| 年级专业 | 10输电线路 | 学生姓名 | 张吉林 | 学号 | 1041201134 |
| 题目名称 | 制作某线路导线的应力弧垂曲线和安装曲线。 | 设计时间 | 19、20周 | ||
| 课程名称 | 架空输电线路设计 | 课程编号 | 设计地点 | ||
| 一、课程设计（论文）目的 结合所学的线路设计知识，要求学生掌握线路设计中各项参数的查表发放，并结合工程实际，掌握具体线路的导线应力弧垂曲线和安装曲线做法，从中对线路设计中所涉及到的导线的比载计算，架空线弧垂、线长和应力的计算，架空线的状态方程式，临界档距，最大弧垂的判定，导线应力弧垂曲线和安装曲线做法有深刻的了解。最终加强学生的线路设计认识及动手能力 | |||||
| 二、已知技术参数和条件 气象条件：全国线路设计气象条件汇集 Ⅴ 区 电压等级 110kV 导线型号 LGJ-300/40 | |||||
| 三、任务和要求 a)学生应该完成课程设计说明书的内容，同时还包括导线应力弧垂曲线和安装曲线的绘制图 b)为简明起见，各计算结果应尽量采用表格形式表示 c)每一计算过程应列出所用公式，并带入一组实际数据示范 d)各系数的取值应说明出处和理由 | |||||
2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）
1、孟遂民，李光辉编著，架空输电线路设计，中国三峡出版社，2000.10
2、邵天晓，架空送电线路的电线力学计算，水利电力出版社，1987
3、周振山，高压架空送电线路机械计算，水利电力出版社，1987
| 4、东北电力设计院，电力工程高压送电线路设计手册，水利电力出版社，1991 |
| 五、进度安排 16周（1）查找相关资料，整理和收集数据（2）根据气象区确定气象参数计算相关比载（3）确定临界档距（4）档距的控制气象条件 17周（5）根据已知条件，利用状态方程式计算不同档距，各种气象条件下架空线的应力和弧垂值（6）按一定的比例绘制出应力弧垂曲线 （7）绘制安装曲线图（8）按照有关规定，制作论文，打印成稿。 |
| 六、教研室审批意见 教研室主任（签字）： 年 月 日 |
| 七、主管教学主任意见 主管主任（签字）： 年 月 日 |
| 八、备注 |
邵阳学院课程设计（论文）评阅表
学生姓名 张吉林 学 号 **********
系 电气工程系 专业班级 电气工程及其自动化10输电线路班
题目名称 制作导线的应力弧垂曲线和安装曲线 课程名称 架空输电线路设计
一、学生自我总结
接到课题之后，为了在课程设计中万无一失，我们查找了很多的资料，请教了同学朋友。整个课程设计下来，我感觉学会了很多，知道了实践和理论之间的差距，知道了怎样为目标付出，学会了团队协作……懂得了只有在学习中多加实践，才能干好一件事情，因为社会需要的是实践型人才。因此在今后的学习中我会坚持理论与实践并重。相信这次课程设计会是我的一次宝贵的实践经验。
| 学生签名： 年 月 日 |
| 评分项目 | 平时成绩 | 论文 | 答辩 | 综合成绩 |
| 权 重 | 30 | 30 | ||
| 单项成绩 | ||||
| 指导教师评语： 指导教师（签名）： 年 月 日 | ||||
2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。
摘要
本课程设计是绘制导线的应力弧垂曲线和安装曲线。先查有关《规程》得到譬如气象、导线的有关参数，再用列表法求得临界档距，并判断有效临界档距和控制气象条件，以控制条件为已知状态，利用状态方程式计算不同档距、各种气象条件下架空线的应力和弧垂值，按一定的比例绘制出应力弧垂曲线和安装曲线。本课程设计的重点和难点内容是关于状态方程式的求解，要利用有关计算机方面的知识，这对于非计算机专业的我是一个很大的挑战，对我以后的学习与工作都有很好的指导意义。
关键词：临界档距；状态方程式；应力弧垂曲线
摘要
1有关参数 1
1.1导线参数 1
1.2气象条件 1
1.3各气象条件下的导线比载的计算 1
2计算临界档距、判断控制气象条件 4
3绘制应力弧垂曲线 6
4绘制导线安装曲线 9
5总结 11
参考文献 12
1相关参数
1.1导线参数
LGJ-300/40导线有关参数
截面积A
| (mm2) | 导线直径d (mm) | 计算拉断力Tj (N) | 单位长度质量q (kg/km) | 安全系数k | 交货长度(m) | 直流电阻不大于（Ω/km） |
| 338.96 | 23.96 | 92220 | 1133 | 2.5 | 2000 | 0.09614 |
1.2气象条件
架空线的应力随气象条件及档距的变化而变化，架空线出现最大应力时的气象条件称为控制气象条件。一般情况下，成为控制气象条件的有最低气温、最大风速、 年均气温和最厚覆冰，这4种气象条件并不是在所有的档距范围内都是控制气象条件，而是在某一档距范围内，由其中的一种气象条件起控制作用。
由《架空送电线路设计》第45页查得V气象区的资料如表1-1：
表1-1 第五气象区表
| 气象类型 | 最大风速 | 最低气温 | 年平均气温 | 最大覆冰 | 最高气温 | 内过电压 | 外过电压 | 安装 |
| 温度（） | 10 | -10 | +15 | -5 | 40 | 15 | 15 | -5 |
| 风速(m/s) | 30 | 0 | 0 | 10 | 0 | 15 | 10 | 10 |
| 覆冰厚度mm | 10 | |||||||
（1）导线的最大使用应力及平均应力上限计算
导线的破坏应力。
取导线的设计安全系数为k=2.5，则导线的最大使用应力为:
。
取平均应力上限安全系数k=4，则导线的平均应力上限为：
。
（2）导线的比载计算
自重比载
冰重比载
垂直总比载
无冰风压比载
，其中αF为风速不均匀系数，c为风载
体型系数。
①当v=30m/s时，αF=0.61，c=1.1，则
②当v=15m/s时，αF=0.75，c=1.1，则
③当v=10m/s时，αF=1.0，c=1.1，则
（3）覆冰时的风压比载
覆冰时的风速为vb=10m/s，αF=1.0，c=1.2，则
（4）有冰无风时的综合比载
（5）有冰有风时的综合比载
各气象条件下导线比载的计算值，汇总如下表:1-3所示。
表1-3： 比载汇总表
| 项目 | 自重 γ1（0,0） | 覆冰无风 γ3（10,0） | 无冰综合 γ6（0,10） | 无冰综合γ6（0,15） | 无冰综合 γ6（0,30） | 覆冰综合 γ7（10,10） |
| 数据 | 32.76×10-3 | 60.53×10-3 | 33.10×10-3 | 33.73×10-3 | 41.90×10-3 | 61.28×10-3 |
| 备注 | αf=1.0 | αf=0.75 | αf=0.61 | αf=1.0 |
（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，整理该典型气象区四种可能控制条件的有关气象参数，如下表2-1。
表2-1： 可能控制气象条件有关参数
参数
| 气象 | 最低气温 | 最大风速 | 覆冰有风 | 年均气温 |
| 气温(℃) | -10 | +10 | -5 | +15 |
| 风速(m/s) | 0 | 30 | 10 | 0 |
| 冰厚(mm) | 0 | 0 | 10 | 0 |
表2-2： 比值γ/[σo]计算结果及其排序表
| 气象条件 | 最低气温 | 最大风速 | 年均气温 | 覆冰有风 |
| γ(MPa/m) | 32.76×10-3 | 41.9×10-3 | 32.76×10-3 | 61.28×10-3 |
| [σo](MPa) | 108.82 | 108.82 | 68.015 | 108.82 |
| γ/[σo](1/m) | 0.30×10-3 | 0.39×10-3 | 0.48×10-3 | 0.56×10-3 |
| 排序 | a | b | c | d |
（3）计算有效临界档距，等高差，所以cosβ=1，
利用上式得有效临界档距判别表如下表2-3所示。
表2-3： 有效临界档距判别表
| 气象条件 | a | b | c |
临界档距(m) | lab=404.06 lac=虚数 lad=101.9 | lbc=虚数 lbd=虚数 | Lcd=217.62 |
当0 表2-4： 已知条件及参数 参数控制区间 表2-5： 待求条件和已知参数 为了保证曲线比较准确而又不使计算量过大，档距l的距离一般取为50m，但须包括各有效档距处的值。以控制气象条件为第一状态，待求条件为第二状态，将第一状态与第二状态所对应的数据分别带入状态方程式，整理得： 令 则 上述一元三次方程中，A、B为已知数，且A可正可负，B永远为正值，其应力σc2必有一个正的实数解。运用迭代法求解方程，得出结果如下表3-1所示。 表3-1： LGJ-300/40型导线应力弧垂计算 档距lr(m) (m) （MPa） （MPa） （MPa） （MPa） （MPa） （风强） （风偏） （MPa） (m) （MPa） （MPa） （MPa） (m) （MPa） （MPa） 图3-2：导线应力弧垂曲线图 图示说明，σ1为事故应力，σ2为覆冰有风和覆冰无风应力，σ3为最低气温应力，σ4为最大风应力，σ5为安装应力，σ6为内过电压应力，σ7为年均应力，σ8为外过有风应力，σ9为操作过电压应力, σ10最高气温应力.f1为外过无风时弧垂，f2为最高气温是弧垂。 4绘制导线安装曲线 绘制安装曲线时，以档距为横坐标，弧垂为纵坐标，一般从最高施工气温至最低施工气温每隔10℃绘制一条弧垂曲线。应用状态方程式求解各施工气象（无风、无冰、不同气温）下的安装应力，进而求出相应的弧垂，结果如下表4-1所示。 表4-1： 各种施工气温下的档距弧垂 图4-2 安装曲线 5总结 回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。 实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。 此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。下载本文
1）以各气象条件为待求条件，已知参数如表2-5所示。已知条件 年均气温 覆冰有风 0~217.62 217.62~∞ tm(℃) +15 -5 bm(mm) 0 10 Vm(m/s) 0 10 γm(×10-3) 32.76 61.28 σm(MPa) 68.015 108.824
3绘制应力弧垂曲线 参数待求条件 最高气温 最低气温 年均气温 事故 外过有风 外过无风 t(℃) +40 -10 +15 -10 +15 +15 b(mm) 0 0 0 0 0 0 V(m/s) 0 0 0 0 10 0 γ(×10-3MPa/m) 32.76 32.76 32.76 32.76 33.10 32.76 参数待求条件 安装 覆冰无风 覆冰有风 覆冰有风 最大风速 -5 -5 -5 -5 +10 b(mm) 0 10 10 10 0 V(m/s) 10 0 10 10 30 γ(×10-3MPa/m) 33.10 60.53 61.28 61.28 41.9
档距lr(m)气象条件 最高气温 最低气温 年均气温 事故 安装 内过电压 操作过电压 0（MPa） fv σ0 σ0 σ0 σ0（MPa） σ0 σ0 50 33.96 0.30 99.25 68.02 99.05 92.25 .81 45.74 100 40.72 1.00 96.09 68.02 96.28 .56 65.27 50.04 150 44.05 2.09 87.33 68.02 87.33 81.76 62.65 52.46 200 43.97 3.72 72.66 68.02 72.66 68.88 56.87 49.63 217.62 43.95 4.13 68.23 68.02 71.34 .33 55.03 48.56 250 43.93 5.826 62.28 51.34 62.28 60.13 53.33 47.51 300 43.90 8.39 56.14 49.09 56.14 54.99 51.20 46.18 350 43.88 11.43 52.54 47.70 52.54 51.93 49.87 45.32 400 43.87 14.93 50.30 46.79 50.30 50.01 48.99 44.74 450 43.86 18.90 48.83 46.16 48.83 48.73 48.39 44.33 500 43.85 23.35 47.82 45.71 47.82 47.84 47.95 44.03 550 43.85 28.24 47.08 45.38 47.08 47.19 47.63 43.81 600 43.84 33.62 46.54 45.13 46.54 46.71 47.38 43. 650 43.84 39.46 46.12 44.94 46.12 46.34 47.19 43.50
根据表3-1，绘制导线应力弧垂曲线如图3-2所示。。气象条件 外过有风 覆冰有风 覆冰有风（风偏） 覆冰无风 最大风（强度） 最大风 σ0 fv σ0 σ0 σ0 fv σ0 σ0 50 .52 0.16 96.66 96.66 96.66 0.20 92.78 92.78 100 .74 0. 102.03 102.03 102.03 0.73 91.61 91.61 150 61.66 1.51 104.02 104.02 104.02 1.56 86.28 86.28 200 55.49 2.98 106.72 106.72 106.72 2.78 76.43 76.43 217.62 53.79 3.78 108.82 108.82 108.82 3.45 72.38 72.38 250 51.74 5.00 108.82 108.82 108.82 4.35 69.63 69.63 300 49.52 7.52 108.82 108.82 108.82 6.26 65.38 65.38 350 48.14 10.53 108.82 108.82 108.82 8.52 62.71 62.71 400 47.23 14.02 108.82 108.82 108.82 11.12 60.95 60.95 450 46.61 17.98 108.82 108.82 108.82 14.08 59.76 59.76 500 46.16 22.41 108.82 108.82 108.82 17.38 58.90 58.90 550 45.84 27.30 108.82 108.82 108.82 21.03 58.27 58.27 600 45.59 32.67 108.82 108.82 108.82 25.03 57.80 57.80 650 42.18 41.44 108.82 108.82 108.82 29.38 57.43 57.10
根据表4-1的数据，绘制导线安装曲线如下图4-2所示。档距（m） 50 100 150 200 217.62 250 300 温度（℃） f(m) f(m) f(m) f(m) f(m) f(m) f(m) 40 1.20 1.0 0.93 0.81 0.79 0.81 0.83 30 0.95 0.90 0.85 0.80 0.76 0.79 0.81 20 0.75 0.74 0.73 0.74 0.75 0.77 0.79 10 0.62 0.63 0.65 0.68 0.73 0.75 0.77 0 0.50 0.52 0.54 0.59 0.65 0.71 0.76 -10 0.41 0.43 0.47 0.56 0.57 0.66 0.73 档距（m） 350 400 450 500 550 600 650 温度（℃） f(m) f(m) f(m) f(m) f(m) f(m) f(m) 40 0.93 0.88 0.93 0. 0.90 0.91 0.91 30 0.84 0.86 0.90 0.88 0.90 0.91 0.91 20 0.83 0.84 0.88 0.87 0. 0.90 0.90 10 0.82 0.83 0.86 0.86 0. 0.90 0.90 0 0.80 0.82 0.85 0.85 0.88 0. 0. -10 0.78 0.81 0.84 0.86 0.87 0.88 0.
