220kv单回路架空输电线路设计 毕业论文 55页

毕业设计说明书（论文）题目：220kv单回路架空输电线路设计学院：输变电技术学院班级：输电081班姓名：学号：0814490121指导教师：55 前言随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，电力需求水平增长突出，为了满足市场的需求，我国的电力工业在近50年来也得到了很大的发展。就输电线路而言，新中国成立初我国输电线路仅有6500km，发展到2004年底，全国110kv及以上输电线路长度约为50万km，总长居世界第二。1952年建成新中国成立后的第一条220kv输电线路，开创了我国建设高压输电线路的历史篇章；1972年建成第一条330kv超高压输电线路，揭开了我国超高压输电的序幕；1981年建成第一条500kv输电线路工程。改革开放以来我国的电力工业快速发展，现在我国将要实现以超高压和特高压输电线路为骨架，各个电压等级的输电线路协调运行的电网系统。我国幅员辽阔，各地资源分布和经济发展也不相同。因此我国为推动电力能源在全国范围内的优化配置，保障安全可靠的电力供应而大力发展智能电网。近年来，随着新技术的不断应用，跨区跨省电网建设快速推进，电网网架结构得到进一步的加强和完善。在中西部地区资源和消费带动下，随着电网联网建设，将逐步实现大区域或者全国电力电量平衡原则。而电网建设将配合电源基地建设，改变过去单独依靠输煤的模式，采取输煤与输电并举的发展方式，通过特高压、超高压交直流，实施跨区、跨省，西电东送，南北互济，水电交互，火电、水电、风电、太阳能打捆送电。在实现高效率的智能化电网中220kv输电线路将起着不可替代的作用！各地区的地形、地质、气象等自然环境比较复杂。在输电线路建设中会遇到许多技术问题。通过大量的工程实践，我们对高山地区、严重覆冰地区、台风地区、高海拔地区、不良地质地区、地震灾害地区等特殊条件下，输电线路的设计、施工和运行都积累了丰富的经验，已经建立输电线路有关的研究和试验的机构和设施。而220kv输电线路的设计、施工和运行经验是最完善的，它将为今后发展超高压、大容量输电线路的建设创造十分有利条件。55 内容摘要本次220kv架空输电线路设计主要包括：导线和地线的选用及绘制应力弧垂曲线、金具选用、杆塔的选用及相应计算、杆塔基础和防雷等几个问题.具体如下:1.导线的选用：要求导电率高，耐热性能好，具有一定机械强度.质量轻.运送方便.价格低廉等。2.金具的选用：主要选用以组装好的绝缘子串，因此在选用合适的防振垂.间隔棒.要求耐雷水平高。3.杆塔的选用：要考虑复冰.最大风.最高，最低气温等各种不利气象条件下.结构所承受的最大荷载，要求经济安全。4.杆塔基础的选用：要考虑地质.地貌.冻土层厚度.承载性能.承载力大小等，还要求用料省。5.杆塔的防雷设计：输电线路的防雷性能的优劣，主要有两个指标来衡量：一是耐雷水平、二是雷击跳闸率。(一段话）关键词220kv导线避雷线金具设计杆塔结构设计荷载校验基础校验防雷设计55 目录前言第1章导地线设计···················································11.1第II气象区的条件及参数·················································11.2导线地线设计··························································11.3导线的比载······························································21.4导线的机械物理特性······················································21.5地线的比载：·····························································5第2章杆塔设计······················································72.1杆塔定位································································72.2杆塔定位后的校验························································72.2.1杆塔的水平档距和垂直档距············································72.2.2杆塔的最大允许档距··················································72.3导线间隙校验55 ···························································82.4导线的悬点应力··························································92.4.1导线悬垂角··························································92.4.2绝缘子串度························································102.4.3耐张绝缘子串挂····················································102.5直线塔杆塔荷载算·····················································102.5.1正常运行情况最风···················································112.5.2正常运行情况的最大冰···············································132.5.3事故断导线况·······················································152.5.4事故断地线况·······················································162.5.5安装检修时吊线施工载···············································162.6耐塔··································································172.6.1正常运行情况最风···················································172.6.2正常运行情况的最大冰···············································192.6.3事故断导线况·······················································212.6.455 事故断地线况·······················································222.6.5安装检修时吊线施工载···············································222.7直线塔荷载图····························································24第3章金具设计······················································263.1绝缘子的种类及择·······················································263.2悬式绝缘子片数定·······················································263.2.1按正常工作电压决定每串绝缘子的数···································263.2.2根据内过电压决定绝缘子片数··········································263.3悬垂串的串的计·························································263.3.1悬垂串串数的校验定·················································263.4防振锤的计算·························································273.4.1导线的防振施························································273.4.2防振锤的择····························································273.5导线防振锤的计·························································2855 3.6避雷线防振锤计·························································293.6.1确定防震措施、绘制绝缘子串组图······································29第4章防雷计························································304.1杆塔接地装置···························································304.2耐雷水平的算···························································324.2.1一般地区土壤电阻率耐雷水平算·······································324.2.2高土壤电阻率地区耐雷水平算·········································334.3雷击跳闸率的算：························································34第5章基础计························································375.1直线铁塔基础上验·······················································385.2直线塔基础下压稳验·····················································385.2.1基础台阶重·························································385.2.2地基边缘下压校格···················································395.3倾覆稳定算55 ·····························································395.4耐张铁塔基础上验·······················································405.5直线塔基础下压稳定验···················································405.2.1基础台阶上重·······················································405.2.2地基中心许可力·····················································415.6倾覆稳定算······························································41第6章编制铁塔施工技术册····································426.1说明铁塔施工技术册······················································426.1.1说明铁塔施工技术册··················································426.1.2铁塔组力的安全施····················································426.1.3组立铁塔检查求······················································426.1.4分解组塔各部分受力算················································42参考献···································································4355 第一章导地线设计1.1第I气象区的条件及参数查导地线参数，根据气象区条件，计算导地线的七种比载，计算出临界档距，判断出控制气象，以控制气象为第I状态，待求气象为第II状态，利用状态方程，求出待求气象下不同档距的应力与弧垂，并计算出安装条件下，不同温度时的各个档距的应力及相应弧垂，以横坐标表示档距，以纵坐标为弧垂（应力），绘制出导线应力弧垂曲线及导线的安装曲线。1)耐张段长度：5km2)气象条件：第I典型气象区3)地质条件：普通土4)地形条件：平原跨越通信线路铁路公路5)污秽等级：2级。6)输送方式及导线：单回路，LGJ-400/50导线7)地线：GJ-701.2导线地线设计：确定导线、地线型号;计算导线的各种参数，绘制应力—弧垂曲线、杆塔定位图。表一全国第Ⅰ典型气象区条件冰厚复冰风速最大风速雷电过电压风速内部过电压风速b=0mmv=10m/sv=35m/sv=15m/sv=17.5m/s安装风速最低气温覆冰气温最大风温度安装温度v=10m/s-5℃-5℃10℃0℃最高气温年平均气温雷电过电压温度内部过电压温度40℃20℃15℃20℃55 表二钢芯铝绞线规格（GB1179-83）导线计算拉断力导线计算截面积导线外径导线计算质量Tm=123400NA=451.55mm2d=27.63mmGo=1511kg/km注：其中导线截面积A=(铝)399.73mm2+(钢)51.82mm2=451.55mm2地线计算拉断力地线计算截面积地线外径地线计算质量Tm=100250NA=78.94mm2d=11.5mmGo=628.4kg/km计算导线铝对钢的截面比：399.73/51.82=7.71表三钢芯铝绞线弹性系数和膨胀系数（GB1179-83）线膨胀系数弹性模量α=19.3×10-61/℃E=69000N/mm2表四地线线弹性系数和膨胀系数线膨胀系数弹性模量α=11.5×10-61/℃E=181420N/mm21.3导线的比载：导线单位面积、单位长度的荷载称为比载。比载在导线荷载的计算中是最适合的参数。线路设计中常用的比载有7种。(1)自重比载：有架空线本身自重引起的比载。g1(0,0)=9.8Go/A×10-3=32.79×10-3N/m-mm2(2)冰重比载：架空线上覆冰后，冰重除以架空线长度及架空线截面积即为冰重比载。g2(0,0)=×10-3=0.00N/m-mm2(3)覆冰时导线的垂直总比载：架空线自重比载和冰重比载之和。g3(0,0)=g1+g2=32.79×10-3N/m-mm2(4)导线风压比载：导线每单位长度、每单位截面积上的风压荷载。g4=·sin2θ×10-3当v=10m/s时=1.0c=1.1θ=90°g4(0,10)=4.5×10-3N/m-mm255 当v=15m/s时=1.0c=1.1θ=90°g4(0,15)=9.276×10-3N/m-mm2当v=17.5m/s时=1.0c=1.1θ=90°g4(0,17.5)=12.625×10-3N/m-mm2当v=35m/s时=0.75c=1.1θ=90°g4(0,35)=37.88×10-3N/m-mm2（5）有风时的综合比载：在导线上垂直方向作用的自重和风压比载的几何和。g5（0,10）=33.10×10-3N/m-mm2g5（0,15）=34.077×10-3N/m-mm2g5（0,17.5）=35.137×10-3N/m-mm2g5（0,35）=50.10×10-3N/m-mm21.4导线的机械物理特性（1）导线的抗拉强度：导线的计算拉断力与导线的计算接面积的比值称为导线的抗拉强度或瞬时破坏应力。σp=Tm/A=273.28MPa（2）最大应力：σmax=σp/K=109.31MPa（K=2.5）其中K为导线地线的安全系数，在设计中K取值不应小于2.5，避雷线的设计安全系数，宜大于导线的设计安全系数。（3）平均应力σ=σp×25%=68.32MPa表五确定控制气象最低温度覆冰最大风年平均气温控制应力109.31MPa109.31MPa109.31MPa68.32MPa比载32.79×10-333.10×10-350.10×10-332.79×10-3温度-5℃-5℃+10℃+20℃g/σk3.0×10-43.028×10-44.5833×10-44.8×10-455 排列序号ABCD计算临界档距=0经计算得：LAB=0mLAC=240.55mLAD=虚数LBC=197.81mLBD=虚数LCD=虚数表六列临界档距判别表确定有效临界档距ABCDLAB=0mLBC=197.81mLCD=虚数LAC=240.55mLBD=虚数LAD=虚数————————————————————————————＞D有效临界档距控制区及控制气象条件：经判断控制气象条件为年平均气温此时b=0mmti=20℃σi=68.32MPagi=32.79×10-3N/m-mm2计算各条件下的应力弧垂编写MATLAB程序L=？55 E=65000H=68.32o=20.5e-6g=0.03279G=？t=20T=？A=H-E*g*g*L*L/(24*H*H)-E*o*(T-t)B=E*G*G*L*L/24rr=[1-A0-B]S=roots(rr)f=G*L*L/(8*S)计算各个气象条件下的应力弧垂1.最高气温条件下的应力弧垂此时gj=g1=32.79×10-3N/m-mm2tj=40℃表七L50100150200250300350400450500σ44.0248.3152.2655.4358.0060.0061.1163.2062.7162.60f0.2330.8481.7652.9584.4246.4708.77011.19014.00017.2602.覆冰条件下应力弧垂此时gj=g5=33.10×10-3N/m-mm2tj=-5℃表八L50100150200250300350400450500σ90.7388.5285.4782.2579.3577.0175.1773.8272.3070.45f0.1140.4671.1002.0103.2604.8355.7438.97011.59014.603.年平均气温条件下应力弧垂此时gj=g1=32.79×10-3N/m-mm2tj=20℃表九L5010015020025030035040045050055 σ68.3268.3268.3268.3268.3268.3268.3268.3268.3268.32f0.1500.6001.3502.4003.4505.4007.3509.60012.15015.001.最大风条件下应力弧垂此时gj=g5(0,35)=50.10×10-3N/m-mm2tj=10℃表十L50100150200250300350400450500σ80.6285.0087.8090.4492.7194.6096.1497.4098.4199.24f0.200.741.612.774.226.008.0010.3012.9015.802.安装条件下应力弧垂此时gj=g5(0,10)=33.10×10-3N/m-mm2tj=0℃表十一L50100150200250300350400450500σ94.18692.05089.00185.64282.49379.83277.71576.07574.81273.836f0.1100.5001.0461.9333.1354.6656.5229.70211.2014.0106．外过电压条件下应力弧垂（v=15m/s）此时gj=g5(0,15)=34.077×10-3N/m-mm2tj=15℃表十二L50100150200250300350400450500σ74.73374.09473.27772.47571.78871.23870.80970.4870.2270.02f0.1380.5581.2702.2843.6025.2277.1589.4011.8914.777.内过电压时的应力弧垂此时gj=g5(0,17.5)=36.019×10-3N/m-mm2tj=15℃表十三L50100150200250300350400450500σ74.98174.98974.99875.00775.01575.02175.02675.03075.03375.035f0,1500.6001.3512.4013.7515.4017.3519.60112.15115.0018.最低气温情况下的应力弧垂：此时==32.79×10-3N/m-mm2=-5℃表十四L50100150200250300350400450500σ97.294.3290.2185.6681.4377.9275.273.1571.1268.88f0.110.4351.0221.9143.1464.7346.6778.96511.6714.8855 9.事故断线情况下的应力弧垂：此时==33.10×10-3N/m-mm2=0℃表十五L50100150200250300350400450500σ94.18692.05089.00185.64282.49379.83277.71576.07574.81273.84f0.1100.5001.0461.9333.1354.6656.5229.70211.20014.011.5．安装曲线的绘制及相关计算安装曲线是施工单位对架空线路进行紧线安装时所需要的主要技术数据之一。曲线的绘制一般从最高施工温度到最低施工温度，每隔5℃绘制一条曲线根据我国第Ⅰ气象区的特点，最高温度为40℃，最低温度为-5℃，利用状态方程可计算出不同温度下的应力弧垂。1.5.1安装曲线的应力弧垂表表十六温度L50100150200250300350400450500-5σ100.198.2094.590.2986.2182.6979.8677.6675.9774.67f0.100.420.981.822.974.466.298.5211.0313.960σ94.1791.9888.8685.4182.1779.4477.2675.5874.2873.28f0.110.451.041.923.124.646.508.7011.214.015σ87.6585.8783.4080.7678.3676.3874.8273.6172.6871.98f0.120.481.062.033.274.836.718.9911.5314.4610σ81.1579.8678.1376.3674.7973.5172.5271.7571.1670.70f0.130.511.182.153.435.026.929.2311.7714.7015σ74.7174.0073.10972.2971.4470.8370.3569.9969.7069.48f0.140.551.262.273.595.217.209.4612.0214.9420σ68.3568.4368.5868.6068.6768.7368.7768.8168.8368.85f0.150.601.362.413.775.427.379.6212.1715.0225σ62.0262.8663.8364.7065.4265.9766.4166.7467.0067.20f0.170.651.452.533.925.597.639.9212.5115.3930σ55.8357.6759.6561.3662.7263.7864.6065.2965.7466.13f0.180.711.552.674.085.847.8510.1412.7515.6035σ49.8052.8155.7958.2760.2261.7462.9163.8264.5465.10f0.210.781.652.814.256.038.0610.3712.9815.8940σ44.0248.3152.2655.4358.0060.0061.1163.2062.7162.60f0.230.851.772.964.436.478.7111,1914.0017.26055 1.6.地线的比载：(1)自重比载：有地线本身自重引起的比载。g1(0,0)=9.8Go/A×10-3=78.013×10-3N/m-mm2(2)冰重比载：由于第I气象区的覆冰厚度为零，故冰重比载为g2(0,0)=×10-3=0N/m-mm2(3)覆冰时地线的垂直总比载：架空线自重比载和冰重比载之和。g3(0,0)=g1+g2=78.013×10-3N/m-mm2(4)地线风压比载：导线每单位长度、每单位截面积上的风压荷载。g4=·sin2θ×10-3当v=35m/s时=0.75c=1.1θ=90°g4(0,35)=90.177×10-3N/m-mm2当v=17.5m/s时=1.0c=1.1θ=90°g4(0,17.5)=30.059×10-3N/m-mm2当v=15m/s时=1.0c=1.1θ=90°g4(0,15)=22.084×10-3N/m-mm2当v=10m/s时=1.0c=1.1θ=90°g4(0,10)=9.815×10-3N/m-mm2（5）有风时的综合比载：在地线上垂直方向作用的自重和风压比载的几何和。g5（0,35）=119.24×10-3N/m-mm2g5（0,17.5）=83.69×10-3N/m-mm2g5（0,15）=81.17×10-3N/m-mm2g5（0,10）=78.72×10-3N/m-mm21.7.地线的机械物理特性55 （1）地线的抗拉强度：地线的计算拉断力与地线的计算截面积的比值称为地线的抗拉强度或瞬时破坏应力。σp=Tm/A=1270MPa（2）最大应力：σmax=σp/K=508MPa（K=2.5）其中K为导线地线的安全系数，在设计中K取值不应小于2.5，避雷线的设计安全系数，宜大于导线的设计安全系数。（3）平均应力σ=σp×25%=317.5MPa⑷最大弧垂（取最高温度，档距为550m）55 第二章杆塔设计2.1杆塔定位1）定位的原则要求：使导线上任一点在任何情况下，必须保证对地及障碍物的安全距离（限距）。本次设计为220kv输电线路，查知经济呼称高为23米，综合导线型号400/50和经济呼称高故选用Z2酒杯型直线塔和A1酒杯型耐张塔施工裕度表1档距（m）<200200-350350-600600-800800-1000施工裕度（m）0.50.5-0.70,7-0.90.9-1.21.2-1.4导线对地面最小垂直距离表2电压等级（kv）220线路经过地区人口稀少、非居民区6.5绝缘子串长度λ的确定表3标准电压110220330单片绝缘子长（mm）146146146绝缘子数（片）71317由于污秽等级为Ⅱ级，故选15片绝缘子限距与弧垂的公式是：H-杆塔呼称高λ-绝缘子串长-限距Δ取0.8m取6.5mλ取2.887m2）估计耐张段代表档距：在应力-弧垂曲线查出对应于算出的最大弧垂的允许档距为x=475.7m以0.9乘以定位档距作为估算的代表档距：0.9x=428m3）由此代表档距在应力-弧垂曲线上查出“产生最大弧垂那一气象条件”的应力σ=62.73MPag=32.79N/m-55 表4xy500.65351002.6141505.881520010.45625016.557530023.52635032.02152.2杆塔定位后的校验2.2.1杆塔的水平档距和垂直档距在应力-弧垂曲线查出对应于算出的最大弧垂的允许档距为[L]H=475.7m取[L]H=477m水平档距Lh=1.1[L]H=523m，垂直档距LV=1.1Lh=575mlsh------------水平档距lch------------垂直档距，可从断面图量取。Lsh1=444.4Lsh2=482.85Lsh3=461Lsh4=465Lsh5=494.55Lsh6=496.75Lsh7=542.05Lsh8=544.7Lsh9=486.5Lch1=462.7Lch2=513.3Lch3=468.65Lch4=453.1Lch5=491.7555 Lch6=496.65Lch7=518.75Lch8=568.4Lch9=553.7查表知所选杆塔的水平档距为600m垂直档距为800m代表档距700由上可知杆塔符合要求2.2.2.杆塔的最大使用档距实际档距不应超过最大允许档距lmax。最大线间距离Ds与最大弧垂fmax的关系是式中Ds-----最大线间距离（m）λ-----悬垂绝缘子串长度（m）U------线路额定电压（kv）使用悬垂绝缘子串的杆塔，水平线间距离与档距的关系表5水平线间距离5.566.57标称电压（kv）220440525615700有经验可知水平线间距离应取6.5m经计算fmax=31.085m将fmax代入下式算得最大使用档距lmax=689.74m经校验符合要求2.3导线间隙校验：单位：m电压等级（kv）3566110220330雷电过电压0.450.651.001．902.30操作过电压0.250.500.701.451.95正常运行电压0.100.200.250.550.90根据规程最小空气间隙为①基本风压：式中V—平均最大风速，以m/s代入。55 ②绝缘子串所受风压：③导线风荷载计算：检验时=1.1弧垂取最大弧垂为15.8m；；；则④导线重力荷载⑤绝缘子串风偏角：55 根据制作间隙圆校验图三种气象条件下间隙圆校验合格间隙圆图如下所示2.4导线的悬点应力架空线悬点应力可为最低点最大使用应力的1.1倍曲线按下式计算并绘出式中h——————————悬挂点高差σ—————————导线最低点最大使用应力l——————————档距g——————————与σM0相对应情况下的导线比载以横坐标为档距，纵坐标为高差的坐标系中，按不同的绘制55 悬挂点应力通用临界曲线，经计算得表6l010020040060080090010001200140016001760h04279138177195196192170128650如图所示档距检查方法：按实际档距和高差在图中得到的点，落在曲线下方，表明悬点应力未超过允许值，反之则超过。经检验实际的档距和高差图中得到的点，均落在曲线下方，故悬点应力未超过允许值。2.4.1导线悬垂角在垂直档距较大的地方，架空线在悬垂线夹出口处的悬垂角（倾斜角）可能会超过线夹的允许值，由于附加弯曲应力，可能致使架空线在线夹出口处受到损坏，因而需要对架空线的悬垂角进行校验。导线的最大悬垂角发生在最大弧垂（即最高气温气象）时，对于船体能自由转动的线夹，可按下式计算导线的最大垂直档距：式中——悬垂线夹的允许悬垂角，取22o；——代表档距下导线最大弧垂时的应力，MPa；——代表档距下导线最大弧垂时的比载，N/m-mm2；55 ——分别为被检验杆塔两侧垂直档距，即悬挂点距两侧弧垂最低点间的水平距离，m。将各数值带入式中得：绘制悬垂角临界曲线如图经比较垂直档距均符合要求，故悬垂角也符合要求2.4.2绝缘子串强度悬垂绝缘子串的允许荷载应大于最大荷载时每米导线重量与档距之乘积。耐张绝缘子串的允许荷载应大于或等于最大拉力时导线悬挂点的拉力。2.4.3.耐张绝缘子串倒挂由于平原地形比较平坦，耐张绝缘子串不可能上仰，所以绝缘子串不需要倒挂校验。验算公式式中θ——————耐张绝缘子串倾角T——————年平均气温下，无冰无风时导线拉力g1——————自重比载l——————档距55 G——————耐张绝缘子串重量A——————导线横截面积h——————悬挂点高差2.4.4导线及避雷线上拔校验由于产生上扬的临界条件是垂直档距为零。在在本设计中垂直档距均大于零，故不会出现上拔现象。2.4.5交叉跨越距离校验正常情况下的交叉跨越距离，可以直接从断面图上量取，然后按有关规程检验。表7项目铁路公路通信线路规程最小垂直距离线路电压至规顶至接触线至路面至被跨越线路154-220kv8.5（7.5）4.08.04.0实际距离13.9310.213.65经检验交叉跨越距离均合格临档断线对交叉跨越距离影响最大，垂直距离D可按下式计算式中fc-交叉点悬线弧垂。A.B–导线悬挂点标高C–被交叉物在交叉处标高ab-交叉点至左右杆距离g1-导线断线后的比载σ-导线断线后的残余应力2.5直线塔杆塔荷载计算计算杆塔荷载，确定杆型，并绘制荷载图，计算杆塔内力和稳定性。由于前面选塔，塔的相关尺寸及数据已知，直线塔，采用Z2塔。（1）设计条件：220kv送电线路通过第I典型气象区，导线为LGJ-400/50,地线为GJ-70,采用二分裂导线。水平档距为523m，垂直档距=575m55 ，代表档距为=492m，线路地面粗糙类别属B类。（1）各种荷载组合气象条件：表8组合气象条件风速冰厚气温正常运行情况最大风35010最大覆冰100-5最低气温00-5事故情况断导线000断地线000安装情况吊线锚线挂线牵引1000（3）导线地线技术数据表9导线型号导线外径导线截面积导线计算重量导线计算拉断力LGJ400/50d=27.63mmA=451.55mm21511kg/km123400N地线型号地线外径地线截面积地线计算重量地线计算拉断力GJ-70d=11.5mmA=78.94mm2628.4kg/km100250N(4)绝缘子串金具和防振锤数量和重量表表10项目绝缘子片数金具防振锤合计导线型号与数量15片（XP-70）1套2个(FD-5)重量15×4.7kg11.31kg2x7.2kg96.21kg地线型号与数量无1套2个（FG-70）重量无3.5kg2×4.2kg11.9kg2.5.1正常运行情况最大风（v=35m/s，b=0mm，t=10℃）①导线风荷载基本风压导线风荷载调整系数βc=1.0风压不均匀系数α=0.7555 导线体形系数μs=1.1(因为d=27.63mm＞17mm)风压高度变化系数μz的计算如下（本次设计地表为B类地表）绝缘子串长度λ=2.887m导线弧垂取fd=13.331m导线的平均高度将以上各值代入下式得x1.0②地线风荷载导线风荷载调整系数βc=1.0导线体形系数μs=1.2因为线径小于17mm地线外径d=11.5mm地线弧垂取9m风压高度变化系数③绝缘子串风压荷载直线塔绝缘子串数n1=1每联中绝缘子片数n2=15导线绝缘子串将以上各值代入下式得导线绝缘子串55 ④塔身风荷载基本风压风压调整系数风压高度变化系数塔头风压高度变化系数塔身结构体形系数塔头结构体形系数塔身轮廓面积塔身m2塔头m2沿风向投影面积塔身F=0.2Fk=0.2×75.667=15.14m2塔头F=0.3Fk=0.3×97.35=29.2m2将以上各值代入下式得塔头塔身⑤横担风荷载风压调整系数风压高度变化系数下横担风压高度变化系数上横担杆塔结构体形系数55 轮廓面积横担m2沿风向投影面积下横担F=0.3Fk=0.3×16.2=4.86m2⑥导线重力荷载单导线n=2垂直档距Lv=575m导线单位长重量导线重力荷载⑦地线重力荷载单导线n=1垂直挡距Lv=575m地线单位长重量地线重力荷载⑧绝缘子金具防振锤及地线挂点金具防振锤荷载⑨塔重2.6.2正常运行情况的最大覆冰（V=10m/sb=0mmt=－5℃）①导线风荷载基本风压导线风荷载调整系数βc=1.0风压不均匀系数α=1.0导线体形系数μs=1.1(因为d=23.76mm＞17mm)55 风压高度变化系数水平档距将以上各值代入下式得②地线风荷载导线风荷载调整系数βc=1.0导线体形系数μs=1.2因为线径小于17mm地线外径d=11.5mm风压高度变化系数③绝缘子串风压荷载导线绝缘子串④主杆风荷载塔头55 塔身⑤横担荷载结构体形系数风压高度变化系数风压调整系数⑥导线重力荷载导线重力荷载同正常情况下最大风时的⑦地线重力荷载同前面最大风地线单位长重量地线重力荷载⑧绝缘子金具防振锤及地线挂点金具防振锤荷载⑨塔重2.6.3事故断导线情况（V=0m/sb=0mmt=0℃地线未断）①导线断线张力最大使用张力直线杆塔分裂导线断线张力取一相最大使用张力的百分数表11一相线分裂数一相线最大使用张力百分数最小限制平地山地22025≥10KN55 ≥31525（20）≥20KN②导线重力荷载未断相导线重力荷载导线重力荷载已断相导线重力荷载③地线重力荷载④绝缘子金具防振锤及地线挂点金具防振锤荷载⑤塔重2.6.4事故断地线情况（V=0m/sb=0mmt=0℃导线未断）①导线断线张力最大使用张力直线杆塔地线不平衡张力取为最大张力的百分数表12杆塔类型钢筋混凝土电杆拉线铁塔自力式铁塔≤330kv15～203050≥500kv20～304050②导线重力荷载导线重力荷载55 ③地线重力荷载未断地线重力荷载地线重力荷载已断地线重力荷载④绝缘子金具防振锤及地线挂点金具防振锤荷载⑤塔重2.6.5安装检修时吊线施工荷载（V=10m/sb=0mmt=0℃）①采用双倍起吊吊线附加荷载标准值单位：KN表13项目电压等级（kv）110220～330500导线直线型杆塔1.53.54.0耐张型杆塔2.04.56.0地线直线型杆塔1.02.02.0耐张型杆塔1.52.02.0查表知直线塔基本风压将所有数值代入下式得55 ②采用转向滑车时③地线风荷载④横担荷载结构体形系数风压高度变化系数风压调整系数2.7直线塔荷载图正常情况运行最大风正常情况最大覆冰（℃）（℃）55 事故断地线情况事故断地线情况（V=0m/sb=0mmt=0℃地线未断）（V=0m/sb=0mmt=0℃导线未断）安装检修时吊线施工荷载安装情况的锚线荷载（V=10m/sb=0mmt=0℃）（V=10m/sb=0mmt=0℃）55 第三章金具设计：金具是将杆塔、导线、避雷线、绝缘子连接起来的所用金属零件。金具可分为：悬垂线夹、耐张线夹、连接金具、保护金具和拉线金具。3.1绝缘子的种类及选择55 绝缘子是用来支撑和悬挂导线，并使导线与杆塔绝缘。它应具有足够的绝缘强度和机械强度，同时对化学物质的侵蚀具有足够的抵抗能力，并能适应周围大气条件的变化，如温度和湿度变化对它本身的影响等。架空线常用的绝缘子有针式绝缘子、悬式绝缘子、瓷横担式绝缘子等。根据规程相关规定，考虑经济性和线路电压等级选择悬式绝缘子。3.2悬式绝缘子片数确定3.2.1按正常工作电压决定每串绝缘子的片数表3-1型号机电破坏负荷（KN，不小于）打击破坏负荷（N.cm不小于）公称结构高（mm）绝缘件公称直径（mm）最小公称爬电距离（mm）雷电全波冲击耐受电压峰值工频电压kv1min湿耐受击穿XP-707056514625529510040110表3-2污秽等级爬电比距cm/kv中性点直接接地中性点非直接接地01.61.911.6～2.01.9～2.422.0～2.52.4～3.032.5～3.23.0～3.843.2～3.83.8～4.5由于本设计电压等级为220kv，大于110kv，故采用直接接地方式，本线路经过地区的污秽等级为二级，故选择爬电距离为2.0cm/kv绝缘子的泄露距离应满足下式式中D——绝缘子的泄露距离，cm；U——线路额定电压。KV;d——泄露比距，cm。55 高压架空线路绝缘子串的爬电比距泄露距离为D=20×220=4400本设计中绝缘子的怕点距离为D=295×15=4425故D＞Ud经校验绝缘子片数符合要求。根据内过电压决定绝缘子片数绝缘子串在内部过电压下不应发生闪络，概率应很低。因此要求绝缘子串的操作冲击湿闪电压大于操作过电压的数值。根据一般运行经验和参考表3-1选取绝缘子片数为13片，而且经上述校验合格。表3-3操作过电压与雷电过电压要求悬垂绝缘子串的最少片数标准电压（kv）3566110220300500单片绝缘子长（mm）146146146146146155绝缘子数（片）357131725绝缘子片数的选择：根据设计条件和污秽等级。设计条件220kv输电线路，线路通过区域为空旷无人区污秽等级为二级，属于低污染区绝缘子片数≥D/295=4400/295=14.9故应选择绝缘子片数为15片故确定使用XP-70型绝缘子15片，经上述校验合格。3.3悬垂串的串数的设计根据由中国电力出版社出版的《电力金具手册》选取220kv级绝缘子单串悬垂绝缘子串。（图号TH07）3.3.1悬垂串串数的校验确定绝缘子选择（XP-70）1)按最大垂直荷载进行校验n==55 2)短路拉力计算故绝缘子串应取一串表3-4导线金具材料汇总表编号名称型号每组量（个）每个质量（kg）共计质量（kg）总质量（kg）1挂板UB-710.750.7581.822球头挂环QP-710.270.273悬式绝缘子XP-70154.770.54碗头挂板WS-710.850.855悬垂线夹（双线夹）XCS-519.39.36铝包带（1×10）0.15经检验取一串绝缘子合格3.4防振锤的设计3.4.1导线的防振措施防振从两方面着手，一是减弱震动，一是增强导线耐振强度。3.4.2防振锤的选择防振锤的自振频率要和导线相近，这样，当导线震动时，引起防振锤共振，使两个重锤有较大的甩动，可以有效的消耗导线的振动能量。当架空线振动时，防振锤的线夹随之上下振动，由于两端的重锤具有较大的惯性，不能和线夹同步移动，则钢绞线不断上下弯曲，重锤的阻尼作用减小了振动的强度，钢绞线的变形及各股间的摩擦则消耗了振动能量。钢绞线弯曲的越厉害、所消耗的产生能量越多，则振动的幅度越大。为了获取最大防振效果，应以防振锤的钢绞线性能产生最大挠度为原则。为此防振锤本身的自然振动频率范围要与架空线振动频率范围相适应。3.5导线防振锤的设计表3-4防震锤型号导线直径（mm）当需要装置下列防震锤个数时的相应档距（m）55 1个2个3个FD-1d＜12＜300＞300-600＞600900FD-2、312≤d≤22≤350＞350700＞7001000FD-4、5、6d＜22-37.1≤450＞450800＞8001200FG-70GJ-70LGJ—400/50采用FD-5型防振锤导线直线D=27.63选用2个防振锤振动风速范围根据表3-4采用（0.5—5.0m/s）表3-5振动风速范围档距（m）导线悬挂点高度（m）引起振动的风速（m/s）下限上限150250120.54.0300450250.55.0500700400.56.07001000700.58.0最高气温时导线最小拉力=63最低气温时导线最大拉力=70平均运行时拉力=68.32则最高、最低振动频率HZ最大、最小“半波长”解得防振锤安装距离：55 第二个防振锤安装距离为2S=2.92m3.6避雷线防振锤设计避雷线型号GJ—70直径D=11.5mm选用二个FG—70防振锤表3-6绝缘子串金具和防震锤数量、自重：项目绝缘子串金具部分防震锤合计导线数量15片1套2个（FD-5）重量地线数量1套2个（FD-70）重量3.6.1防震措施：根据导线型号GJ-70确定使用FG-70防振锤根据l=523m＞450确定使用2个防震锤确定防震措施、绘制防震锤安装图、选择绝缘子型号与片数、绘制绝缘子串组装图。并配置相应的金具，绘制出绝缘子串组装图防振锤组装图第四章防雷设计在整个电力系统中的防雷中，输电线路的防雷问题最为突出，这是因为输电线路长度长，地处旷野，又往往是地面上最为高耸的物体，因此极易遭受雷击。55 输电线路的防雷性能的优劣，主要有两个指标来衡量：一是耐雷水平，即雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值，以KA（千安）为单位。二是雷击跳闸率，既100KM线路每年由雷击引起的跳闸次数，这是衡量线路防雷性能的综合指标。显然，雷击跳闸率越低，说明线路防雷性能越好。设计条件：220KV输电线路，导线型号为LGT-400/50地线采用GJ-70型双避雷线，保护角16.5（由杆塔外形计算得），避雷线平均高度，导线的平均高度=15.46m，铁塔高度30.5m，绝缘子串长，年均雷暴日为40天，一般地区：高土壤电阻率地区：杆塔水平接地装置的工频接地电阻可利用下式进行计算：ρ为土壤电阻率L水平接地体的总长度h水平接地体的埋设深度d水平接地体的直径或等效直径为水平接地体的形状系数根据标准：在的地区，除利用铁塔的自然接地，还应设人工接地装置，接地体埋设深度不宜小于0.6-0.8m。在的地区，可采用6-8根总长度不超过500m的放射形接地体，或连续伸长接地体，放射形接地体可采用长短结合的方式，接地体埋深不宜小于0.3m。本设计为220kv单回路输电线路设计设计条件1.耐张段长度：5km；2.气象条件：第Ⅰ典型气象区；3.地质条件：普通土；4.地形条件：平原地区；5..污秽等级：Ⅱ级；6.输送方式及导线：单回路，LGJ400/50；55 根据以上条件本设计的电阻率4.1杆塔接地装置：（1）土壤电阻率300工频电阻不大于15工作量土方量项目材料名称及规格长度（m）质量（kg）1：在基础坑里敷设圆钢2：挖0.8米深，0.4米16112圆钢5044.1155 宽的沟，在沟内敷设圆钢，焊好接点，并将引线与大环焊接好，在回填土2镀锌圆钢2×2.003.533镀锌扁钢2×0.190.534总重48.17说明：1：用于居民区及非居民区2：自立式矩形或方形铁塔，跟开宜小于8.5米流经冲击电流时接地装置的接地电阻与雷电流幅值、土壤电阻率和接地装置的长度及其结构形状有关。通常将冲击接地电阻与工频接地电阻之比值称为接地装置的冲击系数，由于考虑到雷电流幅值大，土壤中便会发生局部火花放电，使土壤电导率增加，接地电阻减小，所以其值一般小于1；但由于雷电流频率高，对于伸长接地装置因有电感效应，阻碍电流向接地体远端流去，故冲击系数可能大于1.故分流系数线路额定电压（KV）避雷线根数22010.9220.88查表取假设55 计算杆塔等值电感及分流系数。查表知铁塔的电感可按计算，故得4.2（1）耐雷水平的计算：塔顶电位横担电位取=则横担高度处杆塔点位的幅值为式中——雷电流幅值导线电位k值应采用电晕修正后的数值k=——耦合系数的电晕校正系数耦合系数的电晕校正系数线路额定电压kv20~3560~110154~330500两条避雷线1.11.21.251.28一条避雷线1.151.251.3-k为耦合系数：根据塔形可知mmmm55 得k=0.3绝缘子串两端加的电压当电压未超过线路绝缘水平，即时，导线与杆塔之间不会发生闪络。得采用迭代法求解耐雷水平：（2）得（3）55 得耐雷水平为（4）I=101.27KA，则则对于的地区，根据我国有关标准220kv线路的绕击耐雷水平为12KA故有知所以可知由以上迭代可得知耐雷水平I=101.27KA计算雷电流幅值超过耐雷水平的概率。根据雷电流幅值概率曲线式，可知雷电流幅值超过的概率=8%，超过的概率=73.1%计算击杆率g、绕击率和建弧率。查表知击杆率g=1/6。绕击率=为了求出建弧率先算出E55 线路跳闸率第五章基础设计关于铁塔基础的设计，选择合适的基础对其进行校验满足经济、安全等后可使用。所谓杆塔基础是指筑在土壤里的杆塔地下部分的总体。杆塔必须有稳定的基础，一防止杆塔上拔、下沉和倾倒，确保架空线路安全、可靠运行。铁塔基础有四种类型，即：55 1、整体式基础，四只脚浇在一起，一般用于窄基铁塔；2、四角分立式基础，四只脚分立，但尺寸均相同的基础，一般用于直线塔；3、四脚分立，但有两只脚受拉，另两只脚受压的基础，一般用于转角塔；4、四脚分立，但有三只脚受拉，另一只脚受压的基础，一般用于转角另有拉线的铁塔。表5-1基础上拔土计算容重和上拔角土名参数粘土及粉质粘土砂土坚硬硬塑可塑软塑栎砂粗砂中砂细砂粉砂计算容重（）171716151917171615计算上拔角（°）252520103028282622注：位于地下水以下土的容重考虑浮力的影响，计算上拔角仍按本表表5-2回填土体临界深度土类土的状态临界深度（m）圆形底版方形底板砂土类稍密、密实2.5D3.0D粘性土坚硬、硬塑2.0D2.5D可塑1.5D2.0D软塑1.2D1.5D表5-3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1.61.21.555 悬垂转角型2.01.31.8转角型，终端型，大跨越型2.51.52.25.1直线铁塔基础上拔校验：采用土重法，选择土质为：坚硬黏土、无地下水。查阅规程得基础参数安全系数为k=1.5可知其上拔角土容重=17混凝土容重回填土体临界深度在临界埋深之内1.倒栽椎体土重2.基础自重，3.上拔稳定校验基础上拔校验合格。5.2直线塔基础下压稳定校验5.2.1基础台阶上土重下压稳定条件=（考虑单向偏心荷载作用）（4-3）式中M——作用于基础底面上的力矩；W——基础底面对垂直与力矩的形心轴的抵抗矩。55 =地基边缘容许承载力修正后=4.7地基边缘容许可耐压力埋深黏土得地基边缘下压校验合格。5.2.2地基中心许可耐压力地基中心处下压校验也合格。5.3倾覆稳定计算双向倾覆力矩其中基础底面正上方的土重。平行于倾覆力方向的板边宽度。当仅考虑基础重和底板上方土重时的倾覆稳定安全系数。=满足要求5.4耐张铁塔基础上拔校验：采用土重法，选择土质为：坚硬黏土、无地下水。查阅规程得基础参数安全系数为k=1.可知其上拔角55 土容重=17混凝土容重回填土体临界深度在临界埋深之内1.倒栽椎体土重2.基础自重，3.上拔稳定校验基础上拔校验合格。5.5直线塔基础下压稳定校验5.2.1基础台阶上土重下压稳定条件=（考虑单向偏心荷载作用）（4-3）式中M——作用于基础底面上的力矩；W——基础底面对垂直与力矩的形心轴的抵抗矩。=地基边缘容许承载力修正后=4.7地基边缘容许可耐压力埋深黏土得55 地基边缘下压校验合格。5.2.2地基中心许可耐压力地基中心处下压校验也合格。5.6倾覆稳定计算双向倾覆力矩其中基础底面正上方的土重。平行于倾覆力方向的板边宽度。当仅考虑基础重和底板上方土重时的倾覆稳定安全系数。=满足要求55 55 参考文献1.《架空输电线路设计》孟遂民中国电力出版社2.《架空输电线路施工》李光辉湖北科学技术出版社3.《高电压技术》周泽存中国电力出版社4.《高压输电线路施工》李光辉云南科技出版社5.《高压架空输电线路施工》甘凤林电力工业出版社6.《输电杆塔结构及其基础设计》刘树堂水利水电出版社7.《电力电子技术》姚为正高等教育出版社8.《送电线路金具的设计和应用》程应镗水利水电出版社9.《高压送电线路基础施工》潘雪荣水利水电出版社10.《输电杆塔及基础设计》陈祥和电力工业出版社55