220kv白马-新建架空送电线路设计毕业设计 79页

220kV白新线架空送电线路设计毕业设计说明书220kv白马-新建架空送电线路设计--71-- 220kV白新线架空送电线路设计UndergraduateDesign(Thesis)THEDESIGNOF220kVBAIXINOVERHEADPOWERTRANSMISSIONLINEBYDINGXiangSupervisedbyAssociateProfessorHUANGXiao-ningSchoolofElectricPowerEngineeringNanjingInstituteofTechnologyJune2013--71-- 220kV白新线架空送电线路设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　指导教师签名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　--71-- 220kV白新线架空送电线路设计学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日--71-- 220kV白新线架空送电线路设计摘要根据江苏省电力系统规划设计,拟从白马变电站新建一条220kV送电线路,向新建变电站供电。设计书包括说明书、计算书、杆塔与金具示意图三部分。主要内容有：导线、避雷线的应力弧垂计算；杆塔型式和金具的选择；杆塔室内定位；耐张杆塔荷载计算；转角塔塔材内力计算；基础稳定性校验；导地线的防振设计。设计书中简单的说明了设计理论、计算公式和结果，并给出了相关的设计图纸。关键词应力弧垂计算,室内定位,杆塔荷载计算AbstractAccordingtotheplanninganddesignofthepowersystemofJiangSuprovince,a220kVpowerlinewillbesetuptosendelectricenergyfromBaiMasubstationtoXinJiansubstation.Thedesignbookincludesmanual,thecalculationbook,poletowerandmetalstoolsketchmapthreeparts.Themaincontentsincludesthecalculationofleadlineandavoiding-thunderlineofthestressandthesagheight,thechoiceofthepoletowerpatternandmetalstool,thepoletowerindoorfixedposition,thecalculationofcarryforceonthetowerofbearing,thecalculationoftowermaterialontheturnapetower,thefoundationstabilitycheck,theanti-shakedesignoftheleadlineandavoiding-thunderline.Thedesigntheory,thecalculationformulaandtheresultsaresimplydescribedinthedesignbook,andtherelevantdesigndrawingsaregiveninthedesignbook.KeyWordsthecalculationofstressandthesagheight,indoorfixedposition,thecalculationofthelotuscarryonthepoletower--71-- 220kV白新线架空送电线路设计目录摘要…………………………………………………………..……………………......ⅠAbstract……………………………………………………………………………...Ⅰ绪论……………………………………………………………………………12说明书………………………………………………………………………………..22.1导线、避雷线的应力、弧垂计算…………………………………………………22.2杆塔型式的选择…………………………………………………………………...82.3绝缘子及金具的选择……………………………………………………………...82.4室内定位………………………………………………………………………….132.5线路的防振设计………………………………………………………………….162.6塔头尺寸的校核………………………………………………………………….182.7铁塔荷载计算…………………………………………………………………….202.8酒杯铁塔内力计算……………………………………………………………….222.9基础稳定设计…………………………………………………………………….252.10本章小结………………………………………………………………………...303计算书………………………………………………………………………………313.1架空线路的应力、弧垂计算…………………………………………..…………313.2绝缘子及金具的校验…………………………………………………………….353.3室内定位………………………………………………………………………….363.4线路的防振设计………………………………………………………………….373.5杆塔头部尺寸校验……………………………………………………………….383.6杆塔荷载计算…………………………………………………………………….403.7铁塔内力计算…………………………………………………………………….433.8铁塔规格及构件计算…………………………………………………………….503.9铁塔基础校验…………………………………………………………………….513.10本章小结………………………………………………………………………...534结论…………………………...…….……………………..………...………..……54谢辞……………………………….……………………..………………...………......55参考文献………………………….…………………..……..……………….…........56附录1外文资料翻译………………….....…………………….…………………..57A1.1电力系统与电力系统控制………………….………………..…57A1.2（原文）Powersystemandpowersystem--71-- 220kV白新线架空送电线路设计control………………………………………………...………………...58附录2悬垂和耐张绝缘子串组装图……….....……….….....................................60附录3220kV酒杯型直线塔………................………............................................62附录4220kV酒杯型耐张塔………................………............................................63附录5导线应力弧垂曲线图................………........................................................64附录6地线应力弧垂曲线图................……….........................................................65附录7机电施工图一览表...............………...............................................................66附录8机电施工图...............………...........................................................................67--71-- 220kV白新线架空送电线路设计1绪论毕业设计论文是高等院校应届毕业生针对某一课题，综合运用自己所学专业的基础理论，基本知识和基本技能写出来的论述性文章。专业论文写作训练，是培养高级专门人才人文素养，科学素质和实践能力的重要环节。毕业设计是高等院校应届毕业生必须完成的大型综合性的独立作业，是大学阶段全部学习成果的总结。大学生的基本任务是学习，在学校必须认真刻苦地学习，掌握本学科的各种知识，从而打下牢靠坚实的基础。其根本目的是为了将来能运用这些知识从事创造性的劳动，从事研究工作或是解决实际工作中的问题，培养一定的科研能力。所以，毕业设计的目的，是在教师指导下,运用已学知识,独立进行科研活动，初步掌握分析和解决某一学科问题的能力。毕业设计的意义是巩固和检验学生的学习成果，锻炼学生独立分析问题和解决问题的能力，培养学生具备一定的科研能力，为将来的工作打好扎实基础。本设计是根据江苏省电力公司电力系统规划设计，拟在白马变电站新建一条220kV送电线路，向新建变电站供电，导线采用LGJ-210/25。沿线路路径情况详见提供的平断面图，沿线路的地质为轻亚粘土，孔隙比0.8，塑性指16，液性指数0.75，地下水在表面下3米，地区污秽I级。气象条件相当于我国典型气象区的第VIII区。设计的主要内容包括：架空线应力和弧垂的计算以及相应程序的编写；杆塔型式、绝缘子、金具等的选择；制作弧垂曲线模板，进行杆塔室内定位；杆塔荷载计算、杆塔设计；杆塔基础稳定性校验；导线、避雷线防振设计。这些内容在后面的相关章节中都有具体的阐述。本设计的特色是设计过程和内容与实际工程设计及施工较为接近，这种与实际相结合的设计对我们将来的工作有较大的帮助。同时附录中的相关图纸采用CAD来绘制，这一定程度上提高了图纸的美观和准确性，也提高了工作效率。--71-- 220kV白新线架空送电线路设计2说明书2.1导线、避雷线的应力和弧垂计算设计中的导线、避雷线的应力、弧垂值是通过编写的程序计算的，详细结果见计算书。2.1.1导线应力、弧垂曲线2.1.1.1确定所采用的计算气象条件（Ⅷ级气象区）表2.1Ⅷ级气象区其气温、风速和覆冰厚度代表情况温度（℃）风速（m/s）冰厚（mm）最高气温4000最低气温-2000最大风速-5300覆冰有风-51515安装（无风）-1000年平均气温1000外过电压（无风）1500外过电压(有风)15100内过电压10150安装(有风)-101002.1.1.2确定导线的计算参数由任务书知，本设计线路导线采用钢芯铝绞线，其型号为LGJ—210／25，单回路。本设计用导线参数如下：--71-- 220kV白新线架空送电线路设计表2.2导线参数名称数据规格LGJ—210／25截面积A（mm2）236.12直径d（mm）19.98温度膨胀系数α（1/）0.0000196弹性模量E（N/）73000单位长度重量（kg/km）789.1计算拉断力（kN）65.992.1.1.3比载计算表2.3导线比载计算名称符号公式(×10-3MPa/m)结果(×10-3MPa)自重比载γ1(0,0)9.80665q/A32.77冰重比载γ2(15,0)27.728b(d+b)/A61.62垂直总比载γ3(15,0)γ1(0,0)+γ2(15,0)94.39无冰风压比载γ4(0,30)(强度)39.27γ4(0,30)(风偏)31.94γ4(0,10)(外过、安装)5.82γ4(0,15)(内过)13.09覆冰风压比载γ5(15,15)(强度)35.72γ5(15,15)(风偏)26.79无冰有风综合比载γ6(0,10)(外过、安装)[γ12(0,0)+γ42(0,10)]1/233.28--71-- 220kV白新线架空送电线路设计γ6(0,15)(内过)[γ12(0,0)+γ42(0,15)]1/234.21γ6(0,30)(强度)[γ12(0,0)+γ42(0,30)]1/251.15γ6(0,30)(风偏)[γ12(0,0)+γ42(0,30)]1/245.76覆冰有风综合比载γ7(15,15)(强度)[γ32(15,0)+γ52(15,15)]1/2100.92γ7(15,15)(风偏)[γ32(15,0)+γ52(15,15)]1/298.12上表中c为风载体型系数：d<17mm取1.2；d17mm取1.1；覆冰（不论线径大小）取1.2。为风速不均匀系数，其值见下表：表2.4风速不均匀系数设计风速(m/s)10及其以下1520~30以下30~35以下35及其以上计算杆塔荷载1.001.000.850.750.7校验杆塔电气间隙1.000.750.610.610.612.1.1.4确定应力值[σ]=σp/k,σp=Tp/A得：(1)最大使用应力σmσm=σp/k=265.5/2.5=106.20N/mm2(2)平均运行应力σcpσcp=σp×25﹪=265.50×25﹪=66.38N/mm22.1.1.5计算临界档距及判断控制气象条件(1)将最大风速、最厚覆冰、最低气温、年平均气温三种控制气象条件，按比载与应力的比值（g/σ）从小到大如C、A、D、B表示并填入表格。表2.5控制气象条件排序--71-- 220kV白新线架空送电线路设计项目最大风速最厚覆冰最低气温年平均气温许用应力(Mpa)106.20106.20106.2066.38比载()51.15100.9232.7732.77气温(℃）－5—5—2010g/σ()4.829.503.094.94编号CADB(2)计算临界档距临界档距计算公式如式（2.1）所示（2.1）式中——线性温度膨胀系数，1/℃；——弹性伸长系数，mm2/N；——导线档距，对连续档则为耐张段的代表档距。由计算公式可以求出各临界档距如下：=95.74(m)，=虚数，=0，=93.46(m)，=82.88(m),=227.14(m)(3)判断临界档距93.4682.880227.14虚数95.74DCBA逻辑判断图图2.1控制气象条件的判断(2)绘制逻辑图。(3)将每区段的任意档距按下述方法比较判断出有效临界档距和控制档距情况。--71-- 220kV白新线架空送电线路设计(4)将需要判断的任一档距L，先与比较，如果L大于，则向右下线走；反之，则向左下线走至，以下方法相同。(5)若计算出临界档距为虚数、不定值或无穷大时，可按只有一个临界档距时判定方法，先判定出控制情况，填入逻辑图相应的处，走线至此应该继续向该控制区走线，并按上述原则找到最后的控制情况来。综上所述，本设计判断出气象条件为：当档距小于82.88m时为最低气温控制，当档距大于82.88m小于95.74m时为年均温控制，当档距大于95.74m时为最厚覆冰控制。2.1.1.6导线应力、弧垂计算根据控制气象条件利用状态方程，分别求出各档距下的应力、弧垂值，并记录在表中。状态方程式：（2.2）弧垂计算公式：式中：控制气象条件下的比载，MPa/m；需求气象条件下的比载，MPa/m；控制气象条件下的温度，℃；需求气象条件下的温度，℃；控制气象条件下的应力，Mpa；需求气象条件下的应力，Mpa。2.1.1.7作出导线的应力和弧垂曲线根据上面计算出的导线应力、弧垂值，画出其对应的曲线。2.1.2避雷线的应力、弧垂曲线--71-- 220kV白新线架空送电线路设计2.1.2.1根据导线的型号确定避雷线的型号。按下表选取：表2.6导线、避雷线型号匹配导线型号LGJ－35～LGJ－70LGJ－95～LGJ－185LGJ－240～LGJ－300LGJ－300以上避雷线型号GJ－25GJ－35GJ－50GJ－70由上表可得LGJ－210/25，选用的避雷线型号为GJ－50。安全系数为3.5。2.1.2.2计算气象条件由于避雷线不用输送电力,故不需计算内过电压，外过电压(有风)情况，计算外过电压无风只是校验导线与避雷线在档距中央的距离配合。其他气象条件与导线一致。2.1.2.3确定避雷线的计算参数表2.7避雷线的计算参数名称数据规格GJ—50截面积(mm2)49.46直径(mm)9.0温度膨胀系数α(1/)0.0000115弹性模量E(Gpa)181.42单位长度重量(kg/km)423.7瞬时破坏应力(Mpa)12002.1.2.4避雷线的各种比载计算表2.8避雷线比载结果名称符号公式(×10-3MPa/m)结果(×10-3MPa/m)自重比载γ1(0,0)qg/A84.01冰重比载γ2(15,0)27.728b(d+b)/A201.82垂直比载γ3(15,0)γ1(0,0)+γ2(5,0)285.83--71-- 220kV白新线架空送电线路设计无冰风压比载γ4(0,30)9.8αcdv2/(16A)92.12γ4(0,15)9.8αcdv2/(16A)30.71覆冰风压比载γ5(15,15)9.8αc(d+2b)v2/(16A)133.06无冰有风综合比载γ6(0,30)[γ12(0,0)+γ42(0,25)]1/2124.67γ6(0,10)[γ12(0,0)+γ42(0,15)]1/285.11覆冰有风综合比载γ7(510,10)[γ32(5,0)+γ52(5,10)]1/2315.282.1.2.6避雷线应力、弧垂的计算根据防雷要求，避雷线在15℃，无风，无冰时的应力为（2.2）式中s、h——导线、避雷线在杆塔上悬挂点间的水平距离和垂直距离，m；、——导线、避雷线的自重比载，Mpa/m；、——导线、避雷线在在15℃，无风，无冰时的应力，N/；——档距，m。将为最大值的档距定义为控制档距，当S=0时，=166.7(h-1)（2.3）算得=639.96m绘制避雷线应力弧垂曲线时，取0～600m，而<，故取=600代入式中，求出。以，15℃，无风，无冰为已知状态，应用状态方程求出气象条件下的应力弧垂值，并画出应力弧垂曲线。导线、避雷线的应力弧垂曲线见附图。2.2杆塔型式的选择2.2.1选择原则--71-- 220kV白新线架空送电线路设计在工程应用中，尽量用典型设计或经过施工运行检验的成熟杆型，尽量避免特殊设计杆塔，对较大转角杆塔应尽量降低杆塔高度。尽可能地选用最经济的杆塔型式或高度，充分利用杆塔的使用荷载条件导线。在同一线路上，尽量减少杆塔形式，做到形式统一。为充分利用地形，排位时高、矮塔应尽量配合使用。导线和避雷线的规格及气象条件也可以作为选择杆塔的依据。2.2.2选择结果由于电压等级为220kV，电压比较高，而且导线型号为LGJ－210/25，避雷线型号为GJ－50，对杆塔的强度等要求也比较高。另外线路所经地区有较多的河流和建筑物，还有其他电力线路及通讯线，所以选择铁塔。选择结果如下：直线杆采用酒杯型直线铁塔，其呼称高为38.7m；耐张杆采用酒杯型耐张铁塔，其呼称高为38.7m。2.2.3杆塔头部尺寸的校验直线塔绝缘子串的风偏角、耐张塔的跳线风偏角、档距中央导线间距离、避雷线与导线间安全尺寸以及避雷线的最大使用张力的校验，以上各项经校验均满足要求，具体校验过程见后面章节。2.3绝缘子及金具的选择2.3.1绝缘子的选择2.3.1.1绝缘子的选择条件绝缘子的选择条件主要有以下几个方面：承受的外荷载；线路运行电压；绝缘子允许机电荷载（一般为5200×9．81）。本设计线路的运行电压为220kV，导线型号为LGJ－210/25，地区污秽等级为1级，所以选择XP-7型绝缘子，采用西安电瓷厂生产的。--71-- 220kV白新线架空送电线路设计表2.9XP-7型绝缘子的电气性能生产厂家产品型号盘径(mm)高度(mm)泄漏距离(mm)工频电压有效值(kV)50%闪络电压幅值(kV)抗张负荷(kg)重量(kg)干闪湿闪击穿例行一小时机电机电破坏西安电瓷XP-725514630075451101203500520070004.62.3.1.2绝缘子串片数的选取(1)按工频电压下，污秽等级所确定的绝缘子串的泄漏比距来确定。nλ/（2.4）式中λ——泄漏比距；——几何泄漏距离。计算得n=1.7220/30=12.5(2)满足操作过电压的要求，即绝缘子的冲击闪络电压来确定。U=（2.5）(3)选取结果为：n取13片。2.3.1.3绝缘子串数的选择(1)悬垂绝缘子串，其串数应由以下两个条件进行计算。按导线最大综合荷载计算为（2.6）--71-- 220kV白新线架空送电线路设计式中N——悬垂绝缘子串联数；T——悬式绝缘子1h机电荷载；——悬式绝缘子在运行情况下的机械强度安全系数，=2.0；——作用在绝缘子串上的综合荷载，=（导线覆冰综合比载）+（绝缘子串覆冰综合比载）。按导线断线条件计算为（2.7）式中T——悬式绝缘子1h机电荷载；——悬式绝缘子在断线情况下的机械强度安全系数，=1.3；——导线断线张力。(2)耐张绝缘子串，它应承受导线的全部张力，因而其联数计算公式为（2.8）式中——导线的最大使用张力。2.3.2金具的选择送电线路金具按其性能、用途大致可分为悬垂线夹、耐张线夹、联结金具、接续金具、保护金具和拉线金具等六大类，常根据下列方法作金具的选用。2.3.2.1选择悬垂线夹、耐张线夹及接续金具根据导线及避雷线的型号和直径来选择悬垂线夹、耐张线夹及接续金具。2.3.2.2确定联结金具的型号根据绝缘子的机电破坏荷载确定联结金具的型号。2.3.2.3金具一览表如下(1)直线杆导线单联悬垂绝缘子及金具表格。--71-- 220kV白新线架空送电线路设计表2.10直线杆导线单联悬垂绝缘子及金具编号名称型号每组数量（个）每个重量（kg）共计重（kg）总重（kg）１挂板UB-710.750.7564.22２球形挂环QP-710.270.27３悬式绝缘子XP-7134.761.0４悬垂线夹XGU-312.02.25铝包(110)0.1(2)耐张杆绝缘子及金具表格。表2.11耐张杆绝缘子及金具编号名称型号每组数量（个）每个重（kg）共计重（kg）总重（kg）1U形挂环U-720.440.8875.15球头挂环QP-710.270.276绝缘子XP-7144.765.87碗头挂板W-7B10.920.928耐张线夹NLD-417.17.19铝包(110)0.10.133)直线杆避雷线金具表格。表2.12直线杆避雷线金具编号名称型号每组数量（个）每个重量（kg）共计重（kg）总重（kg）--71-- 220kV白新线架空送电线路设计1U形挂环UB-710.750.753.42直角环ZH-710.850.853悬垂线夹CGU-211.81.8(4)耐张杆避雷线金具表表2.13耐张杆杆避雷线金具编号名称型号每组数量（个）每个重（kg）共计重（kg）总重（kg）1U形挂环U-710.440.441.072耐张线夹NY-50G10.630.632.4室内定位2.4.1杆塔定位的原则杆位的选定原则是尽量少占耕地良田，同时便于施工，检修；杆位处应质地良好，另外对于拉线杆塔，应考虑打拉线的位置；档距的配置也应注意最大限度地利用杆塔强度；尽量避免出现过大或过小的档距；相邻档距不要相差过于悬殊；尽量避免出现孤立档。2.4.2具体的排杆定位所谓室内排杆定位是指在已提供好的平断面图上进行杆塔的合理安置。常见步骤如下。2.4.2.1判断导线的最大弧垂出现的气象条件导线的最大垂直弧垂只有出现在最高气温和最大比载两种条件下，通常有临界温度法和临界比载法来判断最大弧垂出现的气象条件。也可以由第二章的应力弧垂计算，参考应力弧垂曲线。本设计最大弧垂出现在最高气温时，具体判别详见计算书。--71-- 220kV白新线架空送电线路设计2.4.2.2最大弧垂与杆塔定位的关系杆塔定位的主要要求是导线的任意点在任何情况下必须保证对地安全距离（限距）。最大允许弧垂计算公式为（2.9）式中H——杆塔的呼称高度，m；——悬垂绝缘子串的长度，m；——导线对地安全距离，m；由线路电压和所给地区决定。——限距裕度，m。其取值见下表：表2.14限距裕度<700700孤立挡大跨越（m）1.01.51.52～32.4.2.3杆塔的定位高度的确定直线杆：（2.6）耐张杆：（2.7）式中H——杆塔的呼称高度，m；λ——悬垂绝缘子串长度，m；[hx]——导线对地安全距离，m；δ——裕留度，m；2.4.2.4最大弧垂模板的制作根据查导线安装曲线得出相应的计算档距，把它作为定位档距查最大弧垂时对应的应力值，最大弧垂模板k值由k=/(2)求得。采用与平断面图相同的比例，根据（-300x300）,制成模板，通过计算求得k=4.73×10-4。2.4.2.5用最大弧垂模板排定杆塔位置的方法根据杆塔的定位高度,用弧垂模板在平断面图上定出杆塔的位置，模板的弧线与档距内最高跨越物相切。走完一耐张段后，根据公式=，求出实际代表档距。由查最大弧垂时对应的应力，并求出。如果k与的误差在之内，就满足要求。否则，再按模板重新排杆定位，直到k与在误差范围内。2.4.3定位结果--71-- 220kV白新线架空送电线路设计表2.15定位结果耐张段杆塔标号档距(m)代表档距(m)呼称高度(m)一15415426.738.7二345340.626.733620.5三345293.423.728038.720026.7四185306.426.7357.523.7300.520.5五32632623.7六380393.126.740526.7七220212.923.720523.7--71-- 220kV白新线架空送电线路设计八230326.226.734026.736323.7九235245.123.7九231245.123.723.726520.5十25925923.7十一21022323.723423.7十二26026023.7续表2.15定位结果2.5线路的防振设计防振在电力系统中，通常从两个方面着手：第一是减弱振动；第二是增加导线的耐振强度。本设计采用我国最广泛的防振装置——防振锤。防振锤是目前送电线路上广泛采用的一种积极的防振措施，其可将振动的幅度降低到安全范围内，对于减弱或消除线路振动危险效果明显。防振锤的设计主要解决两个问题，一是确定其重量、型号和个数；二是计算防振锤的安装位置。--71-- 220kV白新线架空送电线路设计2.5.1根据导线和避雷线型号、直径，选用防振锤导线型号为LGJ－210/25，选用FD－4；避雷线型号为GJ－50，选用FG－50。2.5.2确定防振锤的数量根据下表查得，导线悬挂点两侧应各安装一个防振锤。表2.16防振锤安装数量防振锤型号导线直径（mm）防振锤安装数量当需要安装下列防振锤个数时的相应档距(m)1个2个3个FG-50,FG-70,FD-2d<12300300～600600～900FD-3,FD-412d22350350～700700～1000FD-5,FD-6225（2.26）(3)避雷线与导线在档距中央的距离配合。S≥0.012L+1（2.27）(4)避雷线的最大使用应力（外过电压，15℃，无风）。=≤=/K（2.28）(5)杆塔呼称高的调整。已知选定的典型杆塔的呼称高为h，实际条件确定的呼称高为，则应h≥，其中=（2.29）2.7铁塔荷载计算2.7.1直线塔荷载计算2.7.1.1各类荷载的组合系数运行情况1.0断线情况（包括耐张杆及220kV以上直线杆）0.9--71-- 220kV白新线架空送电线路设计110kV及以上直线杆0.75安装情况0.92.7.1.2荷载的具体计算情况(1)正常情况Ⅰ（最大风、无风、未断线）。垂直荷载G=×A×+（2.30）水平荷载=×A×+Pj（2.31）纵向荷载一般不考虑。(2)正常情况Ⅱ（覆冰、相应风速及温度、未断线）。垂直荷载（2.32）水平荷载（2.33）纵向荷载一般不考虑。(3)断导线(断一根导线，避雷线未断，无风，无冰)。垂直荷载未短线相G=×A×+（2.34）垂直荷载短线相（2.35）水平荷载--71-- 220kV白新线架空送电线路设计=0（2.36）纵向荷载=（2.37）2.8酒杯铁塔内力计算铁塔内力计算主要是对塔材内力进行计算，并进行铁塔的选材和螺栓数目的确定，下面将详细介绍。2.8.1塔身风压计算塔身风压计算公式：（2.48）（2.49）式中——风压高度变化系数；——构件体型系数；——风荷载调整系数；——构件承受风压投影面积计算值。2.8.2铁塔自重假定本铁塔假定铁塔每米高度重量为G/H=630N/m。假定铁塔头部重量为=11kN。2.8.3铁塔内力计算2.8.3.1塔头部分(1)运行情况下--71-- 220kV白新线架空送电线路设计绞结点反力绞结点反力，一般规定A、B为绞接，只有水平和垂直方向的反力。公式如下==（2.50）（2.51）（2.52）式中，——A、B绞点以上所有水平力对A,B点力矩代数和；——A,B以上所有垂直力之和。上曲臂（右）主材内力（2.53）（2.54）下曲臂（右）主材内力（2.55）（2.56)避雷线支架（右）内力--71-- 220kV白新线架空送电线路设计（2.57）（2.58）横担主斜材内力（2.59）（2.60）（2.61）（2.62）（2.63）（2.64）2.8.3.2塔身部分塔身构件内力，一般按最大风情况和断线情况计算，并取其内力较大者选择构件。在最大风情况下，塔身主材及斜材的计算，与平面桁架受水平方向荷载作用相同。在断线情况下，作用在塔身侧面有两个力，即由断线张力产生的轴力T和扭力。详细计算过程见计算书。2.9基础稳定设计--71-- 220kV白新线架空送电线路设计输电线路的铁塔基础，受上拔力和下压力以及水平力的作用，因此应按不同的情况进行基础的稳定性设计。2.9.1基础的选择原则应根据基础的受力，杆塔的形式，沿线的地形，工程地质、水文以及施工运输等条件综合确定，设计基础时应该符合安全、经济、方便的原则。2.9.2计算基础受力铁塔的每个塔腿基础承受着铁塔上部传下来的压力、上拔力、下压力、水平力和扭力。2.9.2.1运行情况下的上拔力T、下压力N计算（2.65）（2.66）式中——所有外力对塔腿y-y面的力矩之和；——铁塔所有垂直力之和；b——塔身正面宽度。2.9.2.2断线情况下的上拔力T、下压力N计算（2.67）（2.68）--71-- 220kV白新线架空送电线路设计（2.69）（2.70）式中——断线张力对塔脚x-x轴的力矩；c——断线张力至塔中心的距离；a——塔基础侧面的宽度。2.9.3确定计算参数2.9.3.1确定和表2.19上拔和倾覆稳定设计安全系数杆塔类型上拔稳定倾覆稳定直线型1.61.21.5悬垂转角、耐张型2.01.31.8转角型、终端型、大跨越2.51.52.22.9.3.2确定土质及状态由=10，=1.0知土质为轻亚粘土，状态为软塑。附表如下：表2.20泥土状态坚硬0硬塑0<0.25可塑0.25<0.75软塑0.75<1流塑>1表2--71-- 220kV白新线架空送电线路设计.21泥土土质粘土>7亚粘土10<17轻亚粘土3<102.9.3.3确定上拔角α和土的计算容重附表如下:表2.22上拔角α和土的计算容重土名参数粘土、亚粘土、轻亚粘土粗砂中砂细纱粉砂坚硬、硬塑可塑软塑（kN/）171615171615α()2620102826222.9.3.4确定临界深度表2.23临界深度土名及状态圆形底板方形底板沙类土2.5D3.0B粘性土（坚硬的、硬塑的）2.0D2.5B粘性土（可塑的）1.5D2.0B粘性土（软塑、流塑1.2D1.5B由上表可知=2.03=6(m)。2.9.3.5确定地基的基本容许承载应力[R]表2.24基本容许承载应力塑性指标--71-- 220kV白新线架空送电线路设计液性指标00.51.000.250.500.751.001.20孔隙比0.5350310280450410370(340)0.6300260230380340310280(250)0.72502101903102802502302001600.82001701502602302101901601200.91601401202202001801601301001.01201001901701501301101.1150130110100本设计结合已知条件[R]=120kN/m²。2.9.3.6确定基础宽度和埋深的承载应力修正系数和表2.25承载应力修正系数和土的类别老粘性土和一般粘性土粘土、亚粘土0.31.5轻亚粘土0.52.0按上表，因为是轻亚粘土，则=0.5，=2.0。2.9.4基础强度稳定设计2.9.4.1设计条件沿线路的地质为轻亚粘土，孔隙比e=0.8,塑性指标=16，液性指标=0.75，地下水在表面下3米。2.9.4.2基础受力铁塔的每个塔腿基础，承受着铁塔传下来的压力、上拔力、水平力和扭力的作用。2.9.4.3基础基本尺寸h=3m,=2.7m,==0.3m,B=3m,=1.5m,b=0.8m2.9.4.4基础强度校验在计算时，不考虑土体的抗剪强度，通常用“土重法”进行计算。(1)上拔稳定计算关于上拔土锥体的体积和深度内基础体积。当时--71-- 220kV白新线架空送电线路设计当>时式中——计算上拔角；B——根开，m。基础上拔稳定按下式计算。满足公式式中T——上拔力，N；——基础自重，N；——土的计算容量；、——与土抗力和基础自重相关的上拔设计安全系数。(2)下稳定计算地基容许承载应力R计算。求双向偏心受压基础地面的压应力=A/6=B/6--71-- 220kV白新线架空送电线路设计式中N——下压力；——基础混凝土重力；——底板正上方土重力。地基的容许承载应力核算。当基础受轴心压力时2.10本章小结本章节主要对设计内容及方法进行具体的阐述和说明，并罗列出各项设计结果。本章由设计的基本条件和相关条件，参考相关书籍，逐步逐项设计。主要分为导地线的应力弧垂计算，线路室内定位，杆塔荷载、内力计算，基础校验和相关金具、绝缘子的选配和校验。本章只对设计全过程的理论和方法进行阐述和说明，具体的计算过程见下章的计算书。3设计计算书3.1架空线路的应力、弧垂计算3.1.1导线的比载计算3.1.1确定导线各气象条件的比载--71-- 220kV白新线架空送电线路设计3.1.1.1自重比载计算3.1.1.2冰重比载计算3.1.1.3垂直总比载计算3.1.1.4无冰风压比载计算(1)最大风（计算强度）最大风（计算风偏）(2)外过电压(有风)安装(有风)(3)内过电压3.1.1.5覆冰时的风压比载（1）计算强度（2）计算风偏--71-- 220kV白新线架空送电线路设计3.1.1.6无冰时综合比载计算(1)最大风（计算强度）最大风（计算风偏）(2)外过电压(有风)安装(有风)(3)内过电压3.1.1.7覆冰综合比载计算计算强度计算风偏3.1.1.1确定应力值3.1.1.2判断临界档距--71-- 220kV白新线架空送电线路设计计算各种临界档距。（无高差、许用应力相同）（3.1）（无高差、许用应力不同）（3.2）得：3.1.1.3导线应力、弧垂计算结果--71-- 220kV白新线架空送电线路设计导线应力弧垂值(Mpa)3.1.2避雷线的应力、弧垂计算避雷线不同档距不同天气情况应力弧垂计算。表3.3避雷线应力弧垂值(Mpa)3.2绝缘子及金具的选择3.2.1绝缘子的选择--71-- 220kV白新线架空送电线路设计3.2.2绝缘子串片数的选择所以：绝缘子串取13片绝缘子。3.2.2绝缘子串的串数选择3.2.2.1悬垂绝缘子串的串数的选择悬垂绝缘子串的串数是根据最大垂直荷载和断线情况下来选择的(1)按导线最大综合荷载计算N≥K1(+)/T=(2)按导线断线条件计算N≥K2/T=综上所述：悬垂绝缘子串只需一串。3.2.2.2耐张绝缘子串N≥K1/T=综上所述：耐张绝缘子串需一串。3.3.1判断导线的最大弧垂出现的气象条件控制气象条件为年平均气温t=-5℃,σ=103.99MPa，γ1=32.77×10-3MPa/m所以最大弧垂出现在最高气温时3.3.2最大弧垂与杆塔定位的关系--71-- 220kV白新线架空送电线路设计最大允许弧垂：=23.7-2.2-6.5-1=14(m)3.3.3杆塔的标准定位高度的确定直线塔：=23.7-2.2-6.5-1-0=14(m)耐张塔：=20.5-6.5-1-0=13(m)3.3.4最大弧垂模板的制作及排杆由=14m查安装曲线得=471.25m，查最高气温时的应力弧垂曲线得=34.76Mpa。则=4.75，根据制作弧垂模板。表3.4弧垂模板值第二耐张段校验：=340.6(m)查应力弧垂曲线得：=34.61Mpa，=4.73。经效验，满足要求。其余耐张段见平断面图。3.4线路的防振设计3.4.1根据导线和避雷线型号、直径选用防振锤导线型号为LGJ－210/25，选用FD－4；避雷线型号为GJ－50，选用FG－50。3.4.2确定防振锤的数量。根据下表查得，导线悬挂点两侧应各安装一个防振锤。表2.16防振锤安装数量防振锤型号导线直径（mm）防振锤安装数量--71-- 220kV白新线架空送电线路设计当需要安装下列防振锤个数时的相应档距(m)1个2个3个FG-50,FG-70,FD-2d<12300300～600600～900FD-3,FD-412d22350350～700700～1000FD-5,FD-6220.012L+1=5.764(m),满足条件。(2)避雷线对边导线的保护角校验。220kV双避雷线路，一般为20左右。=18.67经检验，符合条件。(3)避雷线对中导线的保护。D/s=11/1.5=7.3>5--71-- 220kV白新线架空送电线路设计经检验，满足要求。(4)避雷线的最大使用应力。=307.95Mpa<1200/3.5=342.86Mpa经检验，满足条件。(5)杆塔呼称高的调整。=2.2+9.35+6.5+1=19.05(m)