输电线路设计毕业论文 44页

输电线路设计毕业论文目录第一章导线截面选择与校验1.1导线的选择---------------------------------------------------------------------------11.2导线截面选择计算-------------------------------------------------------------------21.3导线的校验---------------------------------------------------------------------------2第二章导线的弧垂和应力2.1导线的应力与弧垂--------------------------------------------------------------------62.2导线弧垂计算--------------------------------------------------------------------------62.3导线应力比载和弧垂特性曲线-----------------------------------72.4导线应力计算------------------------------------------------------------------------132.5导线安装曲线------------------------------------------------------------------------16第三章杆塔选择与定位3.1定位用弧垂模板的制作---------------------------------------------------------------183.2定位用弧垂模板的选择---------------------------------------------------------------183.3定位前的准备工作---------------------------------------------------------------------193.4模板定位的操作方法------------------------------------------------------------------203.5杆塔的确定---------------------------------------------------------------------------203.6杆塔呼称高的确定-------------------------------------------------------------------22第四章杆塔校验4.1塔头尺寸的确定-------------------------------------------------------------------------234.2空气间隙的校验-------------------------------------------------------------------------234.3杆塔和导线的间距计算及校验-------------------------------------------------------254.4杆塔上拔校验-----------------------------------------------------------------------------28-1- 4.5交叉跨越校验--------------------------------------------------------------------------30第五章防振锤的选择安装5.1导线振动类型及危害-------------------------------------------------------------------325.2防振锤的个数及安装距离的计算---------------------------------------------------34参考文献----------------------------------------------------------------------------------------37致谢----------------------------------------------------------------------------------------------38-1- 第一章导线的选择与校验1.1导线的选择电力网中所用的导线，不仅对电力网所需的有色金属消耗量及投资有很大关系，而且在电力网运行中对供电的安全可靠和电能质量有重大意义。选择截面过大的导线，不仅将增加投资，而且将增加有色金属消耗量；选择截面过小的导线，在运行时将在电力网中造成过大的电压损耗和电能损耗，致使导线接头处温度过高，线路末端电压过低，并导致电动机难以起动等不正常运行状态，所以正确选择导线截面，对电力网运行的经济性和技术上的合理性具有重大意义。为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线（包括电缆）截面时必须满足下列条件。1.1.1经济电流密度维持电力网正常运行时每年所支出的费用称为电力网年运行费。电力网年运行费包括电能损耗费、折旧费、修理费。其中电能损耗费、折旧费及修理费是随导线截面而改变的，维护费则不随导线截面而变化。如果导线截面越大，导线中的功率损耗和电能损耗就越小，但线路的初建投资增加，同时线路的折旧费、修理费和有色金属的消耗能量也就增加。如果导线截面越小，则线路初建设投资和有色金属消耗能量就越小，而线路中的功率损耗和电能损耗将必增加。由此可见线路中的电能损耗和初建投资都影响年运行费，若只加强一个侧面，片面增加或减少导线截面都是不经济的。综合考虑各方面因素定出的符合总的经济利益的导线截面，称为经济截面。对应于经济截面的电流密度，称为经济电流密度。我国现行的经济电流密度见表表1-1经济电流密度J值()导线材料最大负荷使用时间（h）3000以下3000-50005000以上钢芯铝绞线1.651.150.91.1.2按经济电流密度选择导线截面架空送点线路的导线截面，一般是按经济电流密度来选择的。按经济电流密度选择导线截面时，首先必须确定电力网的计算传输容量（电流）及相应的最大负荷使用时间。确定电力网的计算传输容量，实质上是确定计算年限问题，因为电力网的负荷是逐年增长的。所以，选择传输容量时，应考虑电网投入运行后5~10年的发展远景。42 电力网最大负荷使用时间，一般是根据电力网所输送负荷的性质确定的，可由下表查出。对于往返送电的电力网，其最大负荷使用时间，等于往返输送电量的总和除以输送的最大负荷。表1-2变电站负荷情况表最大负荷（）功率因数（）回路数最大负荷利用小时（h）600.9712500当已知最大负荷电流和相应的最大负荷使用时间后，可以在表1-1中查出导线的经济电流密度J，并按下式计算导线的经济截面AA=()（1-1）1.2导线截面选择计算线路输送的电流==324.7(A)由表1-1查得，当=2500h，J=1.65（A/）代入式（1-1）可得A===196.8（）采用单回路供电，所以应选择LGJ-240/30型钢芯铝绞线。1.3导线的校验1.3.1电晕校验。电晕现象的发生和大气环境及导线截面有关，导线发生电晕时要消耗电能，为了降低电能量损耗，防止产生电晕干扰，按规程规定，海拔不超过1000m的地区，对于110KV及以上电压等级的线路，应按电晕条件校验导线截面，所选导线的直径应不小于表1-3的导线外径值。表1-3按电晕要求的导线最小直径（海拔不超过1000m）额定电压（KV）110220330500导线外径9.621.32×21.33×27.4~4×23.7相应导线型号LGJ-50LGJ-240LGJ-240×2LGJQ-400×3~300×4现选择的LGJ-240/30型钢芯铝绞线直径为d=21.60mm大于9.6mm，所以满足电晕校验。1.3.2机械强度校验。42 为了保证电力线路运行安全可靠性，要求电力线路的导线必须具备足够的机械强度。对于跨越铁路，通航河流和运河、公路、通信线路和居民区的线路，规定其导线截面不得小于35。通过其他地区的导线最小允许截面为：35KV以上的线路为25，35KV及以下的线路为16。任何线路都不允许使用单股导线。架空线路按其主要程度可分为3个等级，如表1-4所示。对不同等级的线路，按其机械强度条件规定的允许导线最小截面积或直径，见表1-5所示。表1-4架空线路的等级架空电力线路等级架空电力线路规格额定电压（kV）电力用户的类别I超过110所有用户35～110一类和二类II35～110三类1～20所有类别III1及以下所有类别表1-5机械强度允许的导线最小截面积（）或直径（mm）导线结构导线材料线路等级IIIIII单股导线铜青铜钢铝及合金不允许103.53.5不允许62.52.7510多股导线铜青铜钢铝及合金1616162510101016661016从表1-4和表1-5可看出所选的导线截面满足机械强度要求。1.3.3热稳定校验。42 选定的输电线路的导线截面，必须根据不同的运行方式以及事故情况下的输送电流进行发热校验。所选导线的最大容许持续电流应大于该线路在正常或故障后运行方式下可能通过的最大持续电流。当导线通过电流时，导线中就产生电能损耗，结果使导线发热，温度上升，因而使导线与周围介质产生一定温差。温差的大小与通过导线的电流有关，电流愈大，导线与周围介质的温差愈大。当温差达到一定数值时，导线所发生的热量等于向周围介质散发的热量，此时导线的温度不再上升，达到热稳定状态。由于导线的温度过高，使导线连接处加速氧化，从而增加了导线的接触电阻，接触电阻的增大，使导线连接处更加发热又引起温度升高的恶性循环。对于架空导线，温度升高，会使弛度过大，结果使导线对地距离不能满足安全距离的要求，可能发生事故。对于电缆和其他绝缘导体，温升过高，会使导线周围介质加速老化，甚至损坏。所以，在选择导线截面时，为了使电力网安全可靠的运行，导线在运行中的温度不应超过其最高容许温度。根据规定，铝及钢芯铝线在正常情况下的最高温度不超过，事故情况下不超过。对各种类型的绝缘导线，其容许工作温度为。为了使用方便，工程上都预先根据各类导线容许长期工作的最高允许温度，制定其长期容许载流量，如表1-6（部分）所示：表1-6（部分）钢芯铝线的载流量（环境温度，最高允许温度）钢芯铝绞线导线型号（）屋外载流量（A）LGJ-150445LGJ-185515LGJ-240610LGJ-300700LGJ-400800注：本表数值均系按最高温度为70℃计算的。对于铝线和钢芯铝线，当温度采用90℃时，则表中的载流量应乘以系数1.2。为了保证供电的可靠性，钢芯铝绞线在事故情况下温度不超过，所以屋外载流量应乘以1.242 由前面可知：,LGJ-240型导线在周围空气温度为时，查表1-6得知，LGJ-240型导线的屋外载流量为，远远大于其长期容许载流量，所以满足热稳定要求。1.3.4电压损耗校验。线路中的电压损耗是由导线的电阻和电抗决定的，电压损耗的计算公式为：(1-2)式中P——线路的有功功率，Q——线路的无功功率，；R——线路的电阻，；X——线路的电抗，；由于LGJ-185/25的线间距离需要较大，所以假设线路的线间距离为4.5m，则线路的几何均距为5.67m，所以LGJ-300型导线单位长度的阻抗为：，。电抗上的无功功率的计算公式为：所以线路上的电压损耗为：所以，该线路的电压损耗满足要求。42 第二章导线的应力和弧垂2.1导线的应力与弧垂的关系导线（或避雷线）的应力弧垂计算是架空线路设计的基本计算之一。此项计算是决定架空线路杆塔设计高度、杆塔设计荷载条件、导线对地安全距离以及交叉跨越距离的主要依据。可使高压架空线路的结构强度和电气性能适应自然界气象的变化。导线的应力是随气象条件变化的,当导线最低点在最大使用应力气象条件时的应力应为最大使用应力时，其他气象条件时的应力必小于最大使用应力。在设计架空线路时，应使导线在机械强度允许的范围内，尽量减少弧垂，从而最大限度地利用导线机械强度，又降低杆塔高度，做到经济、合理、运行安全。2.2导线弧垂的计算2.2.1悬点等高时中点弧垂的计算悬点等高时，中点弧垂精确计算式为。当悬点等高时，有，这时将代入式，得中点弧垂的近似计算式，即（2-1）2.2.2任意点弧垂的计算由图（2-1）可看出，当悬点等高时，利用可得到任一点的弧垂近似计算式为（2-2）式中，2.3导线应力比载和弧垂特性曲线42 在架空线路设计过程中，为了确定有关杆塔的设计荷载、导线对地安全距离以及交叉跨越的距离，必须计算导线（或避雷线）在各种气象条件下不同挡距的应力或弧垂，并将计算的结果以横坐标为挡距，纵坐标为应力或弧垂，并按一定比例绘制出在各种气象条件下的挡距与应力的关系曲线，这些曲线组称为导线（或避雷线）应力弧垂特性曲线或称导线机械特性曲线。当已知气象条件忽然挡距时，在导线和避雷线的机械特性曲线上，能够很快的查出相应的应力和弧垂。导线机械特性曲线是根据广泛调查分析沿线有关气象数据等资料的前提下确定的设计条件，包括导线型号、气象区、安全系数和防治措施（以确定年平均运行应力）后，通过下述计算程序绘制的。设计条件中任意改变其中之一，就有不同的机械特性曲线，所以应力必须明确设计条件，特别是输电线路较长时，可能在线路不同区段采用不同的设计条件，此时尤其需要注意。导线特性曲线的计算程序如下：（1）确定导线型号及设计气象区。（2）确定导线在各种气象条件时的比载。（3）确定导线的安全系数及防振措施，计算导线最大使用应力和年平均运行应力。（4）计算临界挡距并进行有效临界挡距判别，确定控制条件及控制范围。（5）以有临界挡距判别结果为已知条件，利用状态方程式和弧垂公式，逐一求出其他各种气象条件下各种代表挡距值时的应力（或弧垂）为纵坐标，绘制各种气象条件时的应力、弧垂曲线。(6)以代表档距为横坐标，应力（或弧垂）为纵坐标，绘制各种气象条件时的应力、弧垂曲线。2.3.1控制条件及比载计算架空线路的导线应力,是随着挡距的不同和气象的改变而变化的。对同一耐张段，导线应力随气象规律符合导线状态方程式。为了保证架空线在任何气象条件下的应力都不超过最大使用应力，必须使架空线在长期运行中可能出现的最大应力等于最大使用应力。以控制条件和相应的控制应力为以知状态，利用状态方程式求出架线时相应气象条件下的应力和弧垂。按照计算出的应力和弧垂安装导线，就可以保证导线在运行中，在任何气象条件下，其应力不超过允许值。42 表2-1线路设计用组合气象条件及相应比载示例表温度风速覆冰最高气温4000最低气温-1000最大风速10270最大覆冰-5105年平均气温1500安装0100外过电压15100内过电压15150事故断线1500备注：1、最高气温、最低气温、年平均气温、事故断线四种气象条件下：综合比载均为。2、本例是以导线型号为、第气象区为例。一般情况下，可能成为控制应力，因为条件的气象条件有如下四种：（1）最低气温、无风、无冰；（2）最大风速、无冰、相应的气温；（3）覆冰、相应风速、－５℃；（4）年平均气温、无风、无冰。其中前三种情况，可能出现最大应力，因而其控制应力都是导线的最大使用应力。最后一种条件是从导线的防振观点提出的，为了满足导线耐振的要求。在年平均气温条件下，导线应力不得大于年平均运行应力。规程规定，导线的平均运行应力上限为其瞬时破坏应力的25%，即控制应力为25%。架空线路通过第气象区，风向垂直于线路，导线为型，计算其比载如下：从附表中查得：导线为的计算截面积，外径，计算质量。气象条件从表中查取，计算导线的各种比载。以下比载单位为。1、自重比载：42 。2、冰重比载：3、覆冰时垂直总比载）：4、无冰时导线风压比载：风速为10m/s时，风速为15m/s时，风速为27m/s时，5、覆冰时风压比载：6、无冰有风时的综合比载：风速为10m/s时，风速为15m/s时，风速为27m/s时，7、有冰有风时的综合比载：42 2.3.2临界挡距以上四种控制条件，并不是在所有的挡距范围内都是控制条件，各控制条件可能在不同的挡距范围内起控制作用，而在某一挡距下可能某两个控制条件同时起控制作用，超过此挡距时是一个条件控制，而小于此挡距时是另一个条件控制。这样的挡距称为该两个控制条件的临界挡距。因控制条件可能有四个，对它们进行两两组合，则有六种不同组合。显然，每一种组合的两种控制控制条件之间均有一临界挡距，所以临界挡距共有六个。根据临界挡距的概念，利用导线的状态方程式可推得临界挡距的计算式为（2-7）式中——临界挡距，；、——两种控制条件的控制应力，；、——两种控制气象条件时的比载，、——两种控制气象条件时的气温，；——导线的膨胀系数，；E——导线的弹性伸长系数，由式可见，当两种控制条件的控制应力相等时，式子可简化为(2-8)下面计算平断面图所列耐张段的临界挡距，并确定其控制条件，查附表3得LGJ-400/20导线参数如下：计算拉断力：计算截面:导线的综合瞬时破坏应力：弹性系数：热膨胀系数：，2.3.2.1计算控制应力42 取设计安全系数，则最大使用应力为：在平均气温时，控制应力为平均运行应力的上限，即表2-2可能控制条件排列表出现控制应力的气象条件控制应力比载g温度比值顺序代号最低温度109.610-100.299×10-3A最大风速109.610100.402×10-3B最大覆冰109.610-50.427×10-3C年平均气温68.506150.478×10-3D根据，，所以虚数虚数42 虚数虚数表2-3临界档距判别因为A、B、C栏均存在虚数，所以全线收年平均气温控制。见下图：由上图可知，全线受D条件控制，控制应力。2.4导线应力计算（以导线在最高气温下应力的分析计算为例）当时,时。如果有,，，如果有，，计算各种气象条件下的应力。（1）求最高气温时导线应力曲线，此时，年平均气温为已知条件，控制应力为，42 最高气温为待求条件。当时，则：1，f=0.28m当时，则：f=0.95m当时，则42 f=1.90m当时，则：f=3.13m当时，则：f=4.61m42 当时，则：f=6.37m当时，则：f=8.40m当时，则：42 f=10.72m当时，则：f=13.32m当时，则：42 f=16.20m当时，则：f=19.38m当时，则：42 f=22.85m同理依次求出导线各挡距中的最低气温、最大覆冰、最大风速、操作过电压、大气过电压、年平均气温、事故断线、最大载流量的相应应力。根据以上结果可绘制出导线特性如附图1（应力特性曲线表）。2.5导线的安装曲线安装曲线就是以横坐标为档距，以纵坐标为弧垂和张力，利用导线的状态方程，计算出各种可能的安装条件下，不同档距时的弧垂和张力，并将其绘成的曲线。该曲线供施工安装导线使用，并作为线路运行的技术档案资料。导线和避雷线的架线安装，是在不同气温下进行的。施工前紧线时要用事前做好的安装曲线，查出各种施工气温下的弧垂，以确定架空线的紧松程度，使其在运行中任何气象条件下的应力都不超过最大使用应力，且满足耐振条件，使导线任何点对地面及被跨越物之间的距离符合设计要求，保证运行的安全。安装曲线的计算方法与机械特性曲线计算相同。只是其气象条件为无冰无风情况，温度变化范围为最高气温到最低气温，期间隔可取(或），档距的变化范围视工程实际情况而定。当求得导线在某一安装气象条件，对应代表档距时的应力后，导线张力的计算式为：，单位N。由于高温气象条件温度为，所以可以算出温度为的导线张力：42 同理，用年平均气温（即受控区D）作已知条件，可以求出其他温度时候的应力，再算出张力。见附表：42 第三章杆塔选择与定位3.1定位用弧垂模板的制作直线杆塔的室内定位，是根据不同档距的最大弧垂绘制成的模板排定的。用最大弧垂绘制的模板称为最大弧垂模板又简称弧垂模板。已知导线弧垂按抛物线方程式计算为(3-1)令纵坐标y=f，横坐标x=,常数K=，则上式为y=k(3-2)式中—最大弧垂时的导线比载，若最高气温时出现最大弧度=；若覆冰无风时出现最大弧垂=；—最大弧垂时的导线应力，—档距，用式中（3-2）按平断面图相同的比例尺画出该抛物线曲线，此曲线即为最大弧垂模板曲线。将曲线刻在透明胶板上，即得工程中所用的最大弧垂模板.取各种不同的K值，可以制成一套模板，以供工程设计中选用。3.2定位用弧垂模板的选择从以上最大弧垂模板的制作可知，要选用合适的弧垂模板曲线，关键是定K值。以全线最多的直线杆塔为代表，最大允许弧垂值，用在应力弧垂上查出对应的计算档距来。取（0.8～0.9）倍的计算档距为假想的代表档距（根据工程经验，平地线路的代表档距约为计算档距的0.9倍，山区约为0.8～0.85倍），用此假设的代表档距在弧垂应力曲线上查出最大弧垂时的导线应力，计算K值(K=)，用此K值从成套制好的标准模板中选出所需要的模板来。第一个乃张段的距离大概为，预计在此乃张段设置两档，所以估算得代表档距。，对应的。42 所以可以算出模板K值：令纵坐标y=f，横坐标x=,则y=k即可算出弧垂模板：图3-1：3.3定位前的准备工作在定位之前，杆塔的位置和档距尚未确定，因此还不知道每一个耐张段的代表档距是多少。所以在定位之前应制作几个不同的代表档距的模板；其次列出各种杆塔的技术特性（杆塔形式及代号、导线及避雷线悬点高度，最大设计水平档距和垂直档距，拉线基础占地位置及主要的经济指标等）；列出各种杆塔的定位高度h；制作好必须的定位校验曲线。杆塔的定位高度，可按下列计算（3-3）式中--杆塔的定位高度，m；H—杆塔的呼称高，m；—对地安全距离，m；42 —考虑各种误差而采取的定位裕度，m；预留定位裕度应根据档距大小而确定的，一般档距700m以下取1.0m，大于700m及孤立档取1.5m，大跨越取2~3m。3.4模板定位的操作方法在平断面图上利用模板定位选定时，首先将必须设立杆塔的地点（如转角点，山头地形较高的地点，交叉跨越附近）初步标在图上；然后在这些位点之间根据使用杆塔可能施放的档距，把各杆塔的定位高度、、等画在断面图上。这时，将定位模板放在断面图上，使用模板曲线与相邻两杆塔的定位高度a点和b点相连，如模板曲线某一点已与地面相切，其他部分均在地面以上，则认为所定之杆位点基本满足要求。若导线对地距离裕度太大，或不满足对地距离时（即模板曲线的某一点在地面以下），可调整杆位或杆高至到满足要求而又经济合理为止。按照这种方法将一个耐张段的杆塔位确定完毕后，就可以求出该耐张段的代表档距。如果使用模板的代表档距与该代表档距接近，则认为该耐张段所定杆位合适；否则应更换与该代表档距相接近的模板，重新校验对地距离是否满足要求。这样，反复定位就可以确定一个耐张断的杆位。当杆塔立在山坡时，需要降低施工基面(如0.3m)所示。杆位确定后，应在平断面图上注明所定的杆号、杆型代号、档距、代表档距、耐张段长度和施工基面等。3.5杆塔的确定杆塔设计应作到安全、经济、美观。杆塔头部尺寸的决定是否得当，是杆塔结构设计经济、合理的重要因素之一。如果杆塔头部设计过大，在导线出现不平衡张力（如断线、不均匀覆冰或脱冰等）时，会增加塔身的扭矩以及对横担的弯矩。避雷线支架设计的过高会增大塔身的弯矩，加大使用材料规格，浪费材料。同时使线路走廊宽度增大，电磁污染环境加大。如果杆塔头部设计过小，又会对线路安全运行以及带电检修等带来不便等。3.5.1确定杆塔外形尺寸的基本要求（1）确定杆塔高度时，应满足导线对地面及交叉跨越物的距离要求。（2）导线与塔身的距离应满足内、外过电压及正常工作时的间隙要求。（3）导线间的水平距离或垂直距离应满足档距中央接近程度所需的距离（包括由于风吹引起的不同期摆动，或不均匀覆冰的影响等）。（4）避雷线的布置应满足导线防雷保护的要求。42 3.5.2杆塔定位原则1.杆塔定位分为室内定位和室外定位，室内定位是用弧垂曲线模板在线路勘测中所得的平、断面图上排定的杆塔位置和型式。室外定位是把在断面图确定的杆塔位置到现场复核校正，并用标桩固定下来。2.杆塔定位的原则:杆塔位置选择得是否恰当，直接影响到线路运行的安全可靠性和建设的经济合理性。定位时应注意以下原则：⑴孤立挡，尤其是挡距较小得孤立挡，易使杆塔的受力情况变坏，施工困难，检修不便，应尽量避免。⑵打拉线的杆塔应注意拉线的位置，在平地时，应避免打在路边或泥塘洼地，山地应避免因顺坡面而使拉线过长，无论哪种情况都不能将拉线打在道路中。⑶杆塔定位时，除考虑边坡外，尚需注意施工时应为焊接排杆，立杆，临时打拉线，紧线等留有足够的位置。⑷杆塔定位于陡坡时，应注意其基础受冲刷情况，必要时，应采取防护措施。⑸在重冰区定位时，应尽量避免大挡距，并使杆塔布置得均匀一些。⑹当不同杆型或不同的导线排列方式相邻时，挡距的大小应考虑挡中导线的接近情况。⑺注意杆位与地下电力电缆、电信电缆、管道、索道、公路等的安全距离。⑻挡距的布置应最大限度的利用杆塔的设计挡距。安全距离的确定：安全距离，是导线对地面、建筑物、树木、果树、经济作物及城市绿化灌木之间的最小距离。110KV对地安全距离的要求如表3-1，单位：。表3-1110KV对地的安全距离（）地面建筑物树木果树、经济作物、城市绿化灌木6~77.04.03.01.模板定位的操作方法:在平断面图上利用模板定位时，首先将必须设立杆塔的地点初步标在图上，然后在这些杆位点之间根据使用杆塔可能施放的挡距，把各杆塔的定位高度等画在断面图上。杆位确定后应在平断面图上注明所定的杆号、挡距、代表挡距、耐张段长度和施工基面等。42 2.定位用弧垂模板的制作:直线杆塔的室内定位，是根据不同挡距的最大弧垂绘制成的模板排定的。3.定位模板的选择:要选用合适的弧垂模板曲线，关键是定K值，以全线最多的直线杆塔为代表，求出其最大允许弧垂值，用在应力弧垂曲线上查出对应力的计算挡距来。3.6杆塔呼称高的确定3.6.1杆塔呼称高是指杆塔下横担下缘到设计地面的垂直距离，杆塔呼称高的确定主要考虑导线与地面、建筑物、树木、铁路、河流、管道、各电压等级的电力线路的安全距离的要求。3.6.1.1确定呼称高的公式如下：直线杆塔：耐张杆塔：施工基面一般取0.3m-0.5m1号为耐张杆：2号为直线杆：3号为耐张杆：4号为直线杆：5号为耐张杆：6号为直线杆：7号为耐张杆：8号为直线杆：9号为耐张杆：其它塔的呼称高算法类似。42 根据平断面图可得各杆塔型如下表：表3-2杆塔型号呼称高表塔位号123456789呼称高（m）10.4310.2920.620.710.315.610.218.421.4塔型上字型转角塔猫头型直线塔上字型转角塔猫头型直线塔上字型转角塔猫头型直线塔猫头型直角塔猫头型直线塔上字型耐张塔42 第四章杆塔校验4.1塔头尺寸的确定杆塔的头部尺寸主要决定于电气方面的要求，这些要求可以从两方面来满足，即杆塔头部各种空气间隙的检查和档中各种线间距离的校验。4.2空气间隙的校验在内外过电压及正常工作电压情况下绝缘子串风偏后导线对杆塔接地部分的空气间隙不得小于表4-1的数值。表4-1　带电体与杆塔接地体的最小空气间隙（m）电压等级（kV）3566110220330500雷电过电压0.450.651.001.902.303.303.30操作过电压0.250.500.701.451.952.502.70工频电压0.100.200.250.550.901.201.30注：1、按雷电过电压和操作过过电压情况下校验间隙时的相应条件，参见典型气象区的取值；2、按运行电压情况校验间隙时采用最大风速及相应气温；3、500kV空气间隙栏，左侧数据适用海拔高度不超过500m的地区，右侧数据适用超过500m但不超过1000m地区。4.2.1风偏角导线和绝缘子串在风荷载的作用下，使绝缘子串风偏一定角度，称为风偏角。直线杆塔的绝缘子串的受荷载情况如图5-1所示。绝缘子串风偏角可按式（4-1）计算，即（4-1）式中——导线上的风荷载；42 ——导线自重比载，；——导线风压比载，——导线截面积，；——每一片绝缘子的受风面积，一般单裙绝缘子取0.03，双裙绝缘子取0.04；——一个垂直档的导线重力；——绝缘子串风荷；——绝缘子串的重力，N；——垂直档距，m；——水平档距，m；——每串绝缘子的片数，片；——计算情况下的风速，。在工频电压、操作过电压及雷电过电压三种气象条件下，相应风荷下，按式（4-1）分别计算出绝缘子串的风偏角：、和，根据表5-1查取三种气象条件的空气间隙值、、。根据计算出的风偏角，标出绝缘子相应位置，根据绝缘子串长度，确定风偏后相应的导线挂点位置；然后绘制出间隙圆图，如下图5-2所示，由图中的间隙距离、、，即可得知各种情况下空气间隙是否满足表4-1要求。三种情况的间隙圆图中，对杆身间隙起控制作用的一般为操作过电压或雷电过电压两种情况。从图4-2可以看出，操作过电压的间隙图，对下横担起控制作用，而正常情况风速较大，绝缘子串风偏角较大，对杆身间隙不起控制作用，但在强风地带须校验此时对横担下沿的间隙。为了带电检修的需要，有时还需给出带电作业的间隙圆图。带电作业的杆塔，其带电部分对接地体风偏后的间隙应满足表（4-2）的距离要求。其相应的条件为∶气温+15、风速10m/s、无冰（与外过电压情况同）。对于带电作业的人员停留或工作的部位，还应考虑人体的活动范围0.3～0.5。42 表4-2带电部分与接地部分的最小距离（m）电压（kv）3560110220330500距离（m）0.60.71.01.82.23.24.3杆塔和导线间距离计算及校验4.3.1校验杆塔型号为2﹟猫头型直线塔头部间隙本线路为110KV线路，导线为的计算截面积，避雷线为，IV气象区，水平档距，垂直档距，导线间水平距离4.5m，垂直距离，导线与避雷线间的垂直距离为，导线悬垂串长，重力为520N，避雷线金具长，导线最大弧垂，考虑带电检修，校验电杆头部外形尺寸。校验头部间隙。表4-3地线采用镀锌钢绞线时与导线配合表导线型号LGJ-185/30及以下LGJ-185/45~LGJ-400/35LGJ-400/50及以上镀锌钢绞线最小标称载面积（）无冰区355080覆冰区5080100计算2号杆塔的风偏角：第一个耐张段代表档距：标准档距：水平档距：垂直档距：1、自重比载：。2、无冰时导线风压比载：42 4、无冰时导线风压比载：风速为10m/s时，风速为15m/s时，风速为27m/s时，忽略不计，则工频电压时有，操作过电压时，雷电过电压时，带电作业时：查表得，带电作业时风速与雷电过电压时风速相同，允许间隙也相同。作出外过电压、内过电压，最大风速，带电作业四种情况的间隙圆图。42 从上导线横担的间隙圆图得出，以上两种情况下导线风偏后对杆身的间隙是满足的，而带电作业时的间隙圆图，对人体活动范围尚显不足。下导线对拉线的间隙圆图受内过电压控制，因拉线不在悬垂绝缘子串摇摆角平面内，故图上间隙圆对平线的距离实为该距离的投影。4.3.2校验档中的线间距离2号猫头塔：（1）导线的水平线间距离合格。（2）猫头塔没有上下导线，所以不用校验垂直线间距离。（3）避雷线保护角：避雷线对最外导线的保护角：双避雷线对导线的保护角一般不应大于，所计算的保护角，满足要求。42 （4）导线间和导线与避雷线间的水平偏移校验。线路通过II气象区，覆冰厚5.0mm，表冰厚5.0mm地区线间最小偏移值为0.5m，计算该杆的两种偏移值：导线与避雷线水平偏移距离：计算结果说明，该杆的两种偏移均大于此值,满足要求。3号上字型塔：第一个耐张段的最大弧垂为，所以对应的导线在最高气温气象条件时应力为，最大弧垂为第二个耐张段的最大弧垂为，所以对应的导线在最高气温气象条件时应力为,最大弧垂为（1）上字型塔的水平线间距离为：（2）上字型塔的垂直线间距离：（3）避雷线保护角：避雷线对最外导线的保护角：避雷线对上导线的的保护角一般不应该大于，但是经过山区时保护角可以适当加大，而本设计是经过山区，保护角为，所以满足要求。（4）导线间和导线与避雷线间的水平偏移校验。线路通过II气象区，覆冰厚5.0mm，表冰厚5.0mm地区线间最小偏移值为0.5m，计算该杆的两种偏移值：42 导线与避雷线水平偏移距离：上导线和下导线间的水平偏移距离：4.4杆塔的上拔校验导线作用在杆塔的垂直荷载为（4-2）式中g——计算气象条件下，导线或避雷线的垂直比载，N/（m﹒mm）；A——导线或避雷线的截面积，mm；——计算气象条件下，导线或避雷线的垂直挡距，m。对相邻杆塔悬点高差很大的直线杆，在最不利的气象条件下，可能使避雷线的垂直挡距出现负值，既＜0；根据式子导线作用于杆塔的垂直荷载G亦变为负值。此时作用于绝缘子串的垂直荷载是方向向上的上拔力，这种现象称为导线或避雷线的上拔。导线上拔时，将使横担承受向上的弯曲力矩，从而影响横担的机械强度和稳定。此外，由于导线上拔，使绝缘子串的风便角增大，造成导线对杆塔的空气间隙不足，危及安全运行。因此必须对已定的杆位及杆型进行其导线和避雷线的上拔校验，以便采取措施。导线和避雷线的垂直挡距与其比载和应力有关，由于导线的应力和比载随气象条件变化，故导线的垂直挡距较小，但仍为正值垂直挡距的直线杆塔，当气象条件变为最低气温时，由于导线冷缩、弧垂减小，可能使该垂直挡距变为负值，引起导线上拔。显然，控制导线上拔的气象条件是最低气温情况。在最低气温时，若＜0，则导线上拔；导线上拔与不上拔的临界条件上最低气温时，导线的垂直挡距=0。4.4.1直线杆塔的上拔校验本线路为110KV线路，选择2#杆进行效验，导线型号为，计算截面积，线路中某杆塔前后两档布置如下图，导线在最低温气象条件时应力为,校验2号直线杆塔是否受上拔力作用。42 水平档距：垂直档距：因为计算结果为正值，说明2号直线杆塔不受上拔力作用。4.4.2耐张杆塔上拔及绝缘子串倒挂校验本线路为110KV线路导线型号为，计算截面积，线路中某杆塔前后两档布置如下图，导线在年平均气温气象条件时校验3号耐张杆塔是否受上拔力作用。42 因为2#杆明显比3#杆低，所以不可能受上抜力。只用对4#杆进行效验。第二个耐张段的代表档距：所以对应的导线在年平均气温气象条件时应力为,垂直档距：因为，，计算结果为正值，所以3号杆对第二耐张段不用倒挂。4.5交叉跨越校验42 在输电线路设计时，对重要交叉跨越如铁路、公路、通讯线、和其他电力线路等，在交叉跨越档的相邻档发生断线事故，交叉跨越档导线产生应力衰减、弧垂增大后，导线和被交叉跨越物之间仍需满足一定的交叉跨越距离要求。所以对重要的交叉跨越需进行邻档断线时交叉跨越距离的校验。耐张段中某档断线后，对未断线的剩余各档导线称为剩余档。当校验邻档断线的交叉跨越距离时，导线应力应取断线时的应力。邻挡断线的验算条件为无冰无风气象条件时。在实际工程中，对每个跨越物都应该进行交叉跨越效验，本设计为了简便，只选择其中的一个跨越物进行效验。本设计110KV输电线路某耐张段如下图图所示，在8号和9号杆之间跨越380V电力线路，导线型号为，经过第气象区，已知导线短线前的气象条件为：，无冰，无风。代表档距为，应力，校验邻档断线后导线对跨越的电力线路垂直距离是否合格。（1）选取断线档为第三档，剩余档数为3档。（2）设第三档断线后，其计算档距为：42 （3）查取应力衰减系数，先计算自重比载：绝缘子串长度查得：确定查附图，然后在的曲线上，根据查得。（4）交叉跨越点的弧垂：（1）交叉跨越点导线与通讯线的垂直距离可以用三角函数算出，如图：因为，合格，所以交叉跨越距离满足要求。42 第五章防振锤的选择和安装5.1导线振动类型及危害张紧在空中的导线，由于受到各种因素的影响，而引起导线的振动。目前，在架空导线上发生振动的类型主要有∶微风振动、次档距振荡、脱冰跳跃、横向碰击、电晕舞动、短路振荡和端流振动等。影响导线振动的主要因素有：风速、风向、档距、悬点高度、导线应力以及地形、地物等。导线振动会引起导线断股、断线等，影响正常供电，给国民经济带来重大损失，因此导线、避雷线需要防振5.1.1.导线的防振措施根据引起导线振动的原因及其影响因素和导线振动破坏机理，考虑防振措施可以从一下两方面着手。（1）、设法防止和减弱振动的方法有∶1）、设法从根本上消除引起导线振动的条件。如线路路径避开易振区；年平均运行应力降低到不易发生振动的成都等。但这些措施在实际工程中往往不易实现，甚至不可能。2）、设法利用线路设备本身对导线振动的阻尼作用，以减小导线的振动。如采用柔性横担、偏心导线、防振线夹等。3）、在导线上加装防振装置易吸收或减弱振动能量，消除导线振动对线路的危害。目前我国广泛采用的防振装置是防振锤和阻尼线。（2）、提高设备的耐张性能。因为导线振动对线路危害主要是引起线夹出口处导线断股断线，所以提高耐张性能的措施主要有∶1）、在线夹出导线加装护线条或打背线，以增加线夹出口附近导线的刚性，减少弯曲应力及挤压应力和磨损，同时也能对导线起一定阻尼作用。2）、改善线夹的耐振性能，如要求线夹转动灵活，从而线夹随着导线的上下振动能灵活转动，减小导线在线夹出口处的弯曲应力，在技术经济条件许可的条件下，尽可能降低导线的静态应力。42 5.1.2防振锤的选择根据下表：表5-1防振锤型号及绞线截面积型号适用绞线直径（）质量（kg）钢绞线直径铝绞线或钢芯铝绞线直径FD-210.8～14.02.4FD-314.5～17.54.5FD-418.1～22.05.6FD-523．0～29.07.2FD-629.1～35.08.6FG-3511.0-11.54.2FG-5011.6-13.05.9防震锤安装个数选择参考下表：表5-2防振锤安装个数档距(m)导线直径(mm)防振锤安装个数123<12300～600600～90012～22350～700700～100022～37.1450～800800～1200表5-3引起导线振动的风速范围档距(m)悬挂点高度(m)引起导线振动的风速范围下限上限150～250120.54.0300～450250.55.0500～700400.56.0700～1000700.58.042 在安装防振锤时,其安装位置的确定原则是:在最大波长和最小波长的情况下,防振锤的安装位置在线夹出口处第一个半波范围内,并对这两种波长的波点或波腹点具有相同的接近程度,即在这两种情况下防振锤安装点的“相角”的正弦绝对值相等，根据上述原则，可以推得防振锤安装距离计算式为b=,,式中b-防震振锤的安装距离,m-振动波的最大波长,m-振动波的最小波长,m-最低气温时的导线应力,N/mm-最高气温时的导线应力,N/mm-振动的上限风速,m/s-振动的下限风速,m/s防振锤的安装距离b，对悬垂线夹来说，是指自线夹出口至防振锤夹板中心间的距离；对耐张线夹来说，当采用一般轻型螺栓式或压接式耐张线夹时，也自自线夹出口至防振锤夹板中心间的距离。当导线档距较大，悬点高度较高，风的输入能量很大使导线振动强烈时，安装防振锤不足以将此能量消耗至足够低的水平，这时就需装多个防振锤。5.2防振锤的个数及安装距离的计算本110kV输电线路设计，如附图所示，分为三个耐张段，导线型号为，直径；再由表6-1，选用FD-4型防振锤，下面分别对这三个耐张段进行防震设计。第一个耐张段：第一个耐张段的代表档距：所以对应的导线在最高气温气象条件时应力为；最低气温气象条件时应力为；由表3-5根据代表档距选振动风速，，42 由表5-2，该耐张段所需防振锤个数如下表：表5-4防振锤安装表杆号123档距（m）　315.1320.1防振锤个数　3333安装距离1.28第二个耐张段的代表档距：所以对应的导线在最高气温气象条件时应力为；最低气温气象条件时应力为；由表3-5根据代表档距选振动风速，，由表5-2，该耐张段所需防振锤个数。42 表5-5防振锤安装表杆号345档距（m）　579.75394.7防振锤个数　6666安装距离1.1第三个耐张段的代表档距：所以对应的导线在最高气温气象条件时应力为；最低气温气象条件时应力为；由表3-5根据代表档距选振动风速，，由表5-2，该耐张段所需防振锤个数如下表：表5-6防振锤安装表杆号56789档距（m）　254.9521.25545.55483.2防振锤个数　33666666安装距离1.2842 参考文献[1]陈光会、王敏主编.《电力系统基础》.北京：中国水利水电出版社2004[2]曾昭桂主编.《输配电线路运行和检修》.北京：中国电力出版社2007[3]刘增良、杨泽江主编《输配电线路设计》.北京：中国水利水电出版社2004[4]李成文、黄炜、秦国梅编著.《110KV送电线路常用杆塔工程图集》.北京：中国电力出版社2007[5]许建安主编.《35～110KV输电线路设计》.北京：中国水利水电出版社2007[6]赵先德主编《输电线路基础》．（第二版）北京：中国电力出版社200942