电力常识.docx

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电力常识

阻抗

交流电通过具有电阻、电感、电容的电路时，由于电阻、电感、电容都具有阻碍电流流通的作用，我们把它们的总的效果称为阻抗。

阻抗在数值上等于具有R、L、C元件的交流电路总电压与通过该电路总电流之比。

即：

式中：

Z—阻抗（欧姆）；

U—交流电路总电压的有效值（伏）；

I—交流电路总电流有效值（安）。

       在交流电路中，阻抗包含电阻R、电抗X两部分，电抗X在数值上等于感抗与容抗的差值，即：

，电阻、电抗和阻抗的关系为：

根据上述公式，Z、R、X在数值上可以构成一个三角形，如图1-4所示，我们称为阻抗三角形。

图中角为阻抗角。

有功功率

交流电路中，电阻所消耗的功率叫有功功率，用字母P来表示，计算单位用瓦（W）表示：

单相：

式中：

P—有功功率（W）；

          U—相电压（伏）；

           I—相电流（安）；

           cos—功率因数。

三相：

P=UIcos

式中：

P—有功功率（W）；

          U—线电压（伏）；

           I—线电流（安）；

           cos—功率因数。

功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡，电阻炉等电阻性质的负荷，其功率因数为1；一般具有电感性质的负载，其功率因数小于1；电容性质的负载，功率因数大于1；功率因数反应了做有用功的电力在总电力所占的比率。

有功功率

交流电路中，电阻所消耗的功率叫有功功率，用字母P来表示，计算单位用瓦（W）表示：

单相：

式中：

P—有功功率（W）；

          U—相电压（伏）；

           I—相电流（安）；

           cos—功率因数。

三相：

P=UIcos

式中：

P—有功功率（W）；

          U—线电压（伏）；

           I—线电流（安）；

           cos—功率因数。

功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡，电阻炉等电阻性质的负荷，其功率因数为1；一般具有电感性质的负载，其功率因数小于1；电容性质的负载，功率因数大于1；功率因数反应了做有用功的电力在总电力所占的比率。

无功功率

在交流电路中，电感（电容）是不消耗功率的，它只是与电源之间进行能量交换，而并没有真正消耗能量，我们把与电源交换能量的功率叫无功功率，用符号Q表示，计算单位用乏（var）表示。

单相：

Q=UIsin

式中：

Q—无功功率（var）；

           U—相电压（伏）；

           I—相电流（安）。

三相：

Q=UIsin

式中：

Q—无功功率（var）；

           U—线电压（伏）；

           I—线电流（安）。

视在功率：

视在功率是指电路中电压与电流的乘积，用符号S表示，计算单位：

伏安（vA）、千伏安（KvA）。

变压器的容量是用视在功率表示。

单相：

S=UI

式中：

S—容量（伏安）

U—相电压（伏）；

           I—相电流（安）。

三相：

S=UI

式中：

S—容量（伏安）

U—线电压（伏）；

           I—线电流（安）。

视在功率与有功功率、无功功率的关系为：

                                或

功率三角形为图1-5所示。

其中：

S是三角形的斜边、P和Q是三角形两个直角边。

送电线路的主要设备：

送电线路是用绝缘子以及相应金具将导线及架空地线悬空架设在杆塔上，连接发电厂和变电站，以实现输送电能为目的的电力设施。

主要由导线、架空地线、绝缘子、金具、杆塔、基础、接地装置等组成。

导线：

其功能主要是输送电能。

线路导线应具有良好的导电性能，足够的机械强度，耐振动疲劳和抵抗空气中化学杂质腐蚀的能力。

线路导线目前常采用钢芯铝绞线或钢芯铝合金绞线。

为了提高线路的输送能力，减少电晕、降低对无线电通信的干扰，常采用每相两根或四根导线组成的分裂导线型式。

架空地线：

主要作用是防雷。

由于架空地线对导线的屏蔽，及导线、架空地线间的藕合作用，从而可以减少雷电直接击于导线的机会。

当雷击杆塔时，雷电流可以通过架空地线分流一部分，从而降低塔顶电位，提高耐雷水平。

架空地线常采用镀锌钢绞线。

目前常采用钢芯铝绞线，铝包钢绞线等良导体，可以降低不对称短路时的工频过电压，减少潜供电流。

兼有通信功能的采用光缆复合架空地线。

绝缘子：

是将导线绝缘地固定和悬吊在杆塔上的物件。

送电线路常用绝缘子有：

盘形瓷质绝缘子、盘形玻璃绝缘子、棒形悬式复合绝缘子。

（1）盘形瓷质绝缘子：

国产瓷质绝缘子，存在劣化率很高，需检测零值，维护工作量大。

遇到雷击及污闪容易发生掉串事故，目前已逐步被淘汰。

（2）盘形玻璃绝缘子：

具有零值自爆，但自爆率很低（一般为万分之几）。

维护不需检测，钢化玻璃件万一发生自爆后其残留机械强度仍达破坏拉力的80%以上，仍能确保线路的安全运行。

遇到雷击及污闪不会发生掉串事故。

在Ⅰ、Ⅱ级污区已普遍使用。

（3）棒形悬式复合绝缘子：

具有防污闪性能好、重量轻、机械强度高、少维护等优点，在Ⅲ级及以上污区已普遍使用。

金具

送电线路金具，按其主要性能和用途可分为：

线夹类、连接金具类、接续金具类、防护金具类、拉线金具类。

（1）线夹类：

悬式线夹：

用于将导线固定在直线杆塔的悬垂绝缘子串上，或将架空地线悬挂在直线杆塔的架空地线支架上。

耐张线夹：

是用来将导线或架空地线固定在耐张绝缘子串上，起锚固作用。

耐张线夹有三大类，即：

螺栓式耐张线夹；压缩型耐张线夹；楔型线夹。

螺栓式耐张线夹：

是借U型螺丝的垂直压力与线夹的波浪形线槽所产生的摩擦效应来固定导线。

压缩型耐张线夹：

它是由铝管与钢锚组成。

钢锚用来接续和锚固钢芯铝绞线的钢芯、然后套上铝管本体，以压力使金属产生塑性变形，从而使线夹与导线结合为一整体，采用液压时，应用相应规格的钢模以液压机进行压缩。

采用爆压时，可采用一次爆压或二次爆压的方式，将线夹和导线（架空地线）压成一个整体。

楔型线夹：

用来安装钢绞线，紧固架空地线及拉线杆塔的拉线。

它利用楔的劈力作用，使钢绞线锁紧在线夹内。

（2）连接金具类：

连接金具是用来将绝缘子串与杆塔之间，线夹与绝缘子串之间，架空地线线夹与杆塔之间进行连接的金具。

常用的连接金具有：

球头挂环、碗头挂板、U型挂环、直角挂板等。

（3）接续金具类：

用于导线的接续及架空地线的接续，耐张杆塔跳线的接续。

定型的接续金具有：

钳压接续金具、液压接续金具、螺栓接续金具、爆压接续金具。

（4）防护金具类：

用于防护导线，架空地线振动的防震锤、护线条、阻尼线；用于抑制次档距振动的间隔棒；用于防护绝缘子串产生电晕的屏蔽环及均压环等。

（5）拉线金具类：

用于调整和稳固杆塔拉线的金具有：

可调式UT型线夹；钢线卡子、及双拉线联板等。

杆塔：

杆塔是支承架空线路导线和架空地线，并使导线与导线之间，导线和架空地线之间，导线与杆塔之间，以及导线对大地和交叉跨越物之间有足够的安全距离。

常规杆塔型号表示方法：

（1）按杆塔用途分类代号含义：

Z——直线杆塔

D——终端杆塔

ZJ——直线转角杆塔

F——分支杆塔

N——耐张杆塔

K——跨越杆塔

J——转角杆塔

H——换位杆塔

（2）按杆塔外形或导线布置型式代号含义：

S——上字型

SZ——正伞型

C——叉骨型（鸟骨型）

SD——倒伞型

M——猫头型

T——田字型

V——V字型

W——王字型

J——三角型

A——A字型

G——干字型

Me——门型

Y——羊角型

Gu——鼓型

B——酒杯型

（3）杆塔材料和结构代号含义：

G——钢筋混凝土电杆

T——自立式铁塔

X——拉线式铁塔

（4）分级代号含义

同一种杆塔型式按荷重不同进行分级，其分级代号用角注1、2、3……表示。

（5）高度代号含义

杆塔高度是指横担对地面的距离（m），称为呼称高，一般用数字表示。

（6）铁塔型号表示方法

铁塔型号由字母及数字共六个部分组成：

220

Z

B

T

33

1

种类代号

分级

高度（m）

型式代号

用途代号

电压等级（kV）

上例中表示，该塔为220kV直线酒杯型自立铁塔，第一级呼称高33m。

（7）钢筋混凝土杆型号表示方法

钢筋混凝土电杆型号与铁塔型号的表示方法基本相同，通常不写出线路电压等级的代号。

例：

NMeG2—21，表示无拉线耐张门型钢筋混凝土电杆，第二级呼称高为21m。

基础：

基础的作用主要是稳定杆塔，能承受杆塔、导线、架空地线的各种荷载所产生的上拔力、下压力和倾覆力矩。

电杆及拉线宜采用预制装配式基础。

铁塔宜采用现浇钢筋混凝土基础或混凝土基础。

有条件时，应优先采用原状基础。

包括有：

岩石基础、机扩桩基础、掏挖（半掏挖）基础、爆扩桩基础和钻孔桩基础等。

接地装置：

主要由连接架空地线的接地引下线及埋入杆塔地里的接地体（极）所组成。

接地装置的主要作用是，能迅速将雷电流在大地中扩散泄导，以保持线路有一定的耐雷水平。

杆塔接地电阻值愈小，其耐雷水平就愈高。

送电线路专业术语

1．档距：

相邻两基杆塔之间的水平直线距离，称为档距，一般用L表示。

2．弧垂：

对于水平架设的线路来说，导线相邻两个悬挂点之间的水平连线与导线最低点的垂直距离，称为弧垂或弛度。

用f表示。

3．限距：

导线对地面或对被跨越设施的最小距离。

一般指导线最低点到地面的最小允许距离，常用h表示。

4．水平档距：

相邻两档距之和的一半，称为水平档距，常用表示，即。

5．垂直档距：

相邻两档距间导线最低点之间的水平距离，称为垂直档距，常用表示，如图2-1所示。

图2-1 档距、限距、弛度等示意图

6．代表档距：

一个耐张段里，除弧立档外，往往有多个档距。

由于导线跨越的地形、地物不同，各档距的大小不相等，导线的悬挂点标高也不一样，各档距的导线受力情况也不同。

而导线的应力和弧垂跟档距的关系非常密切，档距变化，导线的应力和弧垂也变化，如果每个档距一个一个计算，会给导线力学计算带来困难。

但一个耐张段里同一相导线，在施工时是一道收紧起来的，因此，导线的水平拉力在整个耐张段里是相等的，即各档距弧垂最低点的导线应力是相等的。

我们把大小不等的一个多档距的耐张段，用一个等效的假想档距来代替它，这个能够表达整个耐张力学规律的假想档距，称之为代表档距或称为规律档距，用LO表示。

导线悬挂点等高情况：

导线悬挂点不等高情况：

                         式中：

LO—规律档距（米）

Ln—各档档距（米）

Qn—悬挂点高差角（度）

7．杆塔高度：

杆塔最高点至地面的垂直距离，称为杆塔高度。

用H1表示。

8．杆塔呼称高度：

杆塔最下层横担至地面的垂直距离称为杆塔呼称高度，简称呼称高，用H2表示。

9．悬挂点高度：

导线悬挂点至地面的垂直距离，称为导线悬挂点高度，用H3表示。

10．线间距离：

两相导线之间的水平距离，称为线间距离，用D表示。

11．根开：

两电杆根部或塔脚之间的水平距离，称为根开。

用A表示。

12．架空地线保护角：

架空地线和边导线的外侧连线与架空地线铅垂线之间的夹角，称为架空地线保护角。

用表示。

13．杆塔埋深：

电杆（塔基）埋入土壤中的深度称为杆塔埋深。

用h0表示，如图2-2所示。

图2-2  杆塔高度、线间距离、根开、避雷线保护角等示意图

14．跳线：

连接承力杆塔（耐张、转角和终端杆塔）两侧导线的引线，称为跳线，也称引流线或弓子线。

15．导线的初伸长：

当导线初次受到外加拉力而引起的永久性变形（延着导线轴线伸长），称为导线初伸长。

16．分裂导线：

一相导线由多根（有2根、3根、4根）组成型式，称为分裂导线。

它相当于加粗了导线的“等效直径”，改善导线附近的电场强度，减少电晕损失，降低了对无线电的干扰，及提高送电线路的输送能力。

17．导线换位：

送电线路的导线排列方式，除正三角形排列外，三根导线的线间距离是不相等。

而导线的电抗取决于线间距离及导线半径，因此，导线如不进行换位，三相阻抗是不平衡的，线路愈长，这种不平衡愈严重。

因而，会产生不平衡电压和电流，对发电机的运行及无线电通信产生不良的影响。

送电线路设计规程规定“在中性点直接接地的电力网中，长度超过100km的送电线路均应换位”。

一般在换位塔进行导线换位。

18．导（地）线振动：

在线路档距中，当架空线受到垂直于线路方向的风力作用时，就会在其背风面形成按一定频率上下交替的稳定涡流（如图2-3示），在涡流升力分量的作用下，使架空线在其垂直面内产生周期性振荡，称为架空线振动。

当涡流的频率恰好与架空线的自振频率相同时，将会形成架空线的稳定振动波，这种稳定的振动波将在架空线内部产生交变应力，长期作用会造成架空线的损伤。

最严重的地方是架空线线夹出口处。

架空线振动时的最高点（如图2-4中1点）叫做波峰，当导线邻近的另外的一点停留在原有位置（如2点）时，便形成了所谓的波节。

两个相邻波节之间的距离叫做振动的半波长。

两个相邻的半波则称为振动全波长。

两个波峰之间的垂直距离称为波幅（振幅）。

因风力作用而引起的周期性振荡，一般每秒几到几十个周波。

振幅一般不超过几个厘米的“静止波”。

均匀的风速和风向是引起架空线振动的基本因素，其振动的频率，波长和振幅还与架空线的档距长度，年平均运行应力及架空线的材料、直径和张力等因素有关。

架空线的防振措施，主要是安装防振锤，护条线、阻尼线等，用其来吸收振动能量。

以达到减轻架空线振动的效果。

防振锤的安装位置最好在“波峰”点处，使其上下甩动幅度最大，从而起到消耗最大振动能量的作用。

其公式如下示：

式中：

S—防震锤安装距离（线夹中心线至防震锤夹板中心线距离）

 —振动的最小半波长

     —振动的最大半波长

绝缘子机电及外绝缘特性术语

1．工频干放电电压：

是指沿干燥而清洁的绝缘子表面发生火花放电时的最小工频电压。

工频干放电电压是在标准大气条件下（温度+20℃、气压760毫米水银柱、湿度为11克/米3）定义出来的，当不是标准大气条件时应进行换算。

干放电电压与绝缘子的形状和大气条件关系较小，而主要决定于放电距离（是指两电极之间绕过裙边的最小距离）。

2．工频湿放电电压：

是指绝缘子受雨量为3毫米/分钟，水电阻率为9500～10500Ω•m，水温为20℃的均匀的与水平面成45°角的雨水作用下，沿绝缘子表面引起火花放电的最小工频电压。

绝缘子的工频湿放电电压与绝缘子的形状，绝缘子的放电距离，下雨时间等有关。

3．工频击穿电压：

是指引起绝缘子两极间本体绝缘击穿的最小工频电压。

一般击穿电压为干放电电压1.2～1.5倍。

绝缘子的击穿电压与其电介质的质量好坏，电介质薄厚及电极形状有关。

4．冲击放电电压：

指绝缘子的U50%放电电压。

它与绝缘子的放电距离、轮缘、裙边、空气密度及湿度等有关。

但由于冲击电压作用时间很短，绝缘子的冲击干放电和湿放电电压相差不多，因此，冲击放电电压只有干放电电压而无湿放电电压。

5．一小时机电负荷：

即对绝缘子施加75%额定机械破坏负荷，同时施加50%的工频击穿电压，此条件下保持一小时，绝缘子不丧失其机械及电气性能。

6．有机复合绝缘子的额定机械负荷：

对有机复合绝缘子平稳地施加某一机械负荷值耐受1分钟，然后在30～90秒时间内将负荷升到100%额定机械负荷耐受1分钟。

此时有机复合绝缘子不应发生抽芯、端部附件的伞套裂纹、伞套与附件分离现象。

7．污闪：

指绝缘子的电瓷（玻璃）表面沉积了带有导电物质的污秽层，当遇到雾、露和毛毛雨等潮湿气候条件时，污秽层受潮，表面电导增大，泄漏电流增加，产生局部放电，在工频电压作用下，这种局部放电发展成为电弧闪络。

这种现象称为绝缘子污闪。

8．泄漏距离：

指绝缘子承受正常运行工频电压的二电极间沿绝缘件处表面轮廓的最短距离。

如图2-5示的A～B之间虚线所示的距离。

图2-5  绝缘子泄漏距离意义

泄漏距离是绝缘子重要特征之一。

在一定的合理的伞棱条件下，绝缘子的污秽闪络电压，随泄漏距离的增加而直线上升。

9．泄漏比距：

指单位电压（每千伏）在绝缘子表面上的泄漏距离。

即绝缘子外绝缘的泄漏距离对系统最高工作电压有效值之比。

泄漏比距是表示绝缘子抗污闪能力的重要技术指标。

10．等值附盐密度：

以绝缘子表面上每平方厘米的面积上有多少毫克Nacl（氯化纳）来等值绝缘子表面上导电物质的含量。

是目前划分污区等级的重要技术指标。

单位：

（mg/cm2）。

11．绝缘子表面积：

指绝缘子绝缘件外露表面积。

是计算绝缘子等值附盐密度一个重要定量参数。

线路带电作业术语：

1．地电位作业：

地电位作业是指作业人员站在大地或杆塔上用绝缘工具（指绝缘操作杆、检测杆、吊杆、拉杆、绝缘绳等）对带电体进行的作业。

2．等电位作业：

等电位作业是指作业人员通过绝缘物（包括绝缘子和绝缘工具）对大地绝缘后进入高压电场，人体与带电体保持相等电位的作业。

3．电场：

在电荷（带电体）的周围空间存在着一种特殊形式的物质，它对放在其中的任何电荷（带电体）均表现为力的作用。

这种特殊形式的物质，就称之为电场。

4．电场强度：

在电场中某一位置上受到的作用力F与电荷的比值，称之为某点的电场强度。

法定单位：

伏（特）每米（v/m）

                   即：

                  式中：

E—电场强度（牛顿/库仑）

                              F—电场力（牛顿）

                              —试验电荷的电量（库仑）

5．静电感应：

一个不带电的物体，如果移近带电的物体（但没有接触），在不带电的物体上接近带电体的一面产生与带电体异性的电荷；而在另一面产生同性的电荷，这种现象叫静电感应。

如杆塔上的带电作业人员，由于穿用绝缘胶底鞋，使人体与接地体具有一定的绝缘，人体上就会产生一定的静电感应电压。

作业人员离带电体愈近，感觉愈强烈。

防静电感应措施是穿静电防护服及导电鞋。

6．组合间隙：

作业人员由绝缘子串或绝缘梯进入电场过程中，人对接地体的空间距离（S1）和人对带电体的空间距离（S2）之和称为组合间隙（S）。

如图2-6所示。

图2-6  组合间隙

即：

组合间隙S=S1+S2

式中：

S—组合间隙（米）

          S1—人体对接地体间隙（米）

          S2—人体对带电体间隙（米）

7．绝缘电阻：

电介质在直流电压作用下，内部通过稳定的泄漏电流，此时电压值与电流值的比值，称为该电介质的绝缘电阻。

绝缘电阻由体积电阻和表面电阻两部分并联构成。

体积电阻是对通过绝缘体内部的电流而言的电阻；表面电阻是对沿绝缘体表面流过的电流而言的电阻。

如平常使用绝缘摇表，摇测绝缘工具的绝缘电阻就是表面电阻值。

8．介质损耗：

在交流电压作用下，绝缘体要消耗一定的电能而发热。

单位时间内所消耗的电能，称为介质损耗。

介质损耗的大小用来表示，大表示功率损耗大，发热量也大，即介质的质量差。

9．绝缘强度：

表明绝缘材料击穿电压大小的数值叫绝缘强度，也叫击穿强度。

单位以Kv/mm表示。

如在预防性试验中，规定对带电绝缘工具做1min工频耐压试验，就是检验绝缘工具能否在规定时间内耐受一定的工频电压，以判断其绝缘性能。

10．泄漏电流：

绝缘介质在施加电压的情况下，总有一定的电流流过，这种微小的电流称之为绝缘介质的泄漏电流。

泄漏电流在介质中分二个途径，一是沿表面流过的称表面泄漏电流；二是沿介质内部流过的称体积泄漏电流。

二者之和为介质的总泄漏电流。

11．绝缘工具的有效绝缘长度：

是指绝缘工具的全长减掉握手部分及金属部分的长度。

12．绝缘材料的密度：

表示在相同强度，相同体积的条件下，某种材料与水质量之比叫密度，单位为：

g/cm3。

带电作业使用的绝缘材料，要求有较小的密度。

13．绝缘材料的吸水性：

表示材料放在温度为20±5℃的蒸馏水中，经若干时间（一般为24小时）后材料质量增加的百分数。

带电作业使用的绝缘材料，吸水性越低越好。

有关力学的基本知识

1．力及力的三要素

力是物体间的相互作用。

力的大小、方向和作用点称为力的三要素。

在法定计量单位中：

重量的单位是：

克（g）、千克（kg）

                                  力的单位是：

牛（N）、千牛（KN）

重量与重力的换算：

1千克力=9.8牛（吨）

2．力偶、力臂和力矩

力偶：

大小相等、方向相反，作用线不在一条直线上的平行力称为力偶。

力臂：

力偶中两个力之间的垂直距离h称为力偶臂（力臂）。

力矩：

力偶中力F和力臂h的乘积称为力矩。

           M=F•h      法定计量单位：

牛（吨）•米，（N•m）

3．力的平行四边形法则

作用在物体同一点上的两个力的合力，其大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示，其力也作用在该点上，叫力的平行四边形法则。

如图3-1所示。

图3-1   力的平行四边形

求合力的方法

（1）作图法

a.按一定的线段比例表示力的大小，如1厘米代表10牛顿。

b.量两个力之间的夹角。

c.以两个力为邻边作平行四边形。

d. 四边形对角线的长度，按线段比例算出合力的大小。

（2）计算法

利用公式：

式中：

F—合力

 —两个分力的大小

 —两个分力之间的夹角

4．应力、破坏应力、容许应力

应力：

对物体进行拉伸或压缩而作用在物体内部，单位截面积上的力称为应力。

式中：

—应力（牛/平方毫米）（N/mm2）

           F—拉力或压力（牛）（N）

           S—物体截面积（平方毫米）（mm2）

破坏应力：

物体受力即刻要发生断裂或变形时的应力叫破坏应力或叫极限应力。

容许应力：

物体的破坏应力除以一个大于1的安全系数，作为该物体工作时所能承担的最大应力，称为容许应力。

5．效率：

由于能量在转换或传递过程中，不可避免地产生各种损耗，即输出功率P2总是小于输入功率P1。

为了衡量能量在传递过程中损耗的程度，把输出功率P2和输入功率P1之比叫做效率，用百分数表示：

即：

6．振动系数（动荷系数），不平衡系数

振动系数：

考虑起吊牵引过程中，遇有突然起动或停止的情况，均使到起重索具所承受的静负荷增大。

在选择索具时，在安全系数中要乘以一个系数，这个系数称为振动系数。

不平衡系数：

考虑起吊牵引过程中，各部索具受力不均衡的情况，在选择索具时，在安全系数中要乘以一个系数，这个系数称为不平衡系数。

7．钢丝绳容许拉力计算

式中：

F为钢丝绳的容许拉力（N）

            为钢丝绳的破断拉力（N）

            为钢丝绳的安全系数

            为钢丝绳的负荷系数，据起重方式及设备不同而决定

 为振动系数

 为不平衡系数

一般起重牵引可取=1.2

表1   钢丝绳K值表

工作方式 

通过滑轮组绞磨立杆塔或紧线 3.5 1.1

直接用绞磨立杆塔或紧线 4 1.2

通过滑轮组用机动立杆塔或紧线 4 1.2

直接用机动立杆塔或紧线 4 1.4

制动绳 4 1.2

幌绳 3 

千斤套 8～10 1.2

架空索道起重的