)， 計(jì)算風(fēng)偏（校驗(yàn)電氣間隙）時(shí)，所以（5）覆冰風(fēng)壓比載。因?yàn)?，查得?jì)算強(qiáng)度和風(fēng)偏時(shí)均有，取，所以

5、（6）無(wú)冰綜合比載1）外過(guò)電壓、安裝有風(fēng)時(shí)有2）內(nèi)過(guò)電壓 3）最大風(fēng)速（計(jì)算強(qiáng)度）時(shí)有 最大風(fēng)速（計(jì)算風(fēng)偏）時(shí)有（7）覆冰綜合比載 第四章3.某等高懸掛點(diǎn)架空線擋距為400m，無(wú)高差，導(dǎo)線為，最高氣溫（40）時(shí)的弧垂最低點(diǎn)的水平應(yīng)力，試求該氣象條件下導(dǎo)線的弧垂，線長(zhǎng)、懸掛點(diǎn)應(yīng)力及其垂直分量，并將線長(zhǎng)與檔距進(jìn)行比較（以相對(duì)誤差表示）。【解】：查表可得導(dǎo)線為的相關(guān)數(shù)據(jù)：， ，。（1） 求解公共項(xiàng)則導(dǎo)線的自重比載 （2）求解架空線的弧垂應(yīng)力線長(zhǎng)等弧垂： 線長(zhǎng)： 懸點(diǎn)應(yīng)力： 懸點(diǎn)垂向應(yīng)力：線長(zhǎng)與檔距的絕對(duì)誤差為： 相對(duì)誤差為： 4.某檔架空線，檔距為，高差為，導(dǎo)線為，最高氣溫（）時(shí)弧垂最低點(diǎn)的水平應(yīng)力

6、，試求該氣象條件下導(dǎo)線的三種弧垂、線長(zhǎng)、懸掛點(diǎn)應(yīng)力及其垂向分量，并將三種弧垂進(jìn)行比較。若不考慮高差（即認(rèn)為），檔距中央弧垂的誤差是什么？【解】：查表可得導(dǎo)線為的相關(guān)數(shù)據(jù)：， ，。（1）求解公共項(xiàng)（沿用題3中的一些參量） ； ；則求得： （2）求解弧垂應(yīng)力線長(zhǎng)中央弧垂： 最大弧垂發(fā)生在xm處： 最大弧垂： 因?yàn)閍0，最低點(diǎn)弧垂無(wú)計(jì)算意義。線長(zhǎng)：懸點(diǎn)應(yīng)力：懸點(diǎn)垂向應(yīng)力：結(jié)論：比較中央弧垂與最大弧垂得出兩個(gè)值基本相同，即中央弧垂可近似看成最大弧垂。若不考慮高差，則中央弧垂，與考慮高差相比，得相對(duì)誤差為：7.某檔架空線，檔距為，高差為，導(dǎo)線為，最高氣溫（）時(shí)弧垂最低點(diǎn)的水平應(yīng)力，以懸鏈線公式為精確值，

7、試比較斜拋物線和平拋物線有關(guān)公式計(jì)算最大弧垂、線長(zhǎng)和懸點(diǎn)應(yīng)力結(jié)果的相對(duì)誤差?！窘狻浚?）用斜拋物線公式計(jì)算時(shí)：最大弧垂： 線長(zhǎng)： 懸點(diǎn)應(yīng)力： ab值：垂向應(yīng)力：（2）相比懸鏈線精確值誤差：最大弧垂誤差：線長(zhǎng)：懸點(diǎn)應(yīng)力：懸點(diǎn)垂向應(yīng)力： （3）用平拋物線公式計(jì)算時(shí)：最大弧垂：線長(zhǎng)：懸點(diǎn)應(yīng)力： 垂向應(yīng)力：相比懸鏈線精確值誤差：最大弧垂：線長(zhǎng)：懸點(diǎn)應(yīng)力：懸點(diǎn)垂向應(yīng)力：第五章：氣象條件變化時(shí)架空線的計(jì)算1.某一架空線路通過(guò)我國(guó)典型氣象區(qū)區(qū)，一檔距為200m，無(wú)高差。導(dǎo)線為L(zhǎng)GJ150/25。已知該檔最低氣溫時(shí)導(dǎo)線應(yīng)力為120MPa，試求最高溫時(shí)導(dǎo)線應(yīng)力?！窘狻浚河勺畹蜏貢r(shí)為已知狀態(tài)，通過(guò)狀態(tài)方程求最高溫

8、時(shí)應(yīng)力。（1）先從全國(guó)典型氣象條件表中查得氣象參數(shù)為：最低氣溫：v=0m/s，b=0mm，tm=-10；最高氣溫：v=0m/s，b=0mm，tn=40。（2）LGJ150/25導(dǎo)線比載和特性參數(shù)為：兩種狀態(tài)下導(dǎo)線比載：m=n =1=34.05103MPa/m熱膨脹系數(shù)：=18.910-6彈性系數(shù)：E=76000 MPa（3）由最低溫時(shí)導(dǎo)線應(yīng)力求最高溫時(shí)導(dǎo)線應(yīng)力：因，整理得： 化簡(jiǎn)得：解得最高溫時(shí)導(dǎo)線應(yīng)力：n=68.94MPa。1、 試判別列表（1）（4）各表的有效臨界檔距并確定控制條件。（1） （2）Abclab=150lbc=300lcd=450lac=250lbd=500lad=400ab

9、clab=250lbc=300lcd=450lac=150lbd=500lad=400 （3） （4）Abclab=虛數(shù)lbc=500lcd=450lac=250lbd=300lad=400abclab=虛數(shù)lbc=300lcd=虛數(shù)lac=250lbd=虛數(shù)lad=400【解】：表（1）中，a欄沒(méi)有虛數(shù)和零，取最小檔距l(xiāng)ab=150為有效臨界檔距；同理，b欄取lbc=300為有效臨界檔距，c欄取lcd=450為有效臨界檔距。判別結(jié)果及控制條件見(jiàn)下表（a）表（2）中，a欄取lac=150為有效臨界檔距。a、c之間的b欄氣象條件不起控制作用，所以看c欄，取lcd=450為第二個(gè)有效臨界檔距。判別

10、結(jié)果及控制條件見(jiàn)下表（b）。表（3）中，a欄有虛數(shù)，即a欄氣象條件不起控制作用，應(yīng)舍去；看b欄，取最小檔距l(xiāng)bd=300為有效臨界檔距，同時(shí)c欄氣象條件不起控制作用。判別結(jié)果及控制條件見(jiàn)下表（c）。表（4）中，因?yàn)閍、b、c欄都有虛數(shù)，所以都舍去，即沒(méi)有有效臨界檔距，不論檔距大小，都是以d欄氣象條件為控制氣象條件。判別結(jié)果及控制條件見(jiàn)下表（d）。l300450150a控制a控制c控制d控制b控制lablbclcdl450150a控制c控制d控制laclcdl300a控制d控制b控制lbdld控制(a)(b)(c)(d)2.某架空線路通過(guò)我國(guó)典型氣象區(qū)區(qū)，一檔距為100m，無(wú)高差，導(dǎo)線LGJ70

11、/10，自重比載1=33.99103MPa/m，冰重比載2=28.64103MPa/m，最高氣溫時(shí)導(dǎo)線應(yīng)力t=42.14MPa，覆冰無(wú)風(fēng)時(shí)導(dǎo)線應(yīng)力b=99.81MPa，試判斷出現(xiàn)最大弧垂的氣象條件，并計(jì)算最大弧垂。解：查表得最高溫tmax=40，覆冰無(wú)風(fēng)時(shí)氣溫tb=-5，導(dǎo)線彈性系數(shù)E=79000,線膨脹系數(shù)=19.110-6。設(shè)臨界溫度為tj，臨界比載為j。(1)臨界溫度法：以覆冰無(wú)風(fēng)為第狀態(tài)，臨界溫度為第狀態(tài)，臨界溫度的計(jì)算式為臨界溫度計(jì)算得：=30.311=33.99103所以，最大弧垂氣象條件為最高氣溫。(3)最大弧垂計(jì)算通過(guò)以上兩種方法判別知，最大弧垂出現(xiàn)在最高溫氣象條件下，根據(jù)公式

12、計(jì)算得最大弧垂為：=1.008（m）5.某條220kV輸電線路通過(guò)我國(guó)典型氣象區(qū)區(qū)，導(dǎo)線采用LGJ300/40，安全系數(shù)k=2.5，彈性系數(shù)E=76000，溫膨系數(shù)=19.6106 1/，年均許用應(yīng)力cp=0.25 p。試確定控制氣象條件的檔距范圍。若某單一檔距450m，高差128m，試確定該檔的最大弧垂。解：（1）可能成為控制條件的是最低氣溫、最大風(fēng)速、覆冰有風(fēng)和年均氣溫，整理該非典型氣象區(qū)4種可能控制條件的有關(guān)氣象參數(shù)，列于表1中。表1 可能控制氣象條件有關(guān)參數(shù) 氣象項(xiàng)目最低氣溫最大風(fēng)速覆冰有風(fēng)年均氣溫氣溫（）1055+15風(fēng)速（m/s）025100冰厚（mm）0050（2）查附錄A，得到

13、導(dǎo)線LGJ300/40的有關(guān)參數(shù)，整理后列于表2中。表2 導(dǎo)線LGJ300/40有關(guān)參數(shù)截面積A（mm2）導(dǎo)線直徑d（mm）彈性系數(shù)E（MPa）溫膨系數(shù)a（1/）計(jì)算拉斷力Tj（N）單位長(zhǎng)度質(zhì) 量q（kg/km）強(qiáng)度極限p（MPa）安全系數(shù)k許用應(yīng)力0（MPa）年均應(yīng)力上限cp（MPa）338.9923.947600019.6106922201133258.442.5103.380.25p =64.61最低氣溫、最大風(fēng)速、覆冰有風(fēng)的許用應(yīng)力為103.38MPa，年均氣溫的許用應(yīng)力為64.61MPa。（3）計(jì)算有關(guān)比載和比值/0，比載的結(jié)果列于表3中，/0值列于表4中。由于該氣象區(qū)的最大風(fēng)速和覆

14、冰有風(fēng)氣象的氣溫相同，二者的許用應(yīng)力相同，因此二者中比載小的不起控制作用，故不再把最大風(fēng)速作為可能控制氣象條件。 表3 有關(guān)比載計(jì)算結(jié)果 單位：MPa/m1(0,0)2(5,0)3(5,0)4(0,25)5(5,10)6(0,25)7(5,10)32.7810311.8410344.6210325.791037.5110341.7110345.24103f =0.85，sc=1.1f =1.0，sc=1.2 表4 比值/0計(jì)算結(jié)果及其排序表 單位：1/m氣象條件覆冰有風(fēng)最低氣溫年均氣溫 (MPa/m）45.2410332.7810332.781030（MPa）103.38103.3864.61

15、/0 0.43761030.31711030.5073103排 序bac (4) 計(jì)算臨界檔距高差情況為：=0.962利用臨界檔距公式，可以算得此高差下的臨界檔距如表5所示。表5 有效臨界檔距判別表高差 h/l0.28氣象條件abc臨界檔距（m）lab=161.46lac=虛數(shù)lbc=虛數(shù) (5) 判定有效臨界檔距，確定控制條件。由a欄和b欄內(nèi)有虛數(shù)，所以a欄b欄的氣象條件不再成為控制氣象條件，由此判定不論檔距多大，年均氣溫為控制條件。，(6) 由控制條件的控制區(qū)知道，此檔距l(xiāng)=450 m的控制條件是年均氣溫。(7)確定該檔的最大弧垂(a)確定該檔的最大弧垂前要先確定該檔的控制氣象條件，由上面

16、分析可知，檔距為450m時(shí)，年均氣溫為控制條件。(b)求覆冰無(wú)風(fēng)時(shí)導(dǎo)線應(yīng)力以年均氣溫為第狀態(tài)，覆冰無(wú)風(fēng)為第狀態(tài)，列狀態(tài)方程為：代入已知量，得：解得2=89.32。(c) 用臨界溫度法判定最大弧垂出現(xiàn)的氣象條件：已知最高溫為tmax=40，覆冰無(wú)風(fēng)時(shí)氣溫tb=-5，b=89.32MPa，設(shè)臨界溫度為tj。以覆冰無(wú)風(fēng)為第狀態(tài)，臨界溫度為第狀態(tài)，臨界溫度的計(jì)算式為求得：tj=-5+15.91=10.91d，所以交叉跨越滿足要求。某11kV線路一耐張段通過(guò)全國(guó)典型氣象區(qū)區(qū)，導(dǎo)線采用LGJ210/25（GB1179/83），地線采用179.61270A YB/T50042001鍍鋅鋼絞線，導(dǎo)線與地線懸點(diǎn)高差H=3.5m，懸點(diǎn)間水平距離可忽略。代表檔距300m，最大檔距330m，最小檔距120m。在該代表檔距下，導(dǎo)線外過(guò)無(wú)風(fēng)氣象條件時(shí)運(yùn)行應(yīng)力0=87.3MPa。試對(duì)該架空地線進(jìn)行應(yīng)力選配。如該耐張段控制氣象條件為覆冰有風(fēng)，校驗(yàn)地線使用強(qiáng)度?！窘狻浚海?）計(jì)算導(dǎo)線、地線比載已知：覆冰厚度b=10mm，風(fēng)速v=10m/s，導(dǎo)、地線參數(shù)查表。計(jì)算得 導(dǎo)線自重比載：地線自重比載：地線覆冰有風(fēng)比載： （2）計(jì)算控制檔距，因?yàn)閷?dǎo)線地線懸點(diǎn)水平距離可忽略，所以控制檔距：由于最大檔距l(xiāng)m=3302.5所以選配