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东北电力大学毕业论文毕业设计说明书（论文）题目：220kv单回路架空输电线路设计学院：班级：姓名：学号：指导教师：20XX年X月吉林-70- 东北电力大学毕业论文目录前言3摘要4第一章导线地线设计51.1第III气象区的条件及参数51.2临界档距及控制气象的判断71.3绘制应力弧垂曲线绘制91.4地线比载计算13第二章杆塔结构设计2.1杆塔定位162.2杆塔定位后校验182.3杆塔荷载计算22第三章金具设计543.1绝缘子的选择543.2确定每联绝缘子片数543.3选择绝缘子后校验563.4防震锤设计563.5金具材料和组装图58第四章防雷设计594.1杆塔接地594.2耐雷水平计算604.3雷击跳闸率计算63第五章基础设计665.1关于铁塔基础的设计665.2铁塔基础四种类型665.3铁塔基础的上拔校验675.4下压稳定校验69参考文献70-70- 东北电力大学毕业论文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。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。电力专家一致认为，要适应我国电网未来快速发展的要求，确保电网的安全、稳定、经济运行，在今后的电网建设中应推动新技术应用，以提高电网输送能力，节约输电走廊，提高线路投资效益。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。-70- 东北电力大学毕业论文摘要随着国民经济快速增长，各地电网建设迅猛发展，从过去的“几年建一条线路”到现在的“一年建几条线路”实现了跨越式发展，供电可靠性进一步提高，电网输送能力大大增强，但输电线路建设的内部环境和外部空间却越来越小。如何应对新形势，最大限度地满足电网建设需要已成为技术部门不断研究的课题。本文从设计角度围绕导线的选择和导线的风荷载以及杆塔的定位和校验，杆塔的结构，金具的选择，基础的设计，防雷接地的设计等方面提出了意见和看法。本论文的设计分为二个部分，第一部分为设计和计算部分，通过设计地形，选择导线，计算相关参数能确定导线弧垂位置，杆塔的结构和形状以及荷载情况。第二部分为校验阶段，根据220KV输电线路高安全性，保证送电线路稳定运行等条件，进行详细准确的荷载、间隙、电阻值等校验，为提高线路安全运行的安全系数提供有利参数。关键词输电线路杆塔设计防雷设计金具设计-70- 东北电力大学毕业论文第1章导线地线设计1.1导线比载计算1.1.1相关参数的确定本架空送电线路设计中，导线选用LGJ-300/70型钢芯铝绞线，查阅钢芯铝绞线规格表（GB1179-83）得LGJ-300/70导线的规格参数如表2-1表2-1LGJ-300/70导线规格参数总截面积A（mm2）导线外径d（mm）计算质量GTa（kg/km）计算拉断力Tm（N）376.6125.21402128000查阅钢芯铝绞线弹性系数和膨胀系数表（GB1179-83）得导线的弹性系数和膨胀系数如表2-2表2-2LGJ300/70导线弹性系数和膨胀系数线膨胀系数α（1/oC）最终弹性系数E（N/mm2）17.8×10-680000线路穿越第Ⅷ气象区，查阅全国典型气象区气象参数表得第Ⅲ气象区气象条件：覆冰厚度b=15mm，覆冰时风速v=15m/s，最大风速v=30m/s，雷电过电压时风速m/s，内过电压时风速v=15m/s。1.1.2导线比载计算作用在导线上的机械荷载有自重、冰重和风压。这些荷载可能是不均匀的，但为了便于计算，一般按沿导线均匀分布考虑。在导线计算中，常把导线受到得机械荷载用比载表示，所以比载是指导线单位长度、单位截面积上的荷载。常用的比载共有七种，计算如下：1.自重比载：导线本身重量所造成的比载。36.48N/m-mm2-70- 东北电力大学毕业论文2.冰重比载：导线覆冰时，由于冰重产生的比载。N/m-mm23.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。N/m-mm24.无冰时风压比载：无冰时作用在导线上每米长每平方毫米的风压荷载。计算公式：当风速m/s时，风压不均匀系数，因为导线直径mm﹥17mm，故导线的风载体型系数，风向与架空线轴线之间的夹角，此时风压比载为：30.43N/m-mm2当风速m/s时，风压不均匀系数，导线的风载体型系数，风向与架空线轴线之间的夹角，此时风压比载为：N/m-mm2当风速m/s时，风压不均匀系数，导线的风载体型系数，风向与架空线轴线之间的夹角，此时风压比载为：N/m-mm25.覆冰时风压比载：覆冰导线每米长每平方毫米的风压荷载。覆冰时风速m/s，查得风速不均匀系数，导线的风载体型系数，风向与架空线轴线之间的夹角，此时风压比载为：N/m-mm2-70- 东北电力大学毕业论文6.无冰有风时的综合比载：无冰有风时，导线上作用着垂直方向的比载和水平方向的比载，按向量合成得综合比载。N/m-mm2N/m-mm2N/m-mm27.有冰有风时的综合比载：导线覆冰有风时，综合比载为垂直比载和覆冰风压比载的向量和。N/m-mm21.2临界档距及控制气象的判断1.2.1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。MPa2.最大使用应力：MP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.年平均运行应力上限：MPa-70- 东北电力大学毕业论文1.2.2可能控制气象条件列表根据比载、控制应力，将有关数据按值由小到大列出表格，并按A、B、C、D顺序编号，如表2-3所示表2-3可能的控制气象条件列表最低气温最大风速年平均气温覆冰比载(N/m-mm2)36.48×10-347.51×10-336.48×10-384.43×10-3应力(MPa)135.93135.9384.96135.93温度(oC)-20-5+10-5g/[σ](1/m)2.68×10-43.50×10-44.29×10-46.21×10-4排列序号ABCD1.2.3临界档距计算m-70- 东北电力大学毕业论文1.2.4控制条件确定列出临界档距控制条件判别表，如表2-4所示表2-4有效临界档距判别表(m)ABCDlAB=355.6lBC=虚数lCD=209.91lAC=虚数lBD=0lAD=142.897D控制0lL(m)图2-1控制条件的控制范围综上所述，C、D即年平均气温、覆冰为控制气象。1.3绘制应力弧垂曲线绘制计算各控制气象条件下的应力利用如下公式：整理得：弧垂计算公式：1.3.1.求的各气象条件下的应力如表1.最高气温条件下的应力弧垂如表2-3-1表2-3-1此时gj=g1=36.48×10-3N/m-mm2tj=40℃L(m)50100150200250300350400450500σ(mpa)45.9552.3158.0462.7462.4861.5460.8960.4360.1059.86F(m)0.250.871.772.914.566.669.1612.0712.569.99-70- 东北电力大学毕业论文2.最大风条件下应力弧垂如表2-3-2表2-3-2此时gj=g7=47.51×10-3N/m-mm2tj=-5℃L(m)50100150200250300350400450500σ(mpa)157.45157.91158.62159.51101.3495.0990.6287.4885.2383.60F(m)0.090.380.841.493.665.628.0210.8614.1117.763.覆冰条件下应力弧垂如表2-3-3表2-3-3此时gj=g7=47.51×10-3N/m-mm2tj=-5℃L(m)50100150200250300350400450500σ(mpa)109.72117.41126.11134.38135.93144.28142.7135.93135.93135.93F(m)0.240.891.883.144.856.999.512.4215.7219.44.大气过电压条件下应力如表2-3-4表2-3-4此时gj=g1=36.48×10-3N/m-mm2tj=15℃L(m)50100150200250300350400450500σ(mpa)78.1278.8379.7280.5875.5970.9767.8765.7764.363.245.最低气温条件下应力如表2-3-5表2-3-5此时=36.48×10-3N/m-mm2tj=-20℃L(m)50100150200250300350400450500σ(mpa)126.83124.40120.70116.23118.1490.481.5275.6371.6868.966.大气过电压（有风）条件下应力如表2-3-6表2-3-6此时gj=36.76×10-3N/m-mm2tj=15℃L(m)50100150200250300350400450500σ(mpa)78.1478.8979.8280.7375.9171.3568.2866.1964.5563.49-70- 东北电力大学毕业论文7.安装条件下应力如表2-3-7表2-3-7此时gj=g1=36.76×10-3N/m-mm2tj=-10℃L(m)50100150200250300350400450500σ(mpa)112.78110.93108.21105.0794.3284.3244.4672.9069.867.648.内过电压条件下应力如表2-3-8表2-3-8此时gj=g1=37.86×10-3N/m-mm2tj=10℃L(m)50100150200250300350400450500σ(mpa)85.0285.1985.4185.6380.4175.1071.5169.0767.3666.149.大气过电压（无风）条件下应力如表2-3-9表2-3-9此时gj=g1=36.48×10-3N/m-mm2tj=15℃L(m)50100150200250300350400450500σ(mpa)78.1278.8379.7280.5875.5970.9767.8765.7764.363.2410.年平均运行应力条件下应力如表2-3-10表2-3-10此时gj=g1=36.48×10-3N/m-mm2tj=10℃L(m)50100150200250300350400450500σ(mpa)84.9684.9684.9684.9684.9684.9684.9684.9684.9684.96-70- 东北电力大学毕业论文1.3.2绘制安装曲线线路安装时不同温度和档距下的应力和弧垂如表2-4-1表2-4-1此时gj=36.76×10-3N/m-mm2温度L(m)50100150200250300350400450500-20σ126.84124.4120.8116.4103.390.7681.9476.0772.1469.42f0.0910.3690.8561.582.784.566.879.6612.8916.54-15σ119.81117.67114.47110.6898.787.4579.6474.4570.9568.52f0.9060.390.9031.662.94.737.069.913.1116.74-10σ112.79110.95108.26105.1594.3284.3277.4772.969.867.64f0.1020.4140.9551.7483.054.96.2610.0813.3217.98-5σ105.79104.31102.299.8290.1881.3975.4171.4368.7166.8f0.1090.441.0121.843.185.087.4610.2913.5417.180σ98.8297.7796.394.7186.2778.6373.4870.0267.6665.98f0.120.471.0741.943.335.267.6610.4913.7517.405σ91.8891.3390.689.8382.5976.0571.6568.6966.6465.19f0.1250.5031.142.053.485.447.810.713.9615.3910σ84.9885.0485.1285.2079.1473.1669.9267.4165.6764.42f0.140.541.2152.23.635.68.0510.9114.1713.8315σ78.1578.9379.8980.8375.9271.3468.2866.1964.7363.68f0.1470.5821.2942.273.785.798.2411.1214.3712.820σ71.3973.0274.9476.7472.9169.2166.7365.0263.8262.95f0.160.631.382.3953.945.978.4310.3114.5712.0925σ64.7967.3870.2972.9170.1167.2165.2663.9162.9562.19f0.1770.681.472.524.086.148.611.514.7811.47注:L(m),σ(mpa),f(m),温度(oC)-70- 东北电力大学毕业论文1.4地线比载计算1.4.1相关参数的确定本架空送电线路设计中，导线选用LGJ-300/70型钢芯铝绞线，查阅避雷线与导线配合表选用避雷线型号JLB4-150，镀锌钢绞线规格表得JLB4-150地线的规格参数如表2-5表2-5JLB4-150导线规格参数总截面积A（mm2）导线外径d（mm）计算质量GTa（kg/km）计算拉断力Tm（N）148.0715.75696.358720查阅镀锌铝绞线弹性系数和膨胀系数表（SDJ3-79）得导线的弹性系数和膨胀系数如表2-6表2-6GJ-70导线弹性系数和膨胀系数线膨胀系数α（1/oC）最终弹性系数E（N/mm2）13×10-6109000线路穿越第Ⅷ气象区，查阅全国典型气象区气象参数表得第Ⅷ气象区气象条件：覆冰厚度b=15mm，覆冰时风速m/s，最大风速v=30m/s，雷电过电压时风速m/s，内过电压时风速m/s。1.4.2地线比载计算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=46.08×10-3N/m-mm22.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=19.43N/m-mm23.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=65.51×10-3N/m-mm2-70- 东北电力大学毕业论文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=30m/s时=0.85c=1.1θ=90°g4(0,30)=38.07×10-3N/m-mm2当v=15m/s时=1.0c=1.1θ=90°g4(0,15)=16.12×10-3N/m-mm2当v=10m/s时=1.0c=1.1θ=90°g4(0,10)=7.17×10-3N/m-mm25.复冰时风压比载：覆冰时导线每单位长度、每单位截面积的风压荷载。g5（15.15）=·sin2θ×10-3=12.78×10-3N/m-mm26.无冰有风时的综合比载：在地线上垂直方向作用的自重和风压比载的几何和。g5（0,30）=59.77×10-3N/m-mm2g5（0,15）=48.82×10-3N/m-mm2g5（0,10）=46.63×10-3N/m-mm27有冰有风时综合比载：是垂直总比载与复冰风压比载的几何和。g7=g7（15,15）=66.74×10-3N/m-mm21.4.3地线的机械物理特性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=58720/148.07=396.57MPa-70- 东北电力大学毕业论文2.最大应力：σmax=σp/K=158.63MPa（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%=99.14MPa-70- 东北电力大学毕业论文第2章杆塔定位杆塔定位，是把杆塔的位置测设到已经选好的线路中线上，并钉立杆塔桩作为标志。2.1杆塔定位2.1.1杆塔的定位高度杆塔定位的主要要求是使导线上任一点在任何正常运行情况下都保证有足够的对地和其他被交叉跨越物的安全距离。假定某档距及两侧杆塔高度已定，画出最下层导线在最大弧垂时的悬挂曲线1，最大弧垂由下式确定：式中——杆塔的定位高度，m；——杆塔的呼称高度，m；——对地安全距离，m；——悬挂绝缘子串长，m；——考虑各种误差的裕度，m。选用2B-ZM1杆塔呼称高m；220KV线路经过非居民区时，对地安全距离m；绝缘子串由15片XWP-6绝缘子组成，总长m；各种误差的施工裕度m。则最大弧垂为：m此时要检查导线对地距离是否满足安全距离的要求，就要逐点检查。为此，可将导线两端悬挂点在杆塔上下移一段对地安全距离后，画出导线的悬挂曲线2，此时只要曲线2不与地面相交，则实际导线悬挂曲线处满足对地安全距离的要求。于是，称曲线2为导线的对地安全线，导线悬挂点下移后杆塔施工基面间的高差值称为杆塔的定位高度（简称定位高），用表示。-70- 东北电力大学毕业论文2.1.2弧垂曲线摸板的确定最大弧垂气象条件时的导线悬挂点曲线按纵断面图相同的纵、横比例尺缩小，然后刻在硬质板材上所得的模板，称为定位模板，其制作方法是：1.判定线路经过地区最大弧垂的气象条件为最高气温气象条件。2.估计耐张段代表档距：在应力-弧垂曲线上查出最大气温气象条件时最大弧垂对应的档距m，即定位档距。以0.9乘以定位档距作为估算的代表档距m。3.由此代表档距在应力-弧垂曲线上查出最大气温气象条件时的应力MPa；比载N/m-mm2。4.导线悬挂起来为一条悬链线，其曲线方程：将上数值带入得：5.制作模板，把模板曲线画一条曲线，是最大弧垂曲线，在其下端相距画对地安全线（比例：横向1：5000，纵向1：500）。2.1.3杆塔定位终端塔、转角塔、耐张塔先行定位。再排直线塔位，步骤是：1.从耐张杆开始排起，计算杆塔的定位高度：耐张塔：m；直线塔：m。在耐张杆上自地面向上量取16.7m，使限距曲线通过杆塔，且与地面相切，并要求模板的纵轴始终保持垂直。2.量取限距曲线与地面的垂直距离16.43m-70- 东北电力大学毕业论文，则此位置即为下一基直线杆的位置。3.移动模板使限距曲线通过已定位的上一基直线塔，并与地面相切。4.再次量取限距曲线与地面的垂直距离16.43m，则此位置即为下一基直线杆的位置。5.后面杆塔依次排定。2.2定位后校验初步排定塔位后，应对线路各部分的设计进行校验，以验证所定塔位是否超过了设计规定的允许条件如果超了，则需再调整塔位。本线路直线塔和耐张塔都选择2A-ZB3塔，该塔的最大线间距离为6.0m，适用的水平档距为450m，垂直档距为550m，当表档距为500m。2.2.1杆塔的水平档距和垂直档距水平档距、垂直档距应不超过设计条件。水平档距为相邻档距的平均值：m；m；m；m.最大弧垂时的垂直档距从纵断面图上直接量得：m；m；m；m.2.2.2杆塔的最大允许档距2A-ZB3酒杯型塔的最大线间距离m，最大线间距离与最大弧垂的关系是：式中λ——悬垂绝缘子串长度，m；U——线路额定电压，kv。则最大弧垂为：-70- 东北电力大学毕业论文m算出最大弧垂后由式求得最大允许档距：m。经计算校验，其结果均符合设计要求。2.2.3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经计算得l010020040060080090010001200140016001760h04279138177195196192170128650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.2.2.4导线悬垂角校验-70- 东北电力大学毕业论文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，致使附加弯曲应力增大，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25o；——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；——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：绘制悬垂角临界区线，如图3-4。校验结果：从纵断面图上量取杆塔两侧的垂直档距，在图3-4中得到的对应点均在曲线的下方，校验合格。2.2.5导线间隙校验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。-70- 东北电力大学毕业论文②绝缘子串所受风压：n2=15③导线风荷载计算：=1.1；；；则④导线重力荷载⑤绝缘子串风偏角：-70- 东北电力大学毕业论文根据制作间隙圆校验图，三种气象条件下间隙圆校验合格。2.3杆塔荷载计算2.3.1各种荷载组合气条件表2—1各种荷载组合气象条件组合气象条件风速（m/s)冰厚(mm)气温(℃）正常运行情况最大风300-5最大覆冰1515-5最低气温00-20事故情况断导线00-5断地线00-5安装情况吊线锚线挂线牵引100-52.3.2.导地线技术数据表2—2导线地线技术数据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LGJ300/70d=25.2mmA=376.61mm21402kg/km128000N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JLB4-150d=15.75mmA=148.07mm2696.6kg/km58720N-70- 东北电力大学毕业论文表2—3绝缘子串金具和防振锤数量和重量表项目绝缘子片数金具防振锤合计导线型号与数量15片（XWP-6）1套1个（fd-5）重量15×7.5kg16.07kg1×7.2kg135.9kg地线型号与数量无1套4个（fd-4）重量无3.7kg4×5.6kg26.1kg杆塔定位的水平档距480m，垂直档距528m。2.3.3.荷载标准值计算（直线塔）2.3.3.1直线塔荷载计算正常运行情况最大风（v=30m/s，b=0mm，t=-5℃）1.导线风荷载基本风压KN/m2导线体形系数μs=1.1(因为d=25.2mm＞17mm)表2—4风压不均匀系数和电线风压荷载调整系数风速V（m/s）V≤10V＝1520≤V＜3030≤V＜35V≥35计算杆塔荷载1.001.000.850.750.70校验杆塔电气间隙1.000.750.610.610.61计算500kv杆塔荷载1.001.001.101.201.30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）地表的粗糙程度，按规范，可分为A、B、C三类。A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类指田野、乡村、丛林、丘陵及城郊；C类指有密集建筑群、有众多高层建筑的大城市市区。-70- 东北电力大学毕业论文表2—5对于330kv及以下杆塔，的计算公式A类地区B类地区C类地区导线风荷载调整系数βc=1风压不均匀系数α=0.85绝缘子串长度λ=3.035m导线弧垂取fd=21.3m导线的平均高度m将以上各值代入下式得2.地线风荷载导线体形系数μs=1.2风压不均匀系数α=0.85导线风荷载调整系数βc=1地线弧垂fd=14.2m地线金具长度λ=0.222m地线平均高度-70- 东北电力大学毕业论文风压高度变化系数将以上各值代入下式得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直线塔风压高度变化系数一片绝缘子的挡风面积（单裙）Aj=0.04m2将以上各值代入下式得4.主杆风荷载1）塔身风荷载风压调整系数（根据塔全高选择）风压高度变化系数结构体形系数（）沿风向投影面积F=0.2Fk=0.2×174.4=34.88m2将以上各值代入下式得2）塔头风荷载-70- 东北电力大学毕业论文风压调整系数（根据塔全高选择）风压高度变化系数结构体形系数（）沿风向投影面积F=0.2Fk=0.3×38.83=11.65m25.横担风荷载风压调整系数（根据塔全高选择）结构体形系数（）风压高度变化系数沿风向投影面积F上=0.3Fk=0.3×6.825=2.0475m26.导线重力荷载双导线n=1垂直挡距Lv=528m导线单位长重量导线重力荷载7.地线重力荷载双导线n=2-70- 东北电力大学毕业论文垂直挡距Lv=528m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见表2-39.塔重2.3.3.2直线塔荷载计算正常运行情况的最大覆冰（V=15m/sb=15mmt=－5℃）1.导线风荷载基本风压KN/m2导线风荷载调整系数βc=1风压不均匀系数α=1.0导线体形系数μs=1.1(因为d=26.82mm＞17mm)覆冰时导线外径d=25.2+2×15=36.82mm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=3.035m导线弧垂取fd=21.3m导线的平均高度m将以上各值代入下式得-70- 东北电力大学毕业论文2.地线风荷载地线覆冰后外径d=15.75+2×15=45.75mm导线体形系数μs=1.2风压不均匀系数α=1.0导线风荷载调整系数βc=1地线弧垂fd=14.2m地线金具长度λ=0.222m地线平均高度风压高度变化系数将以上各值代入下式得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直线塔风压高度变化系数将以上各值代入下式得4.主杆风荷载1）塔身风荷载-70- 东北电力大学毕业论文基本风压KN/m2风压调整系数（根据塔全高选择）风压高度变化系数结构体形系数（）沿风向投影面积F=0.2Fk=0.2×174.4=34.88m2将以上各值代入下式得2）塔头风荷载基本风压KN/m2风压调整系数（根据塔全高选择）风压高度变化系数结构体形系数（）沿风向投影面积F=0.3Fk=0.3×38.83=11.65m25.横担风荷载基本风压KN/m2风压调整系数（根据塔全高选择）结构体形系数（）-70- 东北电力大学毕业论文风压高度变化系数沿风向投影面积F上=0.3Fk=0.3×6.825=2.05m26.导线重力荷载单导线n=1垂直挡距Lv=528m导线覆冰单位长重量导线覆冰单位长重量导线重力荷载7.地线重力荷载双导线n=2垂直挡距Lv=650m地线覆冰单位长重量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2.3.3.2直线塔荷载计算事故断导线情况（V=0m/sb=0mmt=-5℃）1.导线断线张力-70- 东北电力大学毕业论文最大使用张力查表得直线杆塔非分裂导线断线张力取一相最大使用张力的百分数表2—6钢芯铝绞线型号钢筋混凝土及拉线铁塔自立式铁塔大跨越杆塔≤LGJ—95/20304060LGJ120/20~LGJ185/45354060≥LGJ—240/40405060当杆塔为跨越塔时当杆塔为耐张塔时2.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-70- 东北电力大学毕业论文2.3.3.3直线塔荷载计算事故断地线情况（V=0m/sb=0mmt=-5℃）1.地线断线张力最大使用张力查表得表2—7直线杆塔地线不平衡张力取为最大使用张力的百分数杆塔类型钢筋混凝土拉线铁塔自立式铁塔≤330KV15~203050≥500KV20~304050当杆塔为耐张塔时2.导线重力荷载导线重力荷载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-70- 东北电力大学毕业论文2.3.3.4安装检修时吊线施工荷载（V=10m/sb=0mmt=-5℃）1.采用双倍起吊吊线直线塔查表得表3—8项目电压等级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直线塔基本风压KN/m将以上数值代入下式得垂直荷载横向荷载-70- 东北电力大学毕业论文2.采用转向滑车时3.塔身风荷载塔头风荷载4.横担风荷载基本风压KN/m2风压调整系数（根据塔全高选择）结构体形系数（）风压高度变化系数沿风向投影面积=0.3Fk=0.3×6.825=2.05m22.3.3.5安装情况下的锚线荷载（V=10m/sb=0mmt=-5℃）1.锚线荷载分配系数n=0.5，导线张力取T=19.3KN，动力系数K=1.1，锚固钢绳对地面夹角β≤45°=3.5(直线塔)将所有数值代入得-70- 东北电力大学毕业论文垂直方向横向纵向2.塔身风荷载塔头风荷载3.横担风荷载基本风压KN/m2风压调整系数（根据塔全高选择）结构体形系数（）风压高度变化系数沿风向投影面积=0.3Fk=0.3×6.825=2.05m22.3.4耐张塔荷载计算2.3.4.1正常运行情况最大风（v=30m/s，b=0mm，t=10℃）-70- 东北电力大学毕业论文1.导线风荷载基本风压KN/m2导线体形系数μs=1.1(因为d=26.82mm＞17mm)表3—4风压不均匀系数和电线风压荷载调整系数风速V（m/s）V≤10V＝1520≤V＜3030≤V＜35V≥35计算杆塔荷载1.001.000.850.750.70校验杆塔电气间隙1.000.750.610.610.61计算500kv杆塔荷载1.001.001.101.201.30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）地表的粗糙程度，按规范，可分为A、B、C三类。A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类指田野、乡村、丛林、丘陵及城郊；C类指有密集建筑群、有众多高层建筑的大城市市区。表3—5对于330kv及以下杆塔，的计算公式A类地区B类地区C类地区-70- 东北电力大学毕业论文导线风荷载调整系数βc=1风压不均匀系数α=0.85绝缘子串长度λ=2.65m导线弧垂取fd=18.3m导线的平均高度m<10m取10m将以上各值代入下式得2.地线风荷载导线体形系数μs=1.2风压不均匀系数α=0.85导线风荷载调整系数βc=1地线弧垂fd=11.2m地线金具长度λ=0.222m地线平均高度风压高度变化系数将以上各值代入下式得3.绝缘子串风压荷载耐张塔绝缘子串数n1=2每联中绝缘子片数n2=15-70- 东北电力大学毕业论文一片绝缘子的挡风面积Aj=0.03m2绝缘子串体形系数μs=1.0耐张塔风压高度变化系数将以上各值代入下式得4.主塔风荷载塔身风荷载基本风压KN/m2风压调整系数（根据塔全高选择）风压高度变化系数结构体形系数（）沿风向投影面积F=0.2Fk=0.2×195=39m2将以上各值代入下式得塔头风荷载风压调整系数（根据塔全高选择）风压高度变化系数结构体形系数（）沿风向投影面积F=0.3Fk=0.3×40.25=12.075m2-70- 东北电力大学毕业论文5.横担风荷载风压调整系数（根据塔全高选择）结构体形系数（）风压高度变化系数沿风向投影面积F=0.3Fk=0.3×9.75=2.93m26.导线重力荷载双导线n=2垂直挡距Lv=528m导线单位长重量导线重力荷载7.地线重力荷载双导线n=2垂直挡距Lv=528m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-70- 东北电力大学毕业论文2.3.4.2正常运行情况的最大覆冰（V=10m/sb=5mmt=－5℃）1.导线风荷载基本风压KN/m2导线风荷载调整系数βc=1风压不均匀系数α=1.0导线体形系数μs=1.1(因为d=26.82mm＞17mm)覆冰时导线外径d=26.82+2×5=36.82mm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=2.65m导线弧垂取fd=18.3m导线的平均高度按10m计算风压高度变化系数将以上各值代入下式得2.地线风荷载地线覆冰后外径d=15.75+2×5=25.75mm导线体形系数μs=1.2风压不均匀系数α=1.0导线风荷载调整系数βc=1地线弧垂fd=11.2m地线金具长度λ=0.222m-70- 东北电力大学毕业论文地线平均高度风压高度变化系数将以上各值代入下式得3.绝缘子串风压荷载耐张塔绝缘子串数n1=2每联中绝缘子片数n2=15一片绝缘子的挡风面积Aj=0.04m2绝缘子串体形系数μs=1.1耐张塔风压高度变化系数将以上各值代入下式得4.塔身风荷载基本风压KN/m2风压调整系数（根据塔全高选择）风压高度变化系数结构体形系数（）沿风向投影面积F=0.2Fk=0.2×195=39m2将以上各值代入下式得-70- 东北电力大学毕业论文塔头风荷载基本风压KN/m2风压调整系数（根据塔全高选择）风压高度变化系数结构体形系数（）沿风向投影面积F=0.3Fk=0.3×40.25=12.075m25.横担风荷载基本风压KN/m2风压调整系数（根据塔全高选择）结构体形系数（）风压高度变化系数沿风向投影面积F=0.3Fk=0.3×9.75=2.92m26.导线重力荷载双导线n=1-70- 东北电力大学毕业论文垂直挡距Lv=528m导线覆冰单位长重量导线单位长重量导线重力荷载7.地线重力荷载双导线n=2垂直挡距Lv=528m地线覆冰单位长重量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2.3.4.3事故断导线情况（V=0m/sb=0mmt=-5℃）1.导线断线张力最大使用张力查表得直线杆塔非分裂导线断线张力取一相最大使用张力的百分数表2—6钢芯铝绞线型号钢筋混凝土及拉线铁塔自立式铁塔大跨越杆塔≤LGJ—95/20304060LGJ120/20~LGJ185/45354060≥LGJ—240/40405060-70- 东北电力大学毕业论文当杆塔为跨越塔时当杆塔为耐张塔时2.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2.3.4.4事故断地线情况（V=0m/sb=0mmt=0℃）1.地线断线张力最大使用张力查表得表3—7直线杆塔地线不平衡张力取为最大使用张力的百分数杆塔类型钢筋混凝土拉线铁塔自立式铁塔≤330KV15~203050≥500KV20~304050-70- 东北电力大学毕业论文当杆塔为耐张塔时2.导线重力荷载（耐张塔）导线重力荷载3.地线重力荷载未断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2.3.4.5安装检修时吊线施工荷载（V=10m/sb=0mmt=-5℃）1.采用双倍起吊吊线直线塔耐张塔查表得表3—8项目电压等级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直线塔-70- 东北电力大学毕业论文耐张塔基本风压将以上数值代入下式得垂直荷载横向荷载2.采用转向滑车时3.塔身风荷载塔头风荷载4.横担风荷载基本风压KN/m2风压调整系数（根据塔全高选择）结构体形系数（）-70- 东北电力大学毕业论文风压高度变化系数沿风向投影面积=0.3Fk=0.3×6.825=2.05m22.3.4.6安装情况下的锚线荷载（V=10m/sb=0mmt=-5℃）1.锚线荷载分配系数n=0.5，导线张力取T=19.3KN，动力系数K=1.1，锚固钢绳对地面夹角β≤45°=3.5(直线塔)将所有数值代入得垂直方向横向纵向2.塔身风荷载塔头风荷载3.横担风荷载-70- 东北电力大学毕业论文基本风压KN/m2风压调整系数（根据塔全高选择）结构体形系数（）风压高度变化系数沿风向投影面积=0.3Fk=0.3×6.825=2.05m2附：各种条件下杆塔断线荷载图。-70- 东北电力大学毕业论文如下：图2-1220Kv直线塔最大风荷载图（90°大风，V=25m/s,b=0mm,t=-5℃）图2-2220Kv直线塔最大覆冰荷载图（90°大风，V=10m/s,b=5mm,t=-5℃）-70- 东北电力大学毕业论文图2-3220Kv直线塔断导线荷载图（断导线，V=0m/s,b=0mm,t=-5℃）图2-4220Kv直线塔断地线荷载图（断地线，V=0m/s,b=0mm,t=-5℃）-70- 东北电力大学毕业论文图2-5220Kv直线塔吊线荷载图（吊线导线，V=10m/s,b=0mm,t=0℃）图2-6220Kv直线塔锚导线荷载图（锚导线，V=10m/s,b=0mm,t=0℃）-70- 东北电力大学毕业论文图2-7220Kv耐张塔最大风荷载图（90°大风，V=25m/s,b=0mm,t=-5℃）图2-8220Kv耐张塔最大覆冰荷载图（90°大风，V=10m/s,b=5mm,t=-5℃）-70- 东北电力大学毕业论文图2-9220Kv耐张塔断导线荷载图（断导线，V=0m/s,b=0mm,t=-5℃）-70- 东北电力大学毕业论文第三章金具设计3.1绝缘子的选择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，同时对污秽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确定每联绝缘子的片数1.按电压等级选取绝缘子片数表2-1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）357131725200kv最少需要13片绝缘子。2.按污秽等级确定绝缘子片数设计要求污秽等级为3级，需考虑增加绝缘子片数2片。3.按海拔高度确定绝缘子片数设计要求通过平原地区海拔在1000m以下，无需增加绝缘子片数。4.按杆塔全高确定绝缘子片数设计中直线杆塔全高均低于40m，无需增加绝缘子片数。5.耐张绝缘子穿的绝缘字数量应比悬垂绝缘子串的同型绝缘子多1个。6.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。-70- 东北电力大学毕业论文表3—1污秽等级及线路直线杆绝缘子串单位泄漏距离污秽等级污秽情况单位泄漏距离0非污秽区的山丘或平原（但湖泊沼泽地带除外）非污秽区的湖泊沼泽地带。1.53—1.61.81空气污秽的工业区边缘（距污源中心3—8公里）；盐碱地区：炉烟污秽向地区。2.2—2.52空气污秽较重的地区（距大厂中心1.5—3公里）；沿海地带及盐场附近，重盐碱地区，空气污秽又有重雾的地带；距化学污源300米外地带。2.6—3.23导电率很高的空气污秽地区（距在大厂和冶金工厂中心1.5公里以内）；位于大发电厂烟囱附近且有冷水塔时；严重的盐雾侵袭地区；距化学污源300米以内地区。>3.8据此，设计确定使用XWP-6(1x15片)并配置相应的金具。3.3选择绝缘子后校验3.3.1根据我国长期运行经验，在一般的轻污秽区，片数按下式选定时可满足工作电压-70- 东北电力大学毕业论文n≥1.6Ue/λ其中：Ue——————系统的额定电压kv，有效值。λ——————每个绝缘子的泄漏距离cm.1.6—————单位泄漏距离cm/kv.n≥1.6Ue/λn=2.6×220÷40=14.3所以取15片绝缘子合格。3.3.2.按最大垂直荷载进行校验Gn=41.94×10-3×477×425.24=8507NGv=771.2Nn=1.3×（884.2+8507）/70000=0.174串3.3.3.按短路拉力校验n≥kT/Rn=1.3×0.25×103900/70000=0.482串取—串是正确的。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。-70- 东北电力大学毕业论文表3—3导线防振锤的设计防振锤型号导线直径（mm）当需要装置下列防震锤个数时的相应档距（m）1个2个3个FD-4、5、6d＜12＜300＞300-600＞600-900FD-2、312≤d≤22≤350＞350-700＞700-1000FD-1d＜22-37.1≤450＞450-800＞800-1200采用LGJ—300/70型导线，导线直线D=25.2mm，档距大于450m。选用FD—1型2个防振锤。振动风速范围根据下表采用（0.5—5.0m/s）表3-4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）150-250120.5-4.0300-450250.5-5.0500-700400.5-6.0700-1000700.5-8.0最高气温时导线最小拉力=56.2最低气温时导线最大拉力=66.2则最小半波长==1.44m==15.6mS==1.32m-70- 东北电力大学毕业论文采用等距离安装第一个距离为S=1.32m,第二个距离为2S=2.64m。如何合理地选择间隔棒的安装位置，仍然是一个正在探索中的问题。但是，目前国内外已广泛采用按不等距安装的方式。经验取值，端次档距为40米，次档距为90米。3.5金具材料和组装图见绝缘子串组装图第四章防雷设计-70- 东北电力大学毕业论文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。输电线路的防雷性能单位。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LGJ-400/35，地线采用JLB-150型单避雷线，保护角17.93889386。（由杆塔外形计算得），避雷线平均高度，导线的平均高度=15.737m，铁塔高度31.5m，绝缘子串长，年均雷暴日为40天，4.1杆塔接地一般地区：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。杆塔接地装置：（1）-70- 东北电力大学毕业论文（2）4.2耐雷水平的计算分流系数（查表取）塔顶电位横担电位导线电位绝缘子串两端加的电压k为耦合系数：（根据塔形）得k=0.278-70- 东北电力大学毕业论文4.2.1对于的地区假设得采用迭代法求解耐雷水平：1.得2.-70- 东北电力大学毕业论文得耐雷水平为4.2.2对于的地区假设得采用迭代法求解耐雷水平：1.得2.-70- 东北电力大学毕业论文得3.得KA耐雷水平为4.3..雷击跳闸率的计算4.3.1对于的地区1雷击塔顶：雷击总次数击杆率山区平原雷电流峰值超过雷击杆塔的耐雷水平的概率：得建弧率-70- 东北电力大学毕业论文得雷击杆塔时的跳闸率2绕击跳闸率雷击总次数雷电流峰值超过雷击导线的耐雷水平的概率：得绕击率对平原地区建弧率得绕击跳闸率：平原输电线路雷击跳闸率平原4.3.2对于的地区1雷击塔顶：雷击总次数击杆率山区雷电流峰值超过雷击杆塔的耐雷水平的概率：-70- 东北电力大学毕业论文得建弧率得雷击杆塔时的跳闸率山区2绕击跳闸率雷击总次数雷电流峰值超过雷击导线的耐雷水平的概率：得绕击率对山区建弧率得绕击跳闸率：山区输电线路雷击跳闸率五.基础设计-70- 东北电力大学毕业论文5.1关于铁塔基础的设计我们也曾在课外多有了解，因为铁塔基础设计的要求比较简单，所以我们只要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。5.2铁塔基础有四种类型，即：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5.3铁塔基础上拔校验土重法：稳定条件：（4-1）式中——基础上拔深度内的体积；-70- 东北电力大学毕业论文——土的计算容重，按表5-1取用；——基础上拔稳定安全系数；——相邻上拔基影响系数；——水平荷载影响系数；——相邻基础影响的相交体积;——深度内的总体积，按下面公式计算。当时，方形底板(4-2a)圆形底版（4-2b）当时，方形底板（4-3a）圆形底版（4-3b）式中B——方形底板边长；D——圆形底板直径；——回填土的计算上拔角，按表4-1采用；——基础回填抗拔土体的临界深度按表4-2采用。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-70- 东北电力大学毕业论文粘性土坚硬、硬塑2.0D2.5D可塑1.5D2.0D软塑1.2D1.5D选择土质为：坚硬、粘土、无地下水。查阅规程得基础参数圆形2.0D方形2.5B稳定安全系数为k=1.8可知其上拔角25度土质承载力为110无水重度=17回填土体临界深度=2.5B=5.5m在临界埋深之内深度之内的总体积根据公式（4-2a）计算得：==11.76m3深度之内基础体积基础自重查阅杆塔基础外形由于=0.8=1.0T=8670N基础上拔校验合格。-70- 东北电力大学毕业论文5.4下压稳定校验下压稳定条件（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。基础顶面设计轴心压力N=120700N=76602N基础台阶上土重作用与基础底面的力矩基础底面对垂直与力矩的型心轴的抵抗矩，根据公式（4-3）计算得：地基边缘容许承载力修正后=4.7地基边缘容许可耐压力按：计算（4-5）因埋深按亚黏土得地基边缘下压校验合格。地基中心许可耐压力=5.44所以地基中心处下压校验也合格。-70- 东北电力大学毕业论文主要参考文献：1、《架空送电线路施工手册》季庆林主编中国电力出版社20072、《高压架空输电线路施工》甘凤林李光辉编中国电力出版社20073、《输电杆塔结构及其基础设计》刘树堂编中国水利水电出版社20054、《电网建设新技术》国家电网公司基建部中国电力出版社20055、《高电压技术》张一尘主编中国电力出版社20076、《现代高压电力工程》吴广宁编中国电力出版社20077、《架空电力线路设计》王力中编东北电力学院19948、《现代高压电力工程》吴广宁编中国电力出版社20079、《输电线路电气技术》房连玉编东北电力学院199410、《输电线路运行维护理论与技术》陈景彦主编中国电力出版社2009-70-