《架空输电线路设计讲座》第9章
《架空输电线路》课后习题答案全
T j = aδ a Aa + δ 1% As = 1.0 × 175 × 147.26 + 1140 × 34.36 = 64940.9 N
查表 3-1 得 LGJ 则 ∆E
− 150 / 35 钢芯铝绞线的弹性系数、温度线膨胀系数的标准值为： [E ] = 80000 N mm2 ， [α ] ＝17.8 × 10 −6
2 2
（6）无冰综合比载 最大风速（计算强度）时有
γ 6 (0,30) = γ 1 (0,0) + γ 4 (0,30) = 36.487 2 + 44.715 2 × 10 −3 = 57.712 × 10 −3 (MPa m ) 最大风速（计算风偏）时有
2 2
γ 6 (0,30) = γ 1 (0,0) + γ 4 (0,30) = 36.487 2 + 36.368 2 × 10 −3 = 51.516 × 10 −3 (MPa m ) 安装有风时有 γ 6 (0,10) = γ 1 (0,0) + γ 4 (0,10) = 36.487 2 + 6.624 2 × 10 −3 = 37.083 × 10 −3 (MPa m )
1
°
C
。
∆E = 8.62% [E ] ∆α ∆α = α − [α ] = (17.97 − 17.8) × 10 −6 = 0.17 × 10 −6 1 ° C , γ α = = 0.96% [α ] ∆T j ∆T j = T j − T j =| 64940.9 − 65020 |= 79.1N ， γ T = = 0.12% Tj = E − [E ] = 86899.5687 − 80000 = 6899.5687 N mm 2 , γ E =
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《架空输电线路设计讲座》
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。பைடு நூலகம்38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
第九章 过电压及其防护措施自学指导书
第九章过电压及其防护措施一、本章学习方法指导通过本章学习，应了解电力系统过电压的基本概念和发电厂变电所典型防雷方案的配置，熟悉大气过电压种类和形成过程，掌握过电压防护器具的工作原理和避雷针保护范围的计算方法。
二、过电压的基本知识电力系统过电压的分类电力系统过电压可分大气过电压和内过电压两类。
大气过电压是由大气中雷云引起的过电压，有直接雷击过电压、感应雷击过电压和反击雷雷击过电压。
内过电压是电力系统内部能量的传递或转化而引起的过电压，过电压幅值与电网额定电压有直接关系。
常见的内过电压有操作过电压、谐振过电压和谐振过电压。
2.雷击的危害(1)雷击时产生很高电的电压，危害电气设备和电力系统安全；(2)雷击时产生很高大的雷电流，在放电通道上产生弧光与高温，损坏设备或造成火灾；(3)雷击时造成人员或牲畜伤亡。
3.电力系统过电压的基本概念(1)行波。
沿导线传播的电压波、电流波统称为行波，其实质是电磁能量沿导线传播。
(2)波速。
行波在架空线路与电缆线路中的传播速度不同。
架空线路的波速υ=3⨯108 m/s，即行波在架空线路中以光速传播。
(3)波阻抗。
在波动过程中，把单方向的电压波与电流波之比定义为波阻抗Z。
/ L0Z= / ──√C0波阻抗与线路长度无关，只与线路的特性有关。
对架空线路而言，220kV及其以下线路的波阻抗为400Ω;330kV线路的波阻抗为310Ω;500kV线路的波阻抗为280Ω。
(4)行波的折射与反射。
行波在波阻抗不同的线路的传播速度不同，在分析过电压时遇到波阻抗不同的元件连接，例如架空线路与电缆线路的连接、母线与变压器连接等情况。
将不同波阻抗元件的连接点称为结点。
两个不同波阻抗的线路连接点为结点。
线路1、2的波阻抗分别为Z1、Z2。
当行波沿线路波阻抗为Z1向线路波阻抗为Z2传播时，结点前后都必须保持单位长度导线的电场能量与磁场能量总合相等；由于Z1≠Z2，故行波到达A点时必然要发生电压、电流的变化，即结点A 处要发生行波的折射与反射。
《架空输电线路设计讲座》第4章
X 0 、x cos 0
Y 0 、 x sin LOC
结 架空线上轴向应力的水平分量处处相等
架空线上任一点轴向应力的垂向分量等于该
论 点到弧垂最低点间线长LOC与比载γ之积
以上二式相除可得
tg
0
LOC
或
dy dx
0
LOC
（4-3）
结论：γ/σ0一定时，架空线上任一点处的斜率与该点至弧垂
ch
(l 2
2 0
x1
)
（4−8）
利用恒等式 ch ch 2sh sh 对上式进行变
换，可以得到
2
2
fx
2 0
sh
x1 2 0
sh
(l x1)
2 0
（4−8‘）
（2）在档距中央（最大弧垂）fm，此时x=0或 x1=l/2，所以
fm
yB
0
(ch
l 2 0
1)
2 0
sh 2
【解】双曲函数可采用下面公式：
shx ex ex 2
chx ex ex 2
(1)公用项计算： 0
63.504 34.047 103
1.8652103
（m）
1
0.5361103
0 1.8652 103
（1/m）
sh
l 2 0
sh
500
0.5361103 2
sh0.13403 0.13443
最低点间的线长成正比。在弧垂最低点O处θ =0。
三、悬链线方程的积分普遍形式
将式（4−3）写成
两边微分
y
0
LOC
dy
0
d(LOC
)
0
(dx)2 (dy)2 0
《架空输电线路设计讲座》第10章
代入（10−2）中，得
2 2 1d U 1d V T m 0 2 Ud x Vd t2
（c）
2 令 a T0 / m，则
2 1d U 1 1 d2 V 2 2 Ud x a Vd t2
（d）
上式左端与 t 无关，右端与 x 无关，因此必等于同一常 数。令这个常数为 ( / a ) 2 ，则
n
将式（10−6）和B=0代入式（f），得主函数为：
n U x )A x （n=1，2，3，…） （10−9） n( nsin l 上式是 n 阶固有频率的振动主模态，在架空线长度方向
上呈正弦曲线变化。所以 n （10−10） y ( x , t ) sin x ( C sin t D cos t ) n n n n n l ,0 ) 0 假设导线的初始位移为零，即当t=0时 yn(x ，代入式 （10−10）得 必有 所以
n T 1 T 0 0 fn n 2 2 l m m
（10−7）
统所决定的，与初始条件无关。对应不同的 2n l ，有不同的频率fn，即固有频率不 （10−8） 是一个值，而是一组值。
其中 λ为振动波波长 从式（ 10−7）可以看出，导线的固有频率只与n、l、T0和m有关，是由系
y y t t 0sin n 0
二、有刚度无阻尼的架空线振动
设架空线的刚度为EJ，水平 张力为T0，单位长度质量为 m 。由于刚度的存在，微元 段dx上有弯矩，如图所示。 列平衡方程有：
整理之，得
2 2 y y Q T m 0 0 2 2 x x t
（a）
（j）
能满足边界条件，将U（x）代入式（g），有
n x n x n x n n 2 EJ sin T sin m sin 0 l l l l l
(完整版)架空输电线路设计考试重点
第一章架空输电线路基本知识1、输电线路的任务是输送电能，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、输电线路的分类：输电线路按电压等级分为高压、超高压、特高压线路；按架设方式分为架空线路和电缆线路；按输送电流的性质分为交流线路和直流线路；按杆塔上的回路数目分为单回路、双回路和多回路线路；按相导线之间的距离分为常规型和紧凑型线路。
3、架空输电线路的组成：架空输电线路主要有导线、地线、绝缘子（串）、线路金具、杆塔和拉线、基础以及接地装置等部分组成。
4、架空线结构及规格：输电线路用架空线基本都由多股圆线同心绞合而成；在现行国家标准中，导线用型号、规格号、绞合结构及本标准号表示。
型号第一个字母均用J，表示同心绞合；例如JG1A-40-19表示19根A级镀层普通强度镀锌钢线绞制成的镀锌钢绞线，相当于40mm²硬铝线的导电性；JL/G1B-500-45/7表示由45根硬铝线和7根B级镀层普通强度镀锌钢线绞制成的钢芯铝绞线，硬铝线的截面积为500mm².5、导线的接截面选择：导线的截面选择应从其电气性能和经济性能两个方面考虑，保证安全经济地输送电能。
一般先按经济电流密度初选导线截面，再按允许电压损失、发热、电晕等条件校验。
大跨越的导线截面宜按允许载流量选择，并应通过技术经济比较确定。
6、地线架设及选择：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。
110kv输电线路宜全线架设地线，在平均雷暴日不超过15日或运行经验证明雷电活动轻微的地区可不架设地线。
无地线的输电线路宜在变电站或发电厂的进线段架设1～2km的地线。
在平均雷暴日超过15日的地区的哦220～330kv输电线路应沿全线架设地线，山区宜采用双地线。
500kv输电线路应沿全线架设双地线。
7、导线的排列方式：单回路的导线常呈三角形、上字形和水平排列，双回路有伞形、倒伞形、六角形和双三角形排列，在特殊地段还有垂直排列、斜三角形排列等。
《架空输电线路设计讲座》第6章
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目 录
• 架空输电线路概述 • 架空输电线路设计基础 • 架空输电线路的电气设计 • 架空输电线路的结构设计 • 架空输电线路的环境保护设计 • 架空输电线路的安全运行与维护
01
架空输电线路概述
定义与特点
定义
架空输电线路是指将电能从发电 厂输送到用户端的传输线路，通 过高压或超高压电力的输送，实 现远距离电能传输。
基础结构设计
根据杆塔荷载和地质勘察资料，进行基础的结构设计，包括基础 的结构形式、尺寸和配筋等。
基础稳定性验算
根据杆塔荷载和地质条件等因素，进行基础的稳定性验算，确保 基础能够承受杆塔传递的荷载并保持稳定。
05
架空输电线路的环境保护设 计
景观协调设计
输电线路路径选择
在路径规划时，应尽量避开自然保护区、风景名胜区等敏感区域， 选择与周围环境景观协调的路径。
动物迁徙通道
在规划输电线路时，应考虑为野生动物留出迁徙 通道，避免影响动物的正常活动。
噪声控制措施
声屏障设计
在输电线路周边存在噪声敏感区域时，应设计声屏障以降低噪声 影响。
减震降噪
在输电线路的施工设计中，应采取减震降噪措施，如采用低噪声设 备、优化施工工艺等。
噪声监测与评估
在输电线路运行过程中，应定期进行噪声监测与评估，确保噪声符 合相关标准要求。
特点
架空输电线路具有输送容量大、 传输距离远、运行可靠、维护方 便、成本低等优点，是现代电力 系统的重要组成部分。
架空输电线路的重要性
1 2
3
保障电力供应
架空输电线路是电力系统的主要组成部分，承担着保障电力 供应的重要任务，对于满足社会生产和人民生活需求具有重 要意义。
第9章 输电线路的防雷保护
输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护在整个电力系统的防雷中，输电线路的防雷问题最为突出。
这是因为输电线路绵延数千里、地处旷野、又往往是周边地面上最为高耸的物体，因此极易遭受雷击。
输电线路防雷性能的优劣，工程中主要用耐雷水平和雷击跳闸率两个指标来衡量。
所谓耐雷水平，是指雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值（单位为kA）。
1. 输电线路上的感应雷过电压雷击线路附近地面时，在线路的导线上会产生感应雷过电压，由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大，雷电流幅值I一般不超过100kA。
实测证明，感应过电压一般不超过300-400kV，对35kV及以下水泥杆线路会引起一定的闪络事故；对110kV及以上的线路，由于绝缘水平较高，所以一般不会引起闪络事故。
感应雷过电压同时存在于三相导线，故相间不存在电位差，只能引起对地闪络，如果二相或三相同时对地闪络即形成相间闪络事故。
设避雷线和导线悬挂的对地平均高度分别为h g 和h c ,若避雷线不接地，则根据教材公式(8-18)可求得避雷线和导线上的感应过电压分别为和。
ig U ic U S Ih U gg i 25=⋅SIh U c c i 25=⋅于是c gci g i h h U U ⋅⋅=2. 输电线路的耐雷水平我国110kV及以上线路一般全线都装设避雷线，而35kV及以下线路一般不装设避雷线，中性点直接接地系统有避雷线的线路遭受直击雷一般有三种情况：①雷击杆塔塔顶；②雷击避雷线档距中央；③雷电绕过避雷线击于导线，如图8-1所示。
图8-1 有避雷线线路直击雷的三种情况（1）雷击杆塔塔顶时的耐雷水平运行经验表明，雷击杆塔的次数与避雷线的根数和经过地区的地形有关，雷击杆塔次数与雷击线路总次数的比值称为击杆率g，DL/T620—1997标准，击杆率g可采用表8-1所列数据。
表8-1 杆率g避雷线根数12平原1/41/6山丘1/31/4雷击塔顶前，雷电通道的负电荷在杆塔及架空地线上产生感应正电荷；当雷击塔顶时，雷通道中的负电荷与杆塔及架空地线上的正感应电荷迅速中和形成雷电流，如图8-2（a）所示。
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（4）图解法求解步骤
假定靠耐张塔一档的架空线张力为T1，由T1查曲线Ⅰ中相
应曲线1，得到△l1。因δ1=△l1，据此查曲线Ⅱ中相应曲线1， 得到△T1，计算出T2=T1−△T1。
由T2查曲线Ⅰ中相应曲线2得到△l2，算出δ2=△l2+δ1。由 δ2查曲线Ⅱ中相应曲线2，得到△T2，算出T3=T2−△T2。
2、悬挂串偏移量与两侧张力的关系： 设悬垂串悬挂点处的杆塔挠度系数为B，可写出架空线 悬挂点偏距δi的计算式为
i l1 ...... li
(Pv
(Ti Ti1)
GJ 2
)2
(Ti
Ti1)2
B(Ti
Ti1)
（9−3）
利用式（9−2）、（9−3）两组方程，按下面步骤试凑求
解：
设已知T1→式（9−2）→△l1；δ1 =△l1；δ1、T1→式
由Ti查曲线Ⅰ中相应曲线i得到△li，算出δi=△li+δi−1。由δi
查曲线Ⅱ中相应曲线 i，得到△Ti，算出Ti+1=Ti−△Ti。
如此类推下去，直至算出断线相邻档的Tk，由Tk查曲线Ⅰ 中相应曲线k，得到△lk，算出δk=△lk+δk−1，由δk查曲线Ⅱ中相
应曲线k，算出△Tk。
如果Tk=△Tk，或者说δk的线段末端P正好落在曲线Ⅱ中 相应曲线k上，则假定的T1正确，Tk 即为所的断线张力。否 则应重新假定T1，重复上述步骤直至Tk=△Tk 为止。
架空输电线路设计
第九章 架空线的断线张力 和不平衡张力
第一节 概 述
1、定义 断线张力：因架空线断线，断线档的相邻档架空线所具 有的残余水平张力，称为架空线的断线张力。 不平衡张力：因气象条件变化，在直线杆塔上产生的水 平张力差，称为架空线的不平衡张力。 2、目的 （1）计算杆塔强度； （2）验算架空线与杆塔的电气间隙； （3）校验被跨越物间距； （4）检查转动横担或释放线夹是否能动作。
8Ti 2
（9−2）
断线后由于架空线张力变小，弹性伸长量也减小，故断
线后档内悬线长度要比断线前缩短一些。断线后档距缩小，
△l i取为正。 若断线后连续档剩余 k 档，则依式（9−2）可列出 k 个
方程，但含有Ti、△li（i=1，2.，…，k）共 2k 个待求量，需 再列出 k 个方程才能求解。
4、确定方法
（1）设计杆塔时：规定断线张力取最大使用张力 的百分数作为杆塔校验荷载。（具体杆塔设计课程 中讲述）
（2）计算电气间距时：依据实际档距、高差、 杆塔结构和气象条件，采用公式具体计算。（重点研 究）
第二节 固定横担固定线夹下 单导线的断线张力
一、断线张力的特点
1、断线张力是断线冲击过程稳定后的已经衰减了的 “残余张力”。
一、断线张力的有关方程及其求解
1、档距减小量与应力的关系
断线前气温为t，比载γ，各档水平应力为σ0，第 i 档的 档距为li0，高 差角βi0。
断线后气温、比载不变，第 i 档档距减小了△li变为 li，
水平应力变为σi0，仿公式（8−19），略去高差变化量的影响， 断线后第 i 档的档距减小量为
如果Tk＞△Tk，或者说δk线末端P点未到达曲线Ⅱ中相应 曲线k，表明T1设大了。如果Tk＜△Tk，或者说δk线末端P点 超过曲线Ⅱ中相应曲线 k，表明T1设小了。
三、断线档的选择原则 为保证交叉跨越在断线事故情形下，满足规程规定的跨 越限距要求，断线档应选在跨越档的相邻档，不同档距分布 下的断线档选定原则见下表。
li
l2 2 i0
cos2 24
用张力表示为
i0
1
2 i0
1
2 0
0 i0 E cos i0
cos2
i0
li 0 1
l2 2 i0
8
2 i0
（9−1）
li
p
l2 2 i0
cos
2
24
i0
1
Ti
2
1 T02
T0 Ti
EAcos i0
cos2
li 0
i0 1
p
l2 2 i0
（9−3）→T2；T2→式（9−2）→△l2；δ2 =δ1+ △l2；δ2、T2 →
式（9−3）→T3；……；Tk→式（9−2）→△lk；δk =δk−1+△lk；
δkl、i T利k p→用2li式20上c2（o4述s29方−i20法）T试1i→2 凑TT1k求02+1解≡0时E。AT，0co初sTi 值i0 Tc1o（s2
li 0
△i0l11）的p8T2取lii220
值 对计
算的反复次数影响很大。残余张力T1一定小于未断线前的张
力T0=σ0A。剩余档数越多，T1与T0的差值越小，档距的变化
量△l1也越小。
二、求解断线张力的作图法 利用计算机采用试凑法求解断线张力是很方便的。在无 条件应用时，可采用图解法。具体作法如下： （1）以δ（△l）为横坐标，T（△T）为纵坐标建立直 角坐标系，如下图。 （2）利用式（9−2），绘制断线后各档档距变化与张力 变化的关系曲线Ⅰ：T=f（△l） （3）利用式（9−3），绘制断线后直线杆塔上架空线悬 挂点偏移量δi与不平衡张力差△Ti=Ti−Ti+1 的关系曲线Ⅱ：δ =f（△T）。
表9−4 档距分布形式
断线档选取原则一览表
档距特点
断线档选择
各档档距大致相等
选在档距较多的一 侧断线。
3、产生的原因
断线：大多发生于小截面架空线。
表9−1
断线事故原因统计表
原因 雷击 外力破坏 覆冰
次数 115
113
29
百分比 24％ 23.5％ 6％
大风 21 4％
振动 压接管抽签 不明
21
17
164
4％ 3.5％ 35％
不平衡张力：
（1）高差悬殊的连续档气象条件变化； （2）不均匀脱覆冰； （3）集中荷载； （4）改建中的档距变化。