架空輸電線路設計教學大綱

架空輸電線路設計教學大綱課程中文名稱：架空輸電線路設計課程英文名稱：OverheadTransmissionLineDesign課程編號：C1298學分：2.5學時：40（其中：講課學時：40實驗學時：0上機學時：0）先修課程：輸電線路力學基礎、土力學與混凝土結構、輸電線路工程測量、高電壓技術適用專業(yè)：電氣工程及其自動化（輸電線路工程方向）課程類型：專業(yè)核心課程/必修使用教材：《架空輸電線路設計》孟遂民，孔偉，唐波，北京：中國電力出版社，2015年第二版開課單位：電氣與新能源學院一、課程性質《架空輸電線路設計》是電氣工程及其自動化專業(yè)（輸電線路工程方向）教學計劃中具有重要意義的專業(yè)課，它建立在輸電線路力學基礎、土力學與混凝土結構、輸電線路工程測量、高電壓技術等課程知識的基礎上，為輸電線路工程其他專業(yè)課程的學習打好堅實的基礎。二、教學目標1、本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求1、畢業(yè)要求2和畢業(yè)要求3；2、本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求1的第1、2、3和4指標分解點，具體為：指標點1.1：能夠將數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識運用到輸電線路復雜工程問題的恰當表述中。指標點1.2：能針對一個輸電線路復雜工程問題建立合適的數(shù)學模型，并利用恰當?shù)倪吔鐥l件求解。指標點1.3：能將工程基礎和專業(yè)知識用于輸電線路工程問題的分析和優(yōu)化。指標點1.4：能將工程和專業(yè)知識用于輸電線路復雜工程問題的設計和改進。3、本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求2的第1、4和5指標分解點，具體為：指標點2.1：能識別和判斷輸電線路復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。指標點2.4：能正確表達輸電線路復雜工程問題的解決方案。指標點2.5：能運用電氣工程及其自動化專業(yè)知識，分析影響輸電線路的因素，證實解決方案的合理性。4、本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求3的第2指標分解點，具體為：指標點3.2：能夠在社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素約束條件下，通過技術經濟評價對設計方案的可行性進行研究。三、教學內容及要求第一章、緒論1.教學內容（1）輸電線路任務及其分類；（2）架空輸電線路的組成及其作用；（3）輸電技術與輸電線路的發(fā)展趨勢（4）架空輸電線路設計的一般內容和步驟。2.重、難點（1）輸電線路的分類；（2）架空輸電線路的組成及其作用。3.考核要點輸電線路的任務、分類，組成及其作用。4.教學方法：理論教學5.作業(yè)安排：（1）輸電線路的任務；（2）架空輸電線路的組成，各部分的作用。第二章、架空輸電線路基本知識1．教學內容：（1）導線、地線的結構及其代號；（2）導線、地線的選擇；（3）絕緣子及其絕緣子串；（4）常用的線路金具；（5）桿塔的種類及其選擇；（6）桿塔基礎；（7）接地裝置；（8）導線的排列與換位。2.重、難點（1）導地線的結構及其代號及其選用；（2）絕緣子片數(shù)和聯(lián)數(shù)（3）導線的排列方式與換位。3.考核要點導地線代號，常用鋼芯鋁絞線的原因，絕緣子片數(shù)，導線的排列方式，換位方法。4.教學方法：理論教學5.作業(yè)安排第三章、設計用氣象條件1．教學內容（1）重現(xiàn)期的概念，氣象條件三要素及其對輸電線路的影響；（2）基本風速的概念，最大設計風速的確定，覆冰厚度的概念及其確定；（3）氣象條件的組合及作用，典型氣象區(qū)。2.重、難點（1）重現(xiàn)期，氣象三要素及其影響；（2）基本風速和最大設計風速，理想覆冰；（3）氣象組合及其作用。3.考核要點（1）重現(xiàn)期，氣象三要素及其影響；（2）基本風速的的規(guī)定，最大設計風速計算；（3）氣象組合及其作用。4.教學方法：理論教學5.作業(yè)安排（1）氣象三要素及其對輸電線路的影響；最大設計風速的計算。第四章、架空線的機械物理特性和比載1．教學內容（1）架空線的機械物理特性；（2）影響安全系數(shù)的因素，安全系數(shù)的確定；（3）架空線比載的概念、種類及其計算。2.重、難點（1）安全系數(shù)的取值；（2）比載的計算方法。3.考核要點安全系數(shù)的取值；比載的計算；比載與氣象組合的對應。4.教學方法：理論教學5.作業(yè)安排（1）機械物理特性參數(shù)的確定；各氣象組合下的比載計算。第五章、均布荷載下架空線的計算1．教學內容（1）架空線的弧垂、應力和線長的概念；（2）懸鏈線形式的架空線的弧垂、應力和線長；（3）斜拋物線形式的架空線的弧垂、應力和線長；（4）平拋物線形式的架空線的弧垂、應力和線長；（5）架空線平均高度和平均應力的概念及其計算公式；（6）均布垂直比載和水平比載共同作用下架空線計算的風偏平面法和投影平面法。2.重、難點弧垂、應力和線長的概念及其計算；三類計算公式的不同導出條件及其應用前提；平均高度和平均應力的概念及其計算；風偏平面的概念。3.考核要點（1）架空線的弧垂、應力和線長；（2）平均高度和平均應力的概念及其計算；（3）風偏平面法。4.教學方法：理論教學5.作業(yè)安排（1）等高懸點檔距架空線的弧垂、應力和線長的計算；（2）不等高懸點檔距架空線的弧垂、應力和線長的計算；斜拋物線公式與平拋物線計算公式的誤差。第六章、氣象條件變化時架空線的計算1．教學內容（1）狀態(tài)方程式的導出原則，斜拋物線形式的狀態(tài)方程式及其解法；（2）臨界檔距的概念以及臨界檔距的計算、控制氣象條件的判定；（3）最大弧垂產生氣象的判定方法；（4）架空線的應力弧垂曲線和安裝曲線及其繪制步驟。2.重、難點狀態(tài)方程式及其解法，臨界檔距的計算、控制氣象條件的判定3.考核要點狀態(tài)方程式，臨界檔距計算，控制氣象條件判定，應力弧垂曲線的繪制方法。4.教學方法：理論講授5.作業(yè)安排臨界檔距計算、控制氣象條件判定、狀態(tài)方程式求解、最大弧垂判定的應用。第七章、均布荷載下架空線計算的進一步研究1．教學內容（1）剛性架空線的計算以及其彎曲應力；（2）架空線的初伸長及其處理方法；（3）架空線施工中的過牽引及其計算；（4）水平檔距、垂直檔距的概念和計算；（5）極大檔距、允許檔距、極限檔距以及3者之間的關系；（6）架空輸電線路的幾種改建形式和改建設計方法。2.重、難點剛性架空線的弧垂和彎曲應力計算，初伸長及其處理，水平檔距、垂直檔距、極大檔距、允許檔距、極限檔距。3.考核要點剛性架空線的弧垂和彎曲應力，初伸長及其處理，水平檔距、垂直檔距、極大檔距、允許檔距、極限檔距。4.教學方法：理論講授5.作業(yè)安排水平檔距、垂直檔距、允許檔距、極限檔距。第八章、非均布荷載下架空線的計算1．教學內容（1）架空線懸掛曲線方程的一般形式；（2）非均布荷載作用下架空線的弧垂、張力和線長的計算；（3）孤立檔的外荷載處理方法，孤立檔架空線的計算；（4）孤立檔的線長系數(shù)，控制條件的判定方法；（5）耐張絕緣子串的水平及垂直投影長度。2.重、難點非均布荷載作用下架空線的弧垂、張力和線長的計算，孤立檔外荷載的處理方法，孤立檔控制條件的確定。3.考核要點非均布荷載作用下架空線的弧垂、張力和線長計算，孤立檔控制條件判定方法。4.教學方法5.作業(yè)安排典型孤立檔架線觀測和竣工應力和弧垂計算。第九章、連續(xù)檔架空線的應力和弧垂1．教學內容（1）連續(xù)檔架空線應力的近似計算（代表檔距法）；（2）連續(xù)檔的精確計算（解析法）；（3）連續(xù)檔滑輪懸掛時的有關計算，掌握平衡錘的啟動溫度；（4）連續(xù)檔地線的應力選配，控制檔距；（5）連續(xù)傾斜檔的觀測弧垂及線長的調整。2.重、難點代表檔距，連續(xù)檔的精確計算，平衡錘的啟動溫度，控制檔距。3.考核要點代表檔距，平衡錘的啟動溫度，控制檔距。4.教學方法：理論講授5.作業(yè)安排代表檔距的應用；連續(xù)檔的精確計算（編寫計算機程序完成）。第十章、架空線的斷線張力和不平衡張力1．教學內容（1）架空線的斷線張力和不平衡張力；（2）單導線斷線張力的求解方法；（3）分裂導線斷線張力的計算特點；（4）不平衡張力產生的原因；（5）地線支持力的計算方法。2.重、難點單導線斷線張力的求解，地線支持力的計算。3.考核要點斷線張力和不平衡張力的概念。4.教學方法：理論講授5.作業(yè)安排單導線斷線張力。第十一章、架空線的振動和防振1．教學內容（1）架空線的振動形式，微風振動產生的機理；（2）柔性架空線振動的基本理論和剛性架空線的特點；（3）微風振動強度的表示方法；（4）能量平衡原理估算振動幅值；（5）影響微風振動的主要因素；（6）防振錘的防振原理和安裝設計方法；（7）阻尼線防振設計原理和方法。2.重、難點微風振動產生的機理，架空線振動的基本理論，防振錘的防振原理和安裝設計。3.考核要點微風振動產生的機理，防振錘的防振原理，防振錘的安裝設計。4.教學方法：理論講授5.作業(yè)安排防振錘的安裝設計。第十二章、路徑選擇和桿塔定位1．教學內容（1）架空輸電線路的路徑選擇方法；（2）導線對地和交叉跨越的有關規(guī)定；（3）弧垂曲線模板及其選用；（4）平斷面圖，桿塔定位；（5）桿塔定位核驗以及不滿足時可采取的措施；（6）桿塔中心位移和施工基面的確定。2.重、難點弧垂曲線模板及其選用，桿塔定位的方法，桿塔定位的核驗。3.考核要點弧垂曲線模板及其選用，桿塔定位的方法，桿塔定位的核驗，桿塔中心位移。4.教學方法：理論講授5.作業(yè)安排第十三章、計算機在輸電線路設計中的應用1．教學內容（1）數(shù)據庫及其在線路設計中應用；（2）3S技術及其在線路設計中應用；（3）輸電線路計算機輔助設計。2.重、難點輸電線路計算機輔助設計。3.考核要點4.教學方法：自學5.作業(yè)安排四、學時分配及對畢業(yè)要求指標點的支撐章節(jié)教學內容支撐的畢業(yè)要求指標點學時分配講課實驗實踐第一章緒論輸電線路的任務、分類，架空輸電線路的組成及其作用；輸電技術與輸電線路的發(fā)展；架空輸電線路設計的一般內容和步驟。3.21.500第二章架空輸電線路基本知識導地線的種類、型號和選擇方法；絕緣子的種類和主要性能指標，絕緣子的選用以及片數(shù)和聯(lián)數(shù)的確定；桿塔的類型及其選用方法；桿塔基礎的種類和特點；接地裝置；導線的排列方式及其特點；導地線的換位原理和換位的實現(xiàn)方式。2.1、3.24.500第三章設計用氣象條件氣象條件三要素對線路的影響；重現(xiàn)期的概念；基本風速的規(guī)定及最大設計風速的確定方法；理想覆冰；氣象條件的組合；典型氣象區(qū)。1.2、1.4200第四章架空線的機械物理特性和比載架空線的彈性系數(shù)、線性溫度膨脹系數(shù)、強度極限；影響安全系數(shù)的因素，不同工況下的安全系數(shù)取值；架空線比載的種類、計算公式的導出。1.3、1.11.500第五章均布荷載下架空線的計算架空線的弧垂、應力和線長的概念，懸鏈線形式的架空線弧垂、應力和線長公式的導出；斜拋物線形式的架空線弧垂、應力和線長計算公式的導出；平拋物線形式計算公式導出的不同條件；平均高度和平均應力的概念和斜拋物線形式的計算公式；均布垂直比載和水平比載共同作用下架空線的計算方法，風偏平面法。1.1、1.2、1.34.500第六章氣象條件變化時架空線的計算架空線狀態(tài)方程式建立的原則，斜拋物線形式的狀態(tài)方程式及其解法；臨界檔距的概念以及計算、控制氣象條件的判定；最大弧垂產生氣象的判定；架空線的應力弧垂曲線和安裝曲線及其繪制步驟。1.2、2.1400第七章均布荷載下架空線計算的進一步研究剛性架空線的計算以及其剛度對弧垂和彎曲應力的影響；架空線的初伸長及其處理方法；架空線施工中的過牽引現(xiàn)象及其計算；水平檔距、垂直檔距的概念和計算公式，極大檔距、允許檔距、極限檔距的概念，3者之間的關系；架空輸電線路的幾種改建形式和改建設計方法1.1、1.3440第八章非均布荷載下架空線的計算架空線懸掛曲線方程的一般形式；相當剪力表示的非均布荷載架空線的弧垂、張力和線長的計算；掌握孤立檔的外荷載處理方法，荷載表示的孤立檔架空線的計算；孤立檔控制條件的判定；耐張串的水平及垂直投影長度。1.2、2.4400第九章連續(xù)檔架空線的應力和弧垂連續(xù)檔架空線應力的近似計算（代表檔距法）；連續(xù)檔的精確計算；連續(xù)檔滑輪懸掛時的有關計算，平衡錘的啟動溫度；連續(xù)檔地線的應力選配，控制檔距；連續(xù)傾斜檔的觀測弧垂及線長的調整。1.1、1.2、1.3400第十章架空線的斷線張力和不平衡張力架空線的斷線張力和不平衡張力概念及用途；單導線斷線張力的求解方法；分裂導線斷線張力的計算特點；不平衡張力產生的原因；地線支持力的計算。1.4200第十一章架空線的振動和防振架空線的振動形式，微風振動產生的機理；柔性架空線振動的基本理論和剛性架空線的特點；微風振動強度的表示方法，能量平衡原理估算振動幅值；影響微風振動的主要因素；防振錘的防振機理和安裝設計，阻尼線防振設計原理和方法。1.1、2.5400第十二章路徑選擇和桿塔定位架空輸電線路的路徑選擇；導線對地和交叉跨越的有關規(guī)定；弧垂曲線模板及其選用；平斷面圖；桿塔定位原則，桿塔定位高度，桿塔定位的方法；桿塔定位核驗內容和方法以及不滿足時可采取的措施；桿塔中心位移和施工基面的確定。1.3、1.4、2.5、3.2400合計4000五、考核方式及成績評定標準1、課程考核方式考核方式為考試?？己藘热莅ㄆ谀┛荚嚒⑵綍r及作業(yè)情況考查、連續(xù)檔精確計算機編程（大作業(yè)）考查。期末考試采用閉卷筆試。2、課程成績評定標準課程成績=平時考核成績×20%+大作業(yè)×10%+期末考試成績×70%。成績的具體構成如下：考核形式分值考核細則平時成績20%平時作業(yè)15主要考核學生對每節(jié)課知識點的復習、理解和掌握程度，計算全部作業(yè)的平均成績再按15%計入總成績。課堂出勤及回答問題5主要考核學生課堂的聽課效果和課后及時復習消化本章知識的能力，結合平時的隨機點名，最后按5%計入課程總成績。計算機編程10%大作業(yè)10主要考核學生對連續(xù)檔精確求解的算法理解、應用計算機語言編程以及對計算結果進行分析的能力。按10%計入課程總成績。期末考試70%期末考試卷面成績70全面考核學生對架空輸電線路設計知識的掌握和綜合運用能力，試卷內容要覆蓋需要支撐的指標點，題目類型可以是判斷題、選擇題、填