输电线路习题.doc
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1、第二章4. 求例2-2中沈阳地区50年一遇的30m高度的最大设计风速是多少?【解】(1)计算样本中的48个年最大风速的均值和标准差S分别为:(2)进行重现期的概率计算,由于风速个数,查表2-7并进行线性插值,得到修正系数C1、C2为:分布的尺度参数a和位置参数b为:重现期R=50年20m高度的年最大风速为:(3)进行高度换算,B类地区,故,则所以,30m设计高度处50年重现期的年最大风速为:第三章6.试计算LGJ-150/35钢芯铝绞线的弹性系数、温度线膨胀系数和计算拉断力,并与查表值进行比较(以相对误差表示)。【解】:查附录A得(根数30/7)可知:铝部截面积,直径;钢部截面积,直径;计算截
2、面积,导线外径,计算拉断力。钢线的弹性系数为,钢的线膨胀系数为铝线的弹性系数为,铝的线膨胀系数为则铝钢截面比 钢比,(1)由公式(3-1)钢芯铝绞线的综合弹性系数为:(2)由公式(32)得钢芯铝绞线的综合温度线膨胀系数为:(3)查表3-3、3-4可知:铝单股的绞前抗拉强度为:,钢线伸长时的应力为,铝线的强度损失系数,由公式(33)得钢芯铝绞线的综合拉断力为:查表3-1得钢芯铝绞线的弹性系数、温度线膨胀系数的标准值为: , 。则, , ,7.某330KV线路通过典型气象区区,导线为钢芯铝绞线,试计算各种气象组合下的比载(设风向与线路垂直即)。【解】:查附录A得得到钢芯铝绞线的相关数据及查表2-9
3、得到典型气象区区的有关数据:面积,外径,单位长度质量。覆冰厚度,覆冰风速、外过电压和安装有风时的风速为10m/s.,内过电压时的风速15m/s,最大风速为30m/s。(1)自重比载为(2)冰重比载为(3)垂直总比载为(4)无冰风压比载应计算最大风速和安装有风两种情况。因,则;只计算导线时,所以:最大风速时,基本风压为查表3-8的得计算强度时的,所以 计算风偏(校验电气间隙)时,所以安装风速时,查表3-8得,则(5)覆冰风压比载。因为,差得计算强度和凤偏时均有,取,所以(6)无冰综合比载最大风速(计算强度)时有最大风速(计算风偏)时有安装有风时有(7)覆冰综合比载8.某500KV架空输电线路,通
4、过区典型气象区,导线为钢芯铝绞线,试计算其比载。【解】:查附录A得到钢芯铝绞线的相关数据及查表2-9得到典型气象区区的有关数据:面积,外径,单位长度质量。覆冰厚度,覆冰风速、外过电压和安装有风时的风速为10m/s.,内过电压时的风速15m/s,最大风速为30m/s。(1)自重比载为(2)冰重比载为(3)垂直总比载为(4)无冰风压比载应计算最大风速和安装有风两种情况。假设风向垂直于线路方向即,因,则;只计算导线时,所以:外过电压、安装风速时,查表3-8得,则内过电压, ,则, 最大风速时,计算强度时, 计算风偏(校验电气间隙)时,所以(5)覆冰风压比载。因为,查得计算强度和风偏时均有,取,所以(
5、6)无冰综合比载1)外过电压、安装有风时有2)内过电压 3)最大风速(计算强度)时有 最大风速(计算风偏)时有(7)覆冰综合比载 第四章3.某等高悬挂点架空线挡距为400m,无高差,导线为,最高气温(40)时的弧垂最低点的水平应力,试求该气象条件下导线的弧垂,线长、悬挂点应力及其垂直分量,并将线长与档距进行比较(以相对误差表示)。【解】:查表可得导线为的相关数据:, ,。(1) 求解公共项则导线的自重比载 (2)求解架空线的弧垂应力线长等弧垂: 线长: 悬点应力: 悬点垂向应力:线长与档距的绝对误差为: 相对误差为: 4.某档架空线,档距为,高差为,导线为,最高气温()时弧垂最低点的水平应力,
6、试求该气象条件下导线的三种弧垂、线长、悬挂点应力及其垂向分量,并将三种弧垂进行比较。若不考虑高差(即认为),档距中央弧垂的误差是什么?【解】:查表可得导线为的相关数据:, ,。(1)求解公共项(沿用题3中的一些参量) ; ;则求得: (2)求解弧垂应力线长中央弧垂: 最大弧垂发生在xm处: 最大弧垂: 因为a0,最低点弧垂无计算意义。线长:悬点应力:悬点垂向应力:结论:比较中央弧垂与最大弧垂得出两个值基本相同,即中央弧垂可近似看成最大弧垂。若不考虑高差,则中央弧垂,与考虑高差相比,得相对误差为:7.某档架空线,档距为,高差为,导线为,最高气温()时弧垂最低点的水平应力,以悬链线公式为精确值,试
7、比较斜抛物线和平抛物线有关公式计算最大弧垂、线长和悬点应力结果的相对误差。【解】(1)用斜抛物线公式计算时:最大弧垂: 线长: 悬点应力: ab值:垂向应力:(2)相比悬链线精确值误差:最大弧垂误差:线长:悬点应力:悬点垂向应力: (3)用平抛物线公式计算时:最大弧垂:线长:悬点应力: 垂向应力:相比悬链线精确值误差:最大弧垂:线长:悬点应力:悬点垂向应力:第五章:气象条件变化时架空线的计算1.某一架空线路通过我国典型气象区区,一档距为200m,无高差。导线为LGJ150/25。已知该档最低气温时导线应力为120MPa,试求最高温时导线应力。【解】:由最低温时为已知状态,通过状态方程求最高温时
8、应力。(1)先从全国典型气象条件表中查得气象参数为:最低气温:v=0m/s,b=0mm,tm=-10;最高气温:v=0m/s,b=0mm,tn=40。(2)LGJ150/25导线比载和特性参数为:两种状态下导线比载:m=n =1=34.05103MPa/m热膨胀系数:=18.910-6弹性系数:E=76000 MPa(3)由最低温时导线应力求最高温时导线应力:因,整理得: 化简得:解得最高温时导线应力:n=68.94MPa。1、 试判别列表(1)(4)各表的有效临界档距并确定控制条件。(1) (2)abclab=150lbc=300lcd=450lac=250lbd=500lad=400abc
9、lab=250lbc=300lcd=450lac=150lbd=500lad=400 (3) (4)abclab=虚数lbc=500lcd=450lac=250lbd=300lad=400abclab=虚数lbc=300lcd=虚数lac=250lbd=虚数lad=400【解】:表(1)中,a栏没有虚数和零,取最小档距lab=150为有效临界档距;同理,b栏取lbc=300为有效临界档距,c栏取lcd=450为有效临界档距。判别结果及控制条件见下表(a)表(2)中,a栏取lac=150为有效临界档距。a、c之间的b栏气象条件不起控制作用,所以看c栏,取lcd=450为第二个有效临界档距。判别结
10、果及控制条件见下表(b)。表(3)中,a栏有虚数,即a栏气象条件不起控制作用,应舍去;看b栏,取最小档距lbd=300为有效临界档距,同时c栏气象条件不起控制作用。判别结果及控制条件见下表(c)。表(4)中,因为a、b、c栏都有虚数,所以都舍去,即没有有效临界档距,不论档距大小,都是以d栏气象条件为控制气象条件。判别结果及控制条件见下表(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.某架空线路通过我国典型气象区区,一档距为100m,无高差,导线LGJ70/
11、10,自重比载1=33.99103MPa/m,冰重比载2=28.64103MPa/m,最高气温时导线应力t=42.14MPa,覆冰无风时导线应力b=99.81MPa,试判断出现最大弧垂的气象条件,并计算最大弧垂。解:查表得最高温tmax=40,覆冰无风时气温tb=-5,导线弹性系数E=79000,线膨胀系数=19.110-6。设临界温度为tj,临界比载为j。(1)临界温度法:以覆冰无风为第状态,临界温度为第状态,临界温度的计算式为临界温度计算得:=30.311=33.99103所以,最大弧垂气象条件为最高气温。(3)最大弧垂计算通过以上两种方法判别知,最大弧垂出现在最高温气象条件下,根据公式计
12、算得最大弧垂为:=1.008(m)5.某条220kV输电线路通过我国典型气象区区,导线采用LGJ300/40,安全系数k=2.5,弹性系数E=76000,温膨系数=19.6106 1/,年均许用应力cp=0.25 p。试确定控制气象条件的档距范围。若某单一档距450m,高差128m,试确定该档的最大弧垂。解:(1)可能成为控制条件的是最低气温、最大风速、覆冰有风和年均气温,整理该非典型气象区4种可能控制条件的有关气象参数,列于表1中。表1 可能控制气象条件有关参数 气象项目最低气温最大风速覆冰有风年均气温气温()1055+15风速(m/s)025100冰厚(mm)0050(2)查附录A,得到导
13、线LGJ300/40的有关参数,整理后列于表2中。表2 导线LGJ300/40有关参数截面积A(mm2)导线直径d(mm)弹性系数E(MPa)温膨系数a(1/)计算拉断力Tj(N)单位长度质 量q(kg/km)强度极限p(MPa)安全系数k许用应力0(MPa)年均应力上限cp(MPa)338.9923.947600019.6106922201133258.442.5103.380.25p =64.61最低气温、最大风速、覆冰有风的许用应力为103.38MPa,年均气温的许用应力为64.61MPa。(3)计算有关比载和比值/0,比载的结果列于表3中,/0值列于表4中。由于该气象区的最大风速和覆冰
14、有风气象的气温相同,二者的许用应力相同,因此二者中比载小的不起控制作用,故不再把最大风速作为可能控制气象条件。 表3 有关比载计算结果 单位: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计算结果及其排序表 单位:1/m气象条件覆冰有风最低气温年均气温 (MPa/m)45.2410332.7810332.781030(MPa)103.38103.3864.61/
15、0 0.43761030.31711030.5073103排 序bac (4) 计算临界档距高差情况为:=0.962利用临界档距公式,可以算得此高差下的临界档距如表5所示。表5 有效临界档距判别表高差 h/l0.28气象条件abc临界档距(m)lab=161.46lac=虚数lbc=虚数 (5) 判定有效临界档距,确定控制条件。由a栏和b栏内有虚数,所以a栏b栏的气象条件不再成为控制气象条件,由此判定不论档距多大,年均气温为控制条件。,(6) 由控制条件的控制区知道,此档距l=450 m的控制条件是年均气温。(7)确定该档的最大弧垂(a)确定该档的最大弧垂前要先确定该档的控制气象条件,由上面分
16、析可知,档距为450m时,年均气温为控制条件。(b)求覆冰无风时导线应力以年均气温为第状态,覆冰无风为第状态,列状态方程为:代入已知量,得:解得2=89.32。(c) 用临界温度法判定最大弧垂出现的气象条件:已知最高温为tmax=40,覆冰无风时气温tb=-5,b=89.32MPa,设临界温度为tj。以覆冰无风为第状态,临界温度为第状态,临界温度的计算式为求得:tj=-5+15.91=10.91 tmax=40。 所以最大弧垂出现在最高温气象条件下。(d) 求最大弧垂以年均气温为第状态,最高气温为第状态,列状态方程为:解得2=58.87由弧垂公式求得最大弧垂为:练习题:架空线的状态方程式建立的
17、原则是什么?状态方程式主要用途是什么?何为临界档距?判定有效临界档距有何意义?试论述一种有效临界档距的判定方法。应力弧垂曲线和安装曲线分别表达什么含义?简述架空线应力弧垂曲线的制作步骤。求,的解。在第气象区线路某档距l=400m,导线为LGJ120/20型,已知最大风气象条件时导线应力为0=130.5MPa,求最高气温时导线应力。某架空线通过典型气象区区,一档距为350m,导线为LGJ300/40,自重比载1=32.78103MPa/m,冰重比载2=11.84103MPa/m,最高气温时导线应力t=55.48MPa,覆冰无风时导线应力b=87.64MPa,试用临界温度法和临界比载法分别判断出现
18、最大弧垂的气象条件,并计算最大弧垂。某110kV线路,导线为LGJ120/25型,经过典型气象区区,安全系数k=2.5,试确定该线路导线应力控制条件。某条330kV输电线路通过典型气象区区,导线采用LGJ400/35,安全系数k=2.5,年均许用应力cp=0.25 p,试确定某单一档(档距500m,高差100m)的最大弧垂。第六章 均布荷载下架空线计算的进一步研究例题详解:1. 已知某钢芯铝绞线综合截面积为A=494.73 mm,试验求得EJ=143.2 MNmm2。若架空线单位水平投影长度上的荷载p0=18.15 N/m,在档距l=1000 m、高差h=80 m、水平张力T0=36.49 k
19、N时,求考虑架空线刚度时的档距中央弧垂。【解】:由于 (1/m)所以 (m) (MPa)2.某220kV线路通过典型气象区区,导线采用LGJ300/40,安全系数k=2.5,已知某单一档距l=450m,高差128m,架线时温度是20。在考虑初伸长时,确定架线应力。【解】:(1)由第五章习题4计算可知,该档线路控制条件为年均气温,则以年均温时导线许用应力为最终运行条件下的架空线应力。0=64.61MPa,t=15。=32.7810-3 MPa/m。(2)计算架线时导线比载架线时气象条件为:v=10m/s,tJ=20,b=0。f=1.0,=90,sc=1.1,c=1.0无冰风压比载:(MPa/m)
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