35kv建寧-西橋架空線路設(shè)計 電氣工程及其自動化專業(yè)

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1、目錄 1 緒論 3 1.1此次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù) 3 1.2這次畢業(yè)設(shè)計的目的和意義 4 2畢設(shè)說明書 5 2.1 導(dǎo)地應(yīng)力弧垂計算 5 2.1.1導(dǎo)線應(yīng)力弧垂曲線設(shè)計用氣象條件 5 2.1.1.2 設(shè)計用氣象情況的組合 6 2.1.1.3 典型氣象區(qū) 6 2.1.1.4導(dǎo)線的相關(guān)計算參數(shù)。 7 2.1.1.5 相關(guān)導(dǎo)線的比載計算結(jié)果 7 表2.3 相關(guān)比載計算 7 2.1.1.7 列表 9 表2.5 控制氣象條件 9 2.1.1.8計算臨界檔距 9 C 179.07 202.23 10 D C B A 10 表

2、2.6 控制條件的各種參數(shù) 10 2.1.1.9 導(dǎo)線的應(yīng)力、弧垂計算 11 2.1.2.1 作出導(dǎo)線的應(yīng)力和弧垂曲線 11 2.2 桿塔的型號的確定 11 2.2.1 確定的方法 11 2.2.2 選擇的型號 11 2.3 絕緣子以及金具的選用 12 2.3.1 絕緣子的選用 12 2.3.1.1 地區(qū)的污穢等級 12 2.3.1.2 最終選用的絕緣子串型號 12 2.3.1.4 確定所選的絕緣子串聯(lián)數(shù) 13 I 由架空輸電線所能承受的最大綜合荷載確定： 13 T —— 懸式絕緣子在一個小時內(nèi)能承受的機電荷載； 13 II 通過架空導(dǎo)線在斷相情況下計算得出： 13

3、 2.3.2 絕緣子和金具的選擇 13 2.3.2.1 金具的種類和作用 13 2.3.2.2 選擇的金具類型和數(shù)目 14 表2.8 直線桿絕緣子及金具 14 (2) 耐張桿絕緣子及金具表 14 表2.9 耐張桿絕緣子及金具 15 (3) 直線桿避雷線金具表 15 表2.10 直線桿避雷線金具 15 (4) 耐張桿避雷線金具表 15 表2.11 耐張桿避雷線金具 16 2.4 桿塔排桿定位設(shè)計 16 2.4.1 確定架空線路的路徑方向 16 2.4.2 桿塔定位的方針 17 2.4.3 導(dǎo)線最大弧垂所在的氣象條件 17 2.4.4 桿塔定位與最大弧垂的

4、相關(guān)性 17 2.4.6 制作最大弧垂的模板 18 2.4.7 拿最大弧垂模板排定桿塔位置的過程 18 2.4.8 定位結(jié)果 18 表2.13 桿塔確定的結(jié)果 18 表2.14 桿塔的檔距數(shù)據(jù) 19 2.5 塔頭尺寸的校核 20 2.5.1 直線桿桿頭尺寸檢驗 20 （1）計算風(fēng)偏角 20 (2) 做間隙圓對風(fēng)偏角進行檢驗，經(jīng)校驗，符合安全要求。 20 2.5.2 單回線路兩相導(dǎo)線水平排列線間距校驗 20 2.5.3 架空輸電線路三角形排列時的等效水平間距 20 2.6.1 荷載的形式和可能的組合結(jié)果 21 2.6.1.1 正常運行情況 21 2.6.1.2

5、 斷相情況 21 2.6.2 耐張轉(zhuǎn)角桿塔正常運行情況：（最大風(fēng)、無冰） 22 （3）縱向荷載 22 2.6.3在同一檔距內(nèi)斷兩相導(dǎo)線 22 2.7 直線桿的強度校驗 23 2.8 基礎(chǔ)的設(shè)計運算 24 2.9 導(dǎo)線、避雷線的防振計算 28 2.9.4 導(dǎo)線振動的最長半波長及最短半波長的確定 29 2.10 本章小結(jié) 30 表3.11 導(dǎo)線應(yīng)力計算結(jié)果 39 表3.12 導(dǎo)線弧垂值 40 3.2 絕緣子和金具的確定 41 3.2.1 絕緣子類型的確定（見說明書） 41 3.2.2 金具的選擇（見說明書） 41 3.2.3 絕緣子串片數(shù)的選擇 41

6、 1)按工頻電壓泄漏比距 41 2) 按污閃電壓選擇 41 3.2.4 懸式絕緣子串?dāng)?shù)的數(shù)目選擇 41 (1) 導(dǎo)線最大綜合荷載計算 41 (2) 斷相情況下計算 41 3.2.5 耐張絕緣子串的數(shù)目選擇 41 3.3 室內(nèi)定位 42 3.3.1 排桿定位的要求(見說明書) 42 3.3.2 具體排桿定位 42 3.3.2.1 判斷導(dǎo)線的最大弧垂出現(xiàn)的氣象情況 42 3.3.2.2 確定最大弧垂 42 3.3.2.4 最大弧垂模板的制作 42 表3.13 弧垂模板數(shù)據(jù) 43 3.3.2.5 桿塔定位 43 3.4桿塔頭部尺寸校驗 44 1） 絕緣子串的風(fēng)荷

7、載 45 2） 三種情況下導(dǎo)線風(fēng)荷載為 45 3） 導(dǎo)線重力荷載 45 4） 金具重力 46 5） 風(fēng)偏角 46 6）做間隙圓對風(fēng)偏角進行校驗 46 3.4.3 上下導(dǎo)線等效水平線間長度檢驗 47 3.4.4 上下導(dǎo)線垂直線間長度檢驗 47 3.4.5 上下導(dǎo)水平距離偏移檢驗 47 3.5耐張桿塔荷載計算 48 3.5.1耐張桿件正常運行情況： 48 (1) 垂直方向荷載 48 (2) 水平方向荷載 48 （3）縱向荷載 48 3.5.2 在同一檔內(nèi)斷兩相導(dǎo)線，避雷線未斷情況； 48 （1）垂直荷載 48 （2）水平荷載 49 （3） 縱向荷載 49

8、 3.6 35kv直線桿強度校驗 50 3.7 桿塔基礎(chǔ)的設(shè)計 52 3.7.1 計算上拔力T和下壓N 52 3.7.2 上拔穩(wěn)定性計算： 52 3.7.3 下壓時基礎(chǔ)計算 53 3.8 導(dǎo)線的防振設(shè)計分析 53 3.8.1 根據(jù)導(dǎo)線型號、直徑選用防振錘(見說明書) 54 3.8.2 確定防振錘的數(shù)量(見說明書) 54 3.8.3 防振錘的安裝距離s的計算 54 4 結(jié) 論 56 1 緒論 1.1此次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù) 對于架空輸電線路的設(shè)計而言，其整個完成計劃需要我們結(jié)合已經(jīng)學(xué)習(xí)掌握的專業(yè)知識加上搜集整理一些課外閱讀資料，最終整合成一篇完整的畢業(yè)設(shè)計，所

9、以經(jīng)過前幾周的準(zhǔn)備后，我大致列出以下一些需要完成的步驟： （1）根據(jù)老師給出的選題去查找相關(guān)資料，比如導(dǎo)線的截面，直徑等信息，選擇好需要的設(shè)計氣象條件，結(jié)合應(yīng)力弧垂計算公式，計算出需要的結(jié)果，并繪制出導(dǎo)線的應(yīng)力弧垂曲線。 （2）選擇避雷線，與之匹配的絕緣子和金具，并完成絕緣配合的校驗，確定出絕緣間隙，保證導(dǎo)線間以及導(dǎo)線和避雷線間的安全距離。 ⑶根據(jù)線路的實際情況來選擇桿塔的類型，結(jié)合自身所在的電壓等級選擇合適的直線桿和耐張桿件。 ⑷根據(jù)上面求出的應(yīng)力弧垂曲線，就算出K值，繪制出弧垂模板，進行初步勘測和室內(nèi)定位，最終根據(jù)弧垂模板與地面相切的方法定出所有桿件的具體位置，并校驗排桿定位是否在

10、允許的誤差范圍之內(nèi)。 （5）對所選桿件的荷載進行計算，包括水平方向，垂直方向的荷載，并繪制出桿塔的荷載圖。 ⑹進行桿塔的強度校驗，校驗水泥桿的正截面承受荷載能力，以及其軸心受壓時的承載能力。 ⑺我們進行基礎(chǔ)的設(shè)計，考慮到桿塔基礎(chǔ)的上拔，下壓和抗傾覆計算，并完成校驗。 ⑻最后，我們進行導(dǎo)線和避雷線的防震設(shè)計，根據(jù)導(dǎo)線的類型選擇合適的防振錘，確定防振錘的數(shù)目，計算出防振錘的安裝距離和安裝位置。 1.2這次畢業(yè)設(shè)計的目的和意義 在整個電力系統(tǒng)中，我們需要綜合考慮經(jīng)濟和技術(shù)成本，因此盡量把發(fā)電廠建設(shè)在離城市負(fù)荷中心比較近的地區(qū)，可是，隨著城市建設(shè)的綠化和環(huán)境要求越來越高，這樣的設(shè)計已經(jīng)

11、不再符合新時期國家電網(wǎng)的建設(shè)要求。所以，對于中間階段的架空輸電線路的設(shè)計就顯得非常重要。 因為輸送電能比輸送燃料要經(jīng)濟也環(huán)保，所以如何在架空線路的設(shè)計過程中解決地理位置上的選取和最終成本的控制都非常有必要，而這次的畢業(yè)設(shè)計的意義就在于： （1）通過此次畢業(yè)設(shè)計我們能夠充分了解整個架空輸電線路設(shè)計運行的流程，對以后在工作崗位上有所幫助。 （2）通過這次設(shè)計我閱讀了大量的課外專業(yè)的知識，一方面開闊了我的視野，另一方面也讓我對于本專業(yè)的相關(guān)知識技能有了很大的提升，比如計算機的word功能熟練掌握，繪圖的CAD技能也學(xué)會了。 （3）在整個畢業(yè)設(shè)計的過程，養(yǎng)成了遇事沉著冷靜處理的能力，與

12、老師的溝通交流學(xué)習(xí)過程中，學(xué)會了許多技巧，也汲取了一些正能量，教我學(xué)會在遇到挫折的時候能一直堅持下去。同時我的思維邏輯和問題分析能力也得到大幅度提升，獨立思考和獨立解決問題的能力也掌握了。 畢業(yè)設(shè)計既是我們在大學(xué)生涯的最后一次作業(yè)，也是我們走向社會交上的第一份答卷，所以全力以赴，不負(fù)自己。 2畢設(shè)說明書 2.1 導(dǎo)地應(yīng)力弧垂計算 2.1.1導(dǎo)線應(yīng)力弧垂曲線設(shè)計用氣象條件 架空輸電線路由于要架設(shè)在戶外，所以需要保證導(dǎo)線擁有足夠的電氣強度和機械強度，才不致于被腐蝕和破壞，才能足夠適應(yīng)自然界的氣候變化。

13、 其中考慮到風(fēng)，氣溫和覆冰是架空輸電線路設(shè)計過程中主要的氣象參數(shù)，為了使線路能夠滿足氣象要求，我們在沿線地區(qū)全面勘測了氣象情況，詳細(xì)地搜集了相關(guān)資料，包括已有線路的運行經(jīng)驗和附近氣象臺的歷史記錄等等，具體的氣象資料內(nèi)容和用途見查閱相關(guān)資料。 2.1.1.2 設(shè)計用氣象情況的組合 我們已經(jīng)知道作為影響輸電線路安全運行最大的三個氣象因數(shù)是：風(fēng)、覆冰和溫度，所以我們需要保證輸電線路在這三個氣象條件下的安全，經(jīng)濟和便捷。然而在現(xiàn)實的大氣情況中，我們經(jīng)?？吹降牟皇沁@三個單一的元素的出現(xiàn)，往往是他們氣象參數(shù)的組合而成的氣象情況。因此在運行、檢修和施工的過程中要慎重分析考慮出現(xiàn)的氣象組合。幾種

14、氣象組合如下： ⑴氣象組合一：最大風(fēng)（無冰，對應(yīng)的風(fēng)速，年均溫） ⑵氣象組合二：最低溫（無風(fēng)，無冰，相應(yīng)氣溫） ⑶氣象組合三：覆冰有風(fēng)（對應(yīng)風(fēng)速，最厚覆冰，氣溫零下5度） ⑷氣象組合四：覆冰無風(fēng)（無風(fēng)，最厚覆冰厚度，氣溫零下5度） ⑸氣象組合五：最高溫（無風(fēng)，無冰，最高溫度） ⑹氣象組合六：安裝氣象（無冰，最低氣溫月的平均溫度，風(fēng)速10米/秒） ⑺氣象組合七：外過有風(fēng)（對應(yīng)風(fēng)速，無冰，溫度15度） ⑻氣象組合八：外過無風(fēng)（無風(fēng)，無冰，溫度15度） ⑼氣象組合九：帶電作業(yè)（無冰，風(fēng)速10米/秒，氣溫15度） ⑽氣象組合十：操作過電壓（無冰，年均溫，0.5倍的最大風(fēng)）

15、 2.1.1.3 典型氣象區(qū) 整個輸電線路的設(shè)計過程中，我們需要確定自己所在地區(qū)的氣象條件，而我國幅員遼闊，氣象條件非常復(fù)雜多樣化，為了在設(shè)計、制造上的標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化，結(jié)合我國重要地區(qū)的實際出現(xiàn)的氣象情況，制定出來了九個典型的氣象區(qū)，從而減少了我們在設(shè)計過程中的工作量，提高了效率。我的畢業(yè)設(shè)計中典型氣象區(qū)為II級氣象區(qū)，詳細(xì)的參數(shù)見下表。 2.1.1.4導(dǎo)線的相關(guān)計算參數(shù)。 根據(jù)任務(wù)書的相關(guān)要求任務(wù)，我的設(shè)計線路導(dǎo)線采用型號為LGJ—70/10 鋼芯鋁絞線，其中的導(dǎo)線參數(shù)如下： 2.1.1.5 相關(guān)導(dǎo)線的比載計算結(jié)果

16、 表2.3 相關(guān)比載計算 項目 符號 公式(10-3MPa/m) 數(shù)據(jù)(10-3MPa/m) 自重比載 γ1(0,0) qg/A 33.99 冰重比載 γ2(5,0) 27.728 b(d+b)/A 28.64 垂直比載 γ3(5,0) γ1(0,0)+ γ2(5,0) 62.63 無冰風(fēng)壓比載（計算強度） γ4(0,30) αfμscβcdWυ/A 72.69 無冰風(fēng)壓比載（計算風(fēng)偏） γ4(0,30) αfμscβcdWυ/A 59.13 無冰風(fēng)壓（計算安裝有風(fēng)） γ4(0,10) αfμscβcdWυ/A 10.77 無冰風(fēng)

17、壓（內(nèi)過電壓） γ4(0,15) αfμscβcdWυ/A 24.23 覆冰風(fēng)壓比載（計算強度） γ5(5,10) αfμscβc(d+2b)Wυ/A 20.22 覆冰風(fēng)壓比載（計算風(fēng)偏） γ5(5,10) αfμscβc(d+2b)Wυ/A 15.16 無冰綜合（最大風(fēng)強度） γ6(0,30) [γ12(0,0)+γ42(0,30)]1/2 80.24 無冰綜合（最大風(fēng)風(fēng)偏） γ6(0,30) [γ12(0,0)+γ42(0,30)]1/2 68.2 無冰綜合（安裝有風(fēng)，外過電壓） γ6(0,10) [γ12(0,0)+γ42(0,10)]1/2

18、 35.66 無冰綜合（內(nèi)過電壓） γ6(0,15) [γ12(0,0)+γ42(0,15)]1/2 41.74 覆冰有風(fēng)綜合（計算強度） γ7(5,10) [γ32(5,0)+ γ52(5,10)] 1/2 65.81 覆冰有風(fēng)綜合（計算風(fēng)偏） γ7(5,10) [γ32(5,0)+ γ52(5,10)] 1/2 64.44 上述表格中為風(fēng)速不均勻系數(shù)。 c為風(fēng)載體型系數(shù)：d 17mm 取1.1；d<17mm 取1.2；覆冰（不論線徑大?。┒既?.2。 2.1.1.6 計算所需的應(yīng)力值σp σp=0.95Tj/A=0.95*23390/7

19、9.39 =279.89 ⑴平均運行應(yīng)力σcp σcp=σp25﹪=279.8925﹪=69.97 ⑵最大使用應(yīng)力[σ] [σ]=σp/k=279.89/2.5=111.96 2.1.1.7 列表 求出下面表格中四種控制氣象條件下的比載和比載與應(yīng)力的比值，并且按照從大到小順序用A、B、C、D表示填入下面的表格中。 表2.5 控制氣象條件 名稱 最低溫 大風(fēng) 年平均氣溫 覆冰 氣溫℃ -10 10 15 -5 許用應(yīng)力σ(Mpa) 111.96 111.96 69.97 111.96 比載g10-3 (Mpa/m) 3

20、3.99 80.24 33.99 65.81 [g/σ] 10-4 3.04 7.20 4.86 5.90 編號 D A C B 2.1.1.8計算臨界檔距 臨界檔距的計算公式如下所示 由上式可以求出各臨界檔距如下： LAB=202.23m LAC= 192.56m LBC=179.07m Lad=147.49m Lbd=95.12m Lcd=虛數(shù) 繪制出邏輯圖并將計算出的各個臨界檔距填入圖中判斷臨界檔距 147.49

21、 95.13 192.56 C 179.07 202.23 D C B A 由此判斷出氣象控制條件為： 當(dāng) 0≤L≤179.07m 時，由年平均氣溫控制，當(dāng)179.07 ≤L≤202.23m 時，由覆冰控制，當(dāng)L≥202.23時，由最大風(fēng)控制。 表2.6 控制條件的各種參數(shù) 條件 年均溫 覆冰 最大風(fēng) 控制區(qū)

22、間 0～179.07 179.07～202.23 202.23～500 控制溫度 15℃ -5℃ 10℃ 0 5 0 0 10 30 33.99 65.81 80.24 69.97 111.96 111.96 2.1.1.9 導(dǎo)線的應(yīng)力、弧垂計算 在確定了各個檔距情況的控制氣象條件之后，考慮導(dǎo)線的彈性及荷載分部情況，建立架空線的狀態(tài)方程，由應(yīng)力狀態(tài)方程 解一個一元三次方程，求出導(dǎo)線應(yīng)力，把求出的應(yīng)力值代入下面的弧垂計算公式中，

23、 就能得到相應(yīng)的弧垂值。 2.1.2.1 作出導(dǎo)線的應(yīng)力和弧垂曲線 由于前面已經(jīng)算出來了導(dǎo)線在各個氣象條件下的應(yīng)力和弧垂值，所以用excel畫出應(yīng)力弧垂曲線。(曲線圖在后面的附錄里) 2.2 桿塔的型號的確定 2.2.1 確定的方法 可以用于架空輸電線路的桿塔類型很多，但是如何因地制宜地合理選擇桿塔，需要通過技術(shù)經(jīng)濟方案的比較，還要考慮到沿線的地質(zhì)和建筑物情況，綜合考慮。 一般而言，對于運輸和施工條件比較好的平原地區(qū)，我們優(yōu)先采用混凝土電桿。相對地在對桿塔強度要求較高的地區(qū)或者那些運輸施工困難的地區(qū)，普遍采用鐵塔。還要考慮事故斷線時產(chǎn)生的縱向不

24、平衡張力，選擇的桿件需要能夠承受住這樣的拉力。沿線的氣象條件和是否跨江跨河等因素也是確定桿塔型號的依據(jù)。 2.2.2 選擇的型號 直線桿采用35kv直線桿，呼稱高為12.3m，耐張桿采取同樣的桿塔類型，按實際的情況做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 注：桿塔型號見附圖。 2.3 絕緣子以及金具的選用 2.3.1 絕緣子的選用 2.3.1.1 地區(qū)的污穢等級 我國的污穢等級為V級，而地區(qū)的污穢等級主要根據(jù)當(dāng)?shù)氐耐饨^緣表面污穢物的等值附鹽密度、運行經(jīng)驗以及污濕特征三個因素來綜合決定。我的畢業(yè)設(shè)計中給出的污穢等級為II級。 2.3.1.2 最終選用的絕緣子串

25、型號 我的畢業(yè)設(shè)計線路的運行電壓為35 kV，導(dǎo)線型號為LGJ－70 /10，地區(qū)污穢等級為Ⅱ級，所以我選擇XP-70型絕緣子。 2.3.1.3 確定絕緣子串的片數(shù) (1) 按工頻電壓下以及污穢等級所確定的絕緣子串的泄露比距來確定 n λ/ 上述式中 λ —— 泄漏的比距，取1.8； —— 幾何泄漏的距離。 (2) 通過操作過電壓的要求來確定絕緣子的片數(shù)，其中以絕緣子串的工頻濕閃絡(luò)電壓作為參考的依據(jù)。 U= 上述式中 k —— 工頻與操作閃絡(luò)電壓之間差別的修

26、正系數(shù)，一般取1.10(在1000米高度以下)； —— 操作過電壓倍數(shù)； ——線路最高運行電壓的相電壓有效值，單位千伏。 2.3.1.4 確定所選的絕緣子串聯(lián)數(shù) ⑴ 懸垂絕緣子。懸式絕緣子的串聯(lián)數(shù)可以按下面的兩種方法來計算得到： I 由架空輸電線所能承受的最大綜合荷載確定： 上述式中 N—— 懸式絕緣子串聯(lián)數(shù)； T —— 懸式絕緣子在一個小時內(nèi)能承受的機電荷載； K1—— 懸式絕緣子在正常條件下的機械強度安全系數(shù)，K1一般取2；

27、 —— 懸式絕緣子串上的承載的綜合荷載（一般包括導(dǎo)線的覆冰荷載和絕緣子的覆冰荷載）。 II 通過架空導(dǎo)線在斷相情況下計算得出： 上述式中 T—— 懸式絕緣子在一個小時內(nèi)能夠承受的機電荷載； —— 懸式絕緣子被斷相后運行所需的機械強度安全系數(shù)，K2一般取值1.3； —— 導(dǎo)線斷相情況下的不平衡張力。 ⑵ 耐張絕緣子。耐張絕緣子的承受能力一般強于懸垂絕緣子，因為需要承受整個架空導(dǎo)線上的全部不平衡張力，所以其計算公式：

28、 上述式中 T—— 懸式絕緣子在一個小時以內(nèi)所能承受的機電荷載； —— 懸式絕緣子在正常條件下的機械強度安全系數(shù)，k一般取值2； ——架空輸電線所允許的最大的張力。 2.3.2 絕緣子和金具的選擇 2.3.2.1 金具的種類和作用 金具對于導(dǎo)線和避雷線而言，起到一個連接的作用。按照一般的使用習(xí)慣可以分為：保護用金具，連接用金具，拉線金具等。其中，線夾用來將導(dǎo)線固定在絕緣子串上，連接金具有掛環(huán)和掛板，接續(xù)金具有補修管和接續(xù)管，保護金具有防振錘，線條等。 2.3.2.2 選擇的金具類型和數(shù)目 查閱相關(guān)的金具資料，不難選擇出想要的金具結(jié)果，具體數(shù)據(jù)見下

29、面幾個表。 ⑴直線桿絕緣子和金具表 表2.8 直線桿絕緣子及金具 項目 名字 型式 數(shù)目（個） 每個質(zhì)量（千克） 共計重（千克） 總質(zhì)量（千克） １ Z型掛板 Z-7 1 0.65 0.65 21.90 ２ QP型球頭掛環(huán) QP-7 1 0.26 0.26 ３ 懸垂絕緣子 XP-70 3 5.6 17.07 ４ 懸垂線夾 CGU-4 1 3.0 3.0 5 鋁扁帶 110 3 0.03 0.1 6 W型碗頭掛板 W-7A 1 0.82 0.82 (2) 耐張桿絕緣子及金具表

30、 表2.9 耐張桿絕緣子及金具 項目 名字 型式 數(shù)目（個） 每個質(zhì)量（千克） 共計重（千克） 總質(zhì)量（千克） 1 U型掛環(huán) U-10 3 0.54 1.62 66.77 2 L形聯(lián)板 L-1040 2 4.44 8.88 3 PH型掛環(huán) PH-10 1 0.48 0.48 4 球頭掛板 QP-7 2 0.27 0.54 5 Z型掛板 Z-7 2 0.55 1.10 6 碗頭掛板 WS-7 2 0.9 1.94 7 絕緣子 XP-70 24 5.6 44.8 8

31、耐張線夾 NLD-4 1 7.10 7.10 9 鋁扁帶 110 3 0.1 0.3 (3) 直線桿避雷線金具表 表2.10 直線桿避雷線金具 項目 名字 型式 數(shù)目（個） 每個質(zhì)量（千克） 共計重（千克） 總質(zhì)量（千克） 1 PD型掛壞 PD-7 1 0.46 0.46 2.8 2 U形掛板 U-7 1 0.45 0.45 3 懸式線夾 CGU-2 1 1.9 1.9 (4) 耐張桿避雷線金具表 表2.11 耐張桿避雷線金具 項目 名字 型式 數(shù)目（個） 每個質(zhì)量（

32、千克） 共計重（千克） 總質(zhì)量（千克） 1 線夾子 JK-2 1 0.3 0.3 2.68 2 耐張線夾 NE-2 1 1.80 1.80 3 ZS型掛板 ZS-7 1 0.58 0.58 2.4 桿塔排桿定位設(shè)計 2.4.1 確定架空線路的路徑方向 在設(shè)計整個輸電線路的走廊的時候，我們要根據(jù)給定的起點和終點，找出一條最適合的路線出來，而這個過程中我們需要初步在地圖上畫出一條線，考慮到山坡和建筑物的干擾而避開這些，然后去現(xiàn)場驗證這樣的選擇是否可取，最終反復(fù)驗證得出最佳的路線。 在我們?nèi)ガF(xiàn)場驗證我們在圖紙上設(shè)計的路線的過程中，必須按

33、照規(guī)程，盡可能做到不去占用農(nóng)民的田地和牧民的耕地，減少不必要的麻煩，全面統(tǒng)籌人們在出行、施工、運營成本以及選取的線路路程等因數(shù)，同時我們也需要去相關(guān)地質(zhì)和土地部門，了解當(dāng)?shù)卣谖覀冏呃鹊貐^(qū)是否近期有工程項目等情況，從而避開一些外在因素的干擾，這樣才能把經(jīng)濟成本控制在合理的范圍內(nèi)。 選取的路線需要避免覆冰嚴(yán)重的地方，還有某些地表土壤質(zhì)量比較差的地區(qū)，原始森林區(qū)及其不利于線路架設(shè)完成后的安全運行的地質(zhì)區(qū)，還有一些對于桿塔線路頻率有干擾的地區(qū)，這樣的地方也有避開，防止日后運行管理帶來不便。 耐張桿塔間的路徑，通常采用3000—5000米之間?？紤]到一些超高壓輸電線路的施工和運營條件比較

34、好，不會受很大的影響，所以可以往后稍微延長一下。而對于高差非常大的一些覆冰比較多的地區(qū)和一些海拔比較高的山區(qū)，我們則需要學(xué)會減短路徑的長度。 對于大跨越或交叉跨越的桿塔，其路徑方案的選擇必須考慮跨越的具體實際問題來處理，比如可以用綜合技術(shù)經(jīng)濟比較的方法來抉擇。 除非采取了可靠的保護措施，不然對于那些河床沖刷可能帶來隱患的地區(qū)，以及因為泥石流等各種自然災(zāi)害帶來的影響因素都要全面的考慮到。 綜上，我們最終得出的方法：先在圖紙上初步找到一條適合的線路走廊，再去實際現(xiàn)場勘查，找到不足處再去改善，反復(fù)驗證比較，查閱相關(guān)資料，得出幾個方案后，通過比較分析，最終確定一條線路走廊，再去現(xiàn)場定樁。

35、 2.4.2 桿塔定位的方針 桿位的選定方針是需要盡量少的占用農(nóng)民的土地和一些牧民的耕地，減少成本，同時便于人員去施工，檢修，架設(shè)桿塔的位置需要土壤的質(zhì)量好，適合澆筑基礎(chǔ)。線路的檔距的設(shè)置必須考慮桿塔的運行時所能承受的強度；不要出現(xiàn)過大和過小的檔距，不僅不美觀還造成成本的浪費；相鄰的兩個桿塔檔距的距離也不能太大，不然容易達不到對地安全距離；不要在架設(shè)過程中出現(xiàn)孤立的一檔。 2.4.3 導(dǎo)線最大弧垂所在的氣象條件 我們都知道在進行排桿定位之前我們需要知道最大弧垂，而導(dǎo)線的最大弧垂一般只出現(xiàn)在最高溫或者覆冰無風(fēng)的情況下，通常采用的判定的方法有臨界溫度判定和臨界比載判定兩種。 我

36、在判定的時候選擇了臨界溫度判定法，最終得出我的導(dǎo)線最大弧垂出現(xiàn)在最高溫情況下，詳細(xì)的過程在后面的計算書中有寫到。 2.4.4 桿塔定位與最大弧垂的相關(guān)性 排桿定位的時候，我們需要任何一段導(dǎo)線的弧垂最低點都要滿足到建筑物和地面的安全距離。 其中允許的最大弧垂計算公式為： 上述式中 H —— 選取桿件的呼稱高度，單位米； —— 我選取的懸垂絕緣子串的長度，單位米； —— 導(dǎo)線對地面確保安全的高度，單位米。由導(dǎo)線所在的電壓等級和導(dǎo)線所在的地區(qū)決定。 —— 限距定位裕度，單位米。選取的數(shù)據(jù)如

37、下表所示 2.4.5 架空線路桿塔的掛線高度的結(jié)果 直線桿： 耐張桿： 上述式中 h —— 桿塔在架設(shè)初期選取的基準(zhǔn)面，現(xiàn)取0米。 2.4.6 制作最大弧垂的模板 通過前面算出的查導(dǎo)線應(yīng)力弧垂曲線得出對應(yīng)的計算檔距，作為定位檔距去查出最大弧垂時對應(yīng)的應(yīng)力，最大弧垂模板值通過求出。采用與平斷面圖相同的比例，根據(jù)（-300x300）,制成模板，通過計算求出k。 2.4.7 拿最大弧垂模板排定桿塔位置的過程 在采用最大的弧垂模板進行排桿定位的時候，我們要使模板的拋物線的最低點

38、大體上與地面相切，只有在這種條件下，我們才能夠比較好的確定桿塔的定位高度。如果在這種條件下，有其他的一些電力輸電線路跨越在我們的主線路上時，我們則需要將弧垂模板里拋物線的最低點基本上和其他架空輸電線路的標(biāo)注高度盡可能的相切。所以我們必須要考慮到樹木限高或者城市工廠，房屋等建筑物高度的干擾，同時讓拋物線和它們充分地相切，進而可以很好地降低整個線路的高度。在我們室內(nèi)排桿定位結(jié)束之后， 采用公式，求得實際代表檔距。通過查出在最大弧垂情況下的應(yīng)力，再求出。假如與的誤差在到之內(nèi)，那么符合要求。反之，再按照模板重新排桿定位，直到與在誤差范圍內(nèi)。 依次類推，直到排桿的結(jié)果滿足要求才結(jié)束。 2.

39、4.8 定位結(jié)果 表2.13 桿塔確定的結(jié)果 桿塔名稱 桿塔類型 呼稱高度（m） 掛線高度（m） J1 耐張桿 12.3 5.3 ZS1 直線桿 12.3 4.74 J2 耐張桿 12.3 5.3 ZS2 直線桿 12.3 4.74 ZS3 直線桿 12.3 4.74 ZS4 直線桿 12.3 4.74 ZS5 直線桿 12.3 4.74 ZS6 直線桿 12.3 4.74 ZS7 直線桿 12.3 4.74 ZS8 直線桿 12.3 4.74 ZS9 直線

40、桿 12.3 4.74 ZS10 直線桿 12.3 4.74 ZS11 直線桿 12.3 4.74 J3 耐張桿 12.3 5.3 ZS12 直線桿 12.3 4.74 ZS13 直線桿 12.3 4.74 ZS14 直線桿 12.3 4.74 ZS15 直線桿 12.3 4.74 J4 耐張桿 12.3 5.3 ZS16 直線桿 12.3 4.74 ZS17 直線桿 12.3 4.74 ZS18 直線桿 12.3 4.74 ZS19 直線桿 12.3 4.74 ZS20 直線桿 12.3

41、 4.74 ZS21 直線桿 12.3 4.74 ZS22 直線桿 12.3 4.74 ZS23 直線桿 12.3 4.74 ZS24 直線桿 12.3 4.74 ZS25 直線桿 12.3 4.74 ZS26 直線桿 12.3 4.74 J5 耐張桿 12.3 5.3 表2.14 桿塔的檔距數(shù)據(jù) 檔距位置 NZ1~ Z1 Z1~ NZ2 NZ2~ Z2 Z2~ Z3 Z3~ Z4 Z4~ Z5 Z5~ Z6 Z6~ Z7 檔距（m） 230 250 225 250 248 230 230 208

42、 檔距位置 Z7~ Z8 Z8~ Z9 Z9~Z10 Z10~ Z11 Z11~ NZ3 NZ3~ Z12 Z12~Z13 Z13~ Z14 檔距（m） 202 180 175 210 242 225 220 210 檔距位置 Z14~ Z15 Z15~ NZ4 NZ4~ Z16 Z16~ Z17 Z17~ Z18 Z18~Z19 Z19~Z20 Z20~Z21 檔距（m） 200 210 215 205 200 210 210 220 檔距位置 Z21~Z22 Z22~Z23 Z23~Z24 Z24~Z2

43、5 Z25~Z26 Z26~NZ5 檔距（m） 215 208 202 190 200 170 2.5 塔頭尺寸的校核 2.5.1 直線桿桿頭尺寸檢驗 2.5.1.1 計算絕緣子串的風(fēng)偏角 （1）計算風(fēng)偏角 (2) 做間隙圓對風(fēng)偏角進行檢驗，經(jīng)校驗，符合安全要求。 2.5.2 單回線路兩相導(dǎo)線水平排列線間距校驗 在區(qū)間，使用下面的公式： 2.5.3 架空輸電線路三角形排列時的等效水平間距 使用下面公式：

44、 上述式中 ——架空輸電線路三角形排列水平間距，單位米； —— 輸電線路之間的水平投影距離，單位米； —— 輸電線路之間的垂直投影距離，單位米。 . . 2.6 耐張段桿塔的荷載計算 2.6.1 荷載的形式和可能的組合結(jié)果 在對桿塔的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的時候，我們需要去分析作用在桿塔本身的外部荷載是否合理，是否能夠被承受，這樣的分析和計算直接關(guān)系到桿塔整個結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟性能。 而桿塔按照隨時間的變異，可以劃分為：永久荷載和可變荷載。 以荷載作用的方向為依據(jù)，可以劃分為：橫向的水平荷載，垂直荷

45、載和縱向水平荷載。 最后計算完所有的情況下的桿塔荷載之后，還要乘上對應(yīng)的荷載組合系數(shù)。 2.6.1.1 正常運行情況 最大風(fēng)、無冰、沒有斷相 2.6.1.2 斷相情況 同一檔距內(nèi)任意兩相導(dǎo)線斷線，避雷線未斷、無冰、無風(fēng)。 其中，導(dǎo)地線的張力一般取最大應(yīng)力的70%左右。 2.6.2 耐張轉(zhuǎn)角桿塔正常運行情況：（最大風(fēng)、無冰） ⑴水平荷載

46、 導(dǎo)線 避雷線 ⑵垂直荷載 導(dǎo)線 避雷線 （3）縱向荷載 導(dǎo)線 △= 避雷線 △= 2.6.3在同一檔距內(nèi)斷兩相導(dǎo)線 ⑴水平荷載 正常相

47、 斷線相 ⑵垂直荷載 正常相 斷線相 （3）縱向荷載 導(dǎo)線 △=

48、 避雷線 △= 2.7 直線桿的強度校驗 2.7.1 軸心受壓構(gòu)件的承載能力校驗： 式中 —— 軸心方向的壓力設(shè)計值； —— 構(gòu)件的安全系數(shù)； —— 混凝土軸心方向抗壓的強度設(shè)計值； —— 混凝土的截面面積； —— 縱向鋼筋抗壓的強度設(shè)計值； —— 縱向受壓鋼筋的截面面積。 2.7.2 受彎構(gòu)件正截面承載能力校驗 式中 —— 荷載引起的彎矩設(shè)計值； —— 環(huán)形截面的內(nèi)半徑； —— 環(huán)形截面的外半徑； —— 混凝土軸心抗壓的強度設(shè)計值； —— 環(huán)形截面構(gòu)件的總面積；

49、 —— 受拉區(qū)鋼筋抗壓的強度設(shè)計值； —— 鋼筋的總面積； —— 受壓區(qū)混凝土的面積與環(huán)形構(gòu)件的總面積的比值； —— 受拉縱向鋼筋的截面面積與全部縱向鋼筋的截面面積的比值。 2.8 基礎(chǔ)的設(shè)計運算 桿塔的基礎(chǔ)是確保桿塔正常運行的必要條件，對于水泥桿則直接將電桿的腿部埋入大地中，依靠底盤的支撐使得電桿既不下沉也不上拔，同時卡盤還能保證電桿的不傾覆。 2.8.1 基礎(chǔ)的確定方法 需要研究地基土的力學(xué)性質(zhì)和基礎(chǔ)的極限狀態(tài)分析，從而綜合判斷所選基礎(chǔ)是否適合。一般的要求就是不上拔、不下沉和不傾覆，確保線路的安全可靠，持續(xù)耐久的運行。 2.8.2 基

50、礎(chǔ)的內(nèi)力計算分析方法 (1) 運行情況下上拔力T、下壓力N的公式 上述式中 —— 作用在桿件上一切外力之和 —— 作用在桿件垂直方向的所有外力 b —— 桿身正面的長度 (2) 斷相情況下 上述式中 —— 不平

51、衡張力T對桿身X—X軸的力矩； C —— 不平衡張力距離桿件中心的寬度； a —— 基礎(chǔ)側(cè)面的長度。 2.8.3 求解計算中的相關(guān)參數(shù) 2.8.3.1 選取和K的值 表2.17 選取和K的值 桿塔名稱 上拔基礎(chǔ) 傾覆基礎(chǔ) 直線桿 1.6 1.2 1.5 耐張桿 2.0 1.3 1.8 轉(zhuǎn)角型、終端型、大跨越 2.5 1.5 2.2 由上表可得： =2.5， =1.5， =2.2. 2.8.3.2 選擇上拔角和土的計算容重 已知：土質(zhì)為亞粘土，可塑。 .

52、查表可得，=16，=20 2.8.3.3 判定臨界深度 由上表可得，=23.0=6m 2.8.3.4 選擇地基的基本容許承載應(yīng)力 結(jié)合已知的條件，可得=190 2.8.3.5 選擇基礎(chǔ)寬度和埋深的承載能力修正系數(shù)和 . 查表可得，=0.3，=1.5。 2.8.4 基礎(chǔ)強度穩(wěn)定性的校驗 地基土的允許承載力R的運算 上面式中 —— 地基土的基本允許承載應(yīng)力； —— 基礎(chǔ)底面寬度，矩形底面取短邊，圓形底面取（A為底面面積）；當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)底面寬度小于3.0m，按3.0m計；大于6.0m

53、，按6.0m計； —— 基礎(chǔ)埋深，埋深小于1.5m，按1.5m計； 、—— 基礎(chǔ)底面以下土的天然容重和底面以上土的加權(quán)平均容重； 、—— 分別為基礎(chǔ)寬度和深度的承載應(yīng)力修正系數(shù)。 2.8.5 基礎(chǔ)強度穩(wěn)定設(shè)計方案 2.8.5.1 給定的具體的條件 我設(shè)計的架空輸電線路的地質(zhì)為可塑性亞粘土，液性指標(biāo)=0.75，孔隙比e=0.8，塑性指標(biāo)=16，地下水在表面以下2米。 2.8.5.2 基礎(chǔ)的基本參數(shù) H=0.9m,h,hB=4.4m, B b=1m, h =84676(N) 2.8.5.3基礎(chǔ)的強度設(shè)計計算 2.8.5.3.1 上拔穩(wěn)定計算 求解

54、上拔基礎(chǔ)的體積 和深度 （上拔計算的時候不考慮摩擦阻力，只考慮基礎(chǔ)本身自重以抵抗上拔力） 在的情況下， 在>的情況下， 上述式中：— 土的計算上拔角；B — 方形地板邊長 ，單位米。 基礎(chǔ)上拔穩(wěn)定按下式計算 滿足公式： T—上拔力； — 基礎(chǔ)自重； — 土的計算容量； 、— 與土抗力和基礎(chǔ)自重相關(guān)的上拔設(shè)計安全系數(shù)。 2.8

55、.5.4.2 下沉基礎(chǔ)穩(wěn)定計算 地基容許承載應(yīng)力R計算 抗壓承載力計算公式 上述式中 N—基礎(chǔ)的豎向壓力設(shè)計值 —永久荷載分項系數(shù) —基礎(chǔ)的自身重量 地基的容許承載應(yīng)力核算 當(dāng)基礎(chǔ)受軸心壓力時 2.9 導(dǎo)線、避雷線的防振計算 當(dāng)自然界的風(fēng)霜雨雪作用在

56、張緊的導(dǎo)線上的時候，導(dǎo)線就會出現(xiàn)一定程度的振動現(xiàn)象。而在各種形式的振動里面，微風(fēng)振動是最為常見的，同時它的危害性也是最大的，持續(xù)時間最長的。所以我們著重解決微風(fēng)振動的防振設(shè)計。 一般從三個角度來解決微風(fēng)振動：①減弱自身會產(chǎn)生振動的條件，可以通過降低導(dǎo)線的運行應(yīng)力來解決；②增強導(dǎo)線自身的耐振能力，可以加裝護線條來解決；③吸收導(dǎo)線振動時候產(chǎn)生的能量，來降低振動的強度和幅度，比如安裝防振錘。 最終，我們采用的是防振錘這個方法，因為普遍而簡單經(jīng)濟。 2.9.1 確定防振錘的型號 查閱相關(guān)資料后，我最終選取導(dǎo)線防震錘型號為：FD—2 2.9.2 防振錘個數(shù)的選

57、取　 由于導(dǎo)線的直徑為11.4毫米小于12毫米，所以防振錘個數(shù)選一個。 2.9.3 導(dǎo)線防振錘的安裝距離的計算 在我們安裝防振錘的時候，一般有兩種安裝方式，等距離安裝和不等距離安裝。不管采用何種安裝方式，都需要解決安裝距離的計算。這里的安裝距離指的是防振錘距離線夾出口地方的長度。 2.9.4 導(dǎo)線振動的最長半波長及最短半波長的確定 振動波的最長半波長 振動波的最短半波長 . 為了對最長半波長和最短半波長具有相同的防振效果，防

58、振錘的安裝距離 上面式中 ——防振錘距線夾出口的距離，單位米。 2.10 本章小結(jié) 本章大概介紹了架空輸電線路設(shè)計的基本理論和一般方法，并考慮到我設(shè)計的實際情況，搜集可用的數(shù)據(jù)資料和相關(guān)公式，對架空輸電線路設(shè)計的常規(guī)方法作了較為細(xì)致的說明。 由于該部分是說明書，所以后續(xù)的相關(guān)計算沒有涉及到，只是對本設(shè)計所用的參數(shù)數(shù)據(jù)作以歸納和總結(jié)，對所用公式和原理進行詮釋和說明，主要注重的是理論性的闡述。因而這部分的內(nèi)容較為煩瑣，處理起來很麻煩，但是，這種系統(tǒng)化的歸納對后面的計算是必不可少的，尤其是在計算防振和安全校驗?zāi)遣糠?/p>

59、數(shù)據(jù)的時候，錯綜復(fù)雜的公式計算比較混亂，說明書中的有條理的公式總結(jié)給后面的計算減少了很多麻煩，避免了不少的不足之處。 3 畢業(yè)設(shè)計計算書 3.1 架空線的應(yīng)力弧垂計算 3.1.1 導(dǎo)線的應(yīng)力弧垂計算 3.1.1.1 確定所采用的計算條件(見說明書) 3.1.1.2 確定導(dǎo)線的計算參數(shù)(LGJ-70 /10)(見說明書） 3.1.1.3 比載計算 自重比載 =qg/A=9.80665275.2/79.39*=33.99*

60、冰重比載 垂直比載 γ1(0,0)+ γ2(10,0)=62.63 無冰風(fēng)壓比載 ⑴最大風(fēng)（計算強度） ⑵最大風(fēng)（計算風(fēng)偏） （3）外過電壓(有風(fēng)) 安裝(有風(fēng)) （4）內(nèi)過電壓 覆冰風(fēng)壓比載 ⑴計算強度 ⑵計算風(fēng)偏 無冰有風(fēng)綜合比載 ⑴最大風(fēng)（計算強度） [γ12(0,0)+γ42(0,30)]1/2 ⑵最大風(fēng)（計算風(fēng)偏） ⑶外過電壓，安裝有風(fēng) ⑷內(nèi)過電壓 覆冰綜合比載 ⑴計算強度 ⑵計算風(fēng)偏 3.1.1.4 確定應(yīng)力值(見說明書) 3.1.1.5 判斷臨界檔距 計算各種臨界檔距

61、 =179.07m 虛數(shù) 3.1.1.6導(dǎo)線應(yīng)力、弧垂計算 由應(yīng)力狀態(tài)方程 求出導(dǎo)線應(yīng)力，由公式 求出導(dǎo)線應(yīng)力的最大弧垂。 3.1.1.7 導(dǎo)線應(yīng)力、弧垂計算結(jié)果 表3.1 最高溫時應(yīng)力弧垂 （γ=33.99MPa/m，t=40℃） 項目 檔距(m) A B σ(MPa) f(m) 50 -30.3 9507.3 37.18 0.286 100 -24.48 38029.29 44.07 0.96 150 -14.77

62、85565.89 49.58 1.93 179.07 -7.34 121944.96 52.16 2.61 200 1.43 152117.15 52.9 3.21 202.23 2.45 155528.27 52.97 3.28 250 38.98 237683.04 51.31 5.18 300 85.47 342263.58 50.22 7.614 350 140.42 465858.76 49.52 10.36 400 203.8 608468.59 49.06 13.86 450 275.68 77009

63、3.05 48.72 17.66 500 355.99 950732.17 48.48 21.9 表3.2 最低溫時應(yīng)力 （γ=33.99MPa/m，t=-10℃） 項目 檔距(m) A B σ(MPa) 50 -105.75 9507.32 106.59 100 -99.92 38029.29 103.47 150 -90.22 85565.89 98.96 179.07 -82.78 121944.96 96 200 -74.01 152117.15 91.99 202.23 -72.99 15

64、5528.27 91.55 250 -36.47 237683.04 76.78 300 -10.03 342263.58 73.46 350 -64.98 465858.7612 106.25 400 -128.38 608468.586 154.03 450 -200.23 770093.05 216.64 500 -280.54 950732.17 291.7 表3.3 最大風(fēng)時應(yīng)力（γ=80.24MPa/m，t=10℃） 項目 檔距(m) A B σ(MPa) 50 -75.57 52983.1

65、4 83.22 100 -69.75 211932.56 93.82 150 -60.04 476848.266 104.07 179.07 -52.6 679584.33 109.39 200 -43.83 847730.25 111.73 202.23 -42.81 866740.03 111.96 250 -6.29 1324578.5 111.96 300 111.96 350 111.96 400 111.96 450 111.96 500 111.96 表3.4 覆

66、冰有風(fēng)時應(yīng)力 （γ=65.81MPa/m，t=-5℃） 項目 檔距(m) A B σ(MPa) 50 -98.2 35640.16 101.65 100 -92.38 142560.64 105.25 150 -82.67 320761.44 109.45 179.07 -75.24 457135.87 111.8 200 -66.47 570242.55 111.96 202.23 111.96 250 -28.92 891003.99 106.9 300 17.57 1283045.75 103.1 350 72.52 1746367.8 100.47 400 135.92 2280970.2 98.62 450 207.78 2886852.9 97.28 500 288.09 3564015.96 96.29 表3.5 年均溫時應(yīng)力 （γ=33.99MPa/m，t=15℃） 項目 檔距(m) A B σ(M