35kv架空线路设计 毕业论文 48页

论文题目:35kV架空线路设计专业:电气工程及其自动化学生:（签名）______________指导教师:（签名）______________摘要为满足陕煤集团柠条塔煤矿的用电安全，建设由110kV变电站35kV配电室出线到陕煤集团柠条塔煤矿35kV变电站的单回路架空送电线路。本次设计新建35kV架空线路来保障柠条塔煤矿的用电安全。本次架空线路设计的主要内容根据当地地形合理选择架空线路径；架空线导线的确定；架空地线的选择；金具的选择；架空线路的防雷设计；杆塔定位、杆塔结构的选择、对地距离及交叉跨越的处理；基础的设计等。本毕业设计以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定准绳，结合工程实际情况，保证柠条塔煤矿供电可靠，经济性合理，满足各项技术要求。关键词：35kV，线路设计，杆塔，防雷44 Subject:TheDesignof35kVOverheadLineSpecialty:ElectricEngineeringandAutomationName:ZhangPeiyao(Signature)Instructor:LiZhong(Signature)ABSTRACTTomeettheShaanxiCoalGroupNingTiaotamineelectricalsafety,constructionbythe110kVsubstation35kVpowerdistributionchamberoutlettotheShaanxiCoalGroupMine35kVsubstationNingTiaotasinglecircuitoverheadtransmissionline.Thedesignofthenew35kVoverheadlinestoprotectNingTiaotamineelectricalsafety.Themaincontentsofoverheadlinedesignreasonablechoiceaccordingtothelocaltopographyoverheadlineroute;overheadlineconductorsidentified;overheadgroundwirechoices;goldwithchoice;overheadlineslightningprotectiondesign;towerpositioning,towerstructureselection,grounddistanceandcross-cuttingprocessing;baseddesign.Thispaperinordertodesigntaskbookasthebasisfornationaleconomicconstructionpolicies,technicalregulationscriterion,combinedwithpracticalengineering,toensurecoalsupplyNingTiaotareliable,economicalandreasonable,tomeetthetechnicalrequirements.KEYWORDS:35kV,circuitdesign,tower,Lightning44 目录第一章绪论11.1设计的背景及意义11.2架空线路设计研究现状11.3本次设计的主要工作2第二章设计规范要求32.1路径(参照GB50061-2010)32.2路径协议32.3绝缘子、金具及杆塔3第三章总体设计思路5第四章导、地线设计74.1导线设计74.1.1导线的设计74.1.2导线的选择84.1.3导线的比载84.2架空地线的设计154.2.1地线的比载计算154.2.2计算临界档距、判断控制气象174.3金具设计194.3.1绝缘子的设计194.3.2防震锤的设计204.3.3间隔棒的设计214.4杆塔结构设计234.4.1杆塔定位234.4.2杆塔定位后校验244.4.3荷载组合气象条件27第五章基础设计及防雷315.1基本要求315.2自力式铁塔基础上拨校验315.2.1土重法计算基础上拨315.3地基压力计算345.3.1单向偏心荷载计算345.3.2地基承载力设计值355.4防雷设计375.4.1一般地区耐雷水平计算385.4.2耐雷水平和雷击跳闸率385.4.3计算耐雷水平和雷击跳闸率39结论4144 附录42致谢43参考文献4444 第一章绪论1.1设计的背景及意义为满足陕煤集团柠条塔煤矿的用电安全，建设由110kV变电站35kV配电室出线到陕煤集团柠条塔煤矿35kV变电站的单回路架空送电线路。柠条塔煤矿位于陕北地区，两变电站之间多为陕北台塬地和一般山地，海拔高度在1200米左右，地广人稀。本次设计新建35kV架空线路来保障柠条塔煤矿的用电安全。本次设计的目的在于通过毕业设计受到一次综合运用所学理论和技能的训练，进一步提高分析问题和解决问题的能力。学会阅读参考文献，收集、运用原始资料的方法以及如何使用规范、手册、产品目录，选用标准图的技能，从而提高个人的设计计算和绘图的能力。1.2架空线路设计研究现状输电线路按结构分为架空线路和电缆线路。由于电缆线路的技术要求和施工费用远高于架空线路，所以除了特殊情况外，目前广泛采用架空输电线路。输电线路是电力不可缺少的重要组成部分，目前我国部分地区仍面临着缺电这一问题，国家正在加紧电网建设，输电线路的规划设计在这其中起着重要的作用，输电线路工程设计是电力建设的重要组成部分，同时也对输电线路正常运行起着决定性作用！架空电力线路路径的选择是一项非常重要的工作，对架空电力线路的造价和安全性、适用性的影响至关重要。近年来由于工农业设施、市政设施的不断发展，线路路径的选择越来越困难。因此在选择、设计线路时，应认真进行调查。对各种影响因素，如地理条件、地形条件、交通条件、运行和施工条件等，应进行综合比较。对影响路径选择的重要环节，应在选线时进行比较深入的技术经济比较。输电线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。电能可以方便的转化为其它形式的能，且易于远距离运送和自动控制。电能最主要输送途径的输电线路好坏也直接影响到电能的输送，所以输电线路的设计显得尤为重要44 。电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路两种。架空线路相比电缆线路来说有许多优点，如成本低、投资少、安装容易、维护和检修方便、易于发现和排除故障等。所以不论是输电线路还是配电线路多数采用架空线路。但是架空线路由于直接暴露于空气中，非常容易受雷击和污秽空气危害，且架空线路要占用一定的地面和空间，有碍交通等，因此在一些特殊环境中架空线路的使用受到限制。1.3本次设计的主要工作（1）根据两变电站之间的实际地形，进行架空线路路径的设计，选择最优路径。线路选径要考虑线路的运行安全、经济合理、施工方便等多方面因素。（2）选择导线型号、地线选择、金具的设计、杆塔定型等，并通过计算验证其可行性，确保输电线路能长期安全运行。（3）线路防雷的设计及基础设计并编制施工手册。防雷是保证线路安全运行的重要工作。在基础设计方面满足成本低、维护检修方便等条件。44 第二章设计规范要求2.1路径(参照GB50061-2010)⑴架空电力线路路径的选择，应认真调查研究，综合烤炉运行、施工、交通条件和路径长度等因素，统筹兼顾，全面安排，进行多方案的比较，做到经济合理、安全适用。(2)在可能的条件下，应使路径长度最短，转角少，角度小，特殊跨越少，水文地质条件好，投资少，省材料，施工方便，运行安全可靠。(3)市区电力线路的路径，应与城市总体规划想结合。线路路径走廊位置应与各种管线和其他市政设施同一安排。(4)架空线路路径的选择，应符合下列要求：①应减少与其他设施交叉；当与其他架空线路交叉时，其交叉点不应该选在被跨越线路的杆塔顶上。②3kV以上架空线路，不应跨越储存易燃、易爆物的仓库区域。架空电力线路与火灾危险性的生产厂房和库房、易燃易爆材料堆场以及可燃或易燃、易爆液（气）体储罐的防火间距，应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）的规定。③应避开洼地、冲刷地带、不良地质地区、原始森林区以及影响线路安全运行的其他地区。④不宜跨越房屋。2.2路径协议当跨越与接近重要地区（如铁路、公路、航运、厂矿、邮电、机场等）时，在路径初步确定后，应与有关单位进行协议，取得书面答复文件。此外，还应与市、县规划部门协商，取得规划部门的同意。2.3绝缘子、金具及杆塔⑴绝缘子和金具的安装设计可采用安全系数设计法。⑵35KV和66KV架空电力线路，宜采用悬式绝缘子。耐张绝缘子串的绝缘子数量，应比悬垂绝缘子串的同型绝缘子多一个。全高超过40m的有地线的杆塔，高度每增加44 10m，应增加一个绝缘子。⑶35KV及以上单回路杆塔，导线可采用三角排列或水平排列；多回路杆塔可采用鼓型、伞型或双三角型排列。44 第三章总体设计思路图2-1架空输电线路设计框图本次设计针对柠条塔煤矿的用电安全建设，保证煤矿的用电可靠性。在本次设计中选用多种方案进行对比，从而选出最佳方案，实现安全性、经济性、可靠性等多方面符合要求。44 架空线路径的设计我初步拟定三条线路（见附表），在经过对比分析后，确定线路A为本次架空输电线路的路径。线路A相比另两条线路有很多优势：（1）线路B和线路A走径大体相同，但是在35kV出线端跨越树林的跨越点选择不合理，和线路A相比要砍伐更多树木，不符合路径选择的原则。线路B同时存在耐张段过长的问题，耐张段过长杆塔所受荷载过大，在长时间运行情况下不能保证线路的可靠运行。线路A相比线路B有绝对的优势，所以不考虑线路B方案。（2）线路C也是不合理的。线路C在靠近柠条塔煤矿变电站侧选择跨越居民区和煤场。跨越煤场无法避免，如果跨越居民区的话，架空线到房屋的安全距离要满足要求，无疑增加了杆塔高度，增加了投资。在居民区占地进行基础建设费用同样会增加投资。线路C选择跨越居民区是不合理的。经过对比，线路A的走径是合理的，可以满足要求。线路A在跨越树林时，选择树木较少的地方。满足选径原则和经济性要求。在线路走径中设计多处转角杆塔，以便在跨越煤场时尽量减少占地，保证经济性要求。转角杆塔同样承受导线等带来的负荷，多处使用转角杆塔使线路在西北IV区大风、覆冰等气象条件下所受影响小，保证线路安全可靠、长期运行。(路径走向示意图见附录)44 第四章导、地线设计4.1导线设计4.1.1导线的设计本次设计针对陕西省榆林市神木县柠条煤矿，参考本线路经过的地区已有线路的运行经验和当地的气象条件，选用全国典型气象区西北IV区：表4-1全国典型气候IV区项目气象区西北IV级气象区大气温度（℃）最高气温+40最低气温-20年平均气温+10覆冰-5安装-10内过电压+10外过电压+15风速（米/秒）覆冰-10安装10最高气温0最低气温0年平均气温0内过电压10外过电压12.5最大风速25年平均雷暴日（日/年）40覆冰冰厚（mm）544 4.1.2导线的选择如何选择线路导线截面时电力网设计中的一个重要问题。线路的能量损耗同电阻成正比，增大导线截面可以减少能量损耗。但是线路的建设投资却导线截面积的增大而增加。综合考虑这两个相互矛盾的因素，采用按经济电流密度选择导线截面，这样可以使线路运行有最好的经济效果。根据资料显示，本次设计中的35kV变电站容量为31.5MWA，根据公式可以计算出其最大负荷电流：根据查得最大负荷利用小时数典型值，取最大负荷利用小时数5000h以上。查表得经济电流密度J=1.75经济截面查表选取LGJ-240/30型导线，其标准截面积275.96校验安全载流量：查得LGJ-240/30在导线温度90℃时，载流量为645A。导线LGJ-240/30型满足要求。机械强度校验：根据规定35kV线路最小允许截面为35，导线LGJ-240/30型满足机械强度要求。按照经济电流密度选择导线，本段线路选用LGJ-240/30型钢芯铝绞线作为本次设计的导线。表4-2LGJ-240/30参数表导、地线型号根数/直径计算截面mm外径mm计算重Kg/Km安全系数（K）计算拉断力(N)最大设计应力(MPa)年平均运行应力(MPa)铝芯钢芯LGJ-240/3024/3.67/2.4275.9621.6922.22.87562092.9765.084.1.3导线的比载4.1.3.1自重比载：44 ==10=32.773104.1.3.2冰重比载：4.1.3.3垂直总比载：4.1.3.4无冰风压比载：表4-3各种风速下的风速不均匀系数a取值表设计风速（m/s）20以下20-3030-3535及以上1.00.850.750.704.1.3.5覆冰时的风压比载：由覆冰时风速v=10m/s,查表得=1.0,而且C=1.2：4.1.3.6无冰有风时综合比载：44 4.1.3.7有冰有风时的综合比载：4.1.4计算临界档距，判断控制气象4.1.4.1导线的允许控制应力:表4-4可能成为条件排列表条件气象条件最大应力(N/mm2)比载（MPa/m）温度（˚C）g/δ比值（1/m）编号最低气温109.61-20A最大风109.61-5B覆冰109.61-5C年均气温65.51+10D4.1.4.2计算临界档距并判断控制气象查表得LGJ-240/30导线的弹性系数E=72570，线膨胀系数为20×1044 表4-5有效临界档距判别表ABC44 控制条件的控制范围(导线受年平均气温控制)4.1.4.3求各种状态下的应力弧垂当气象变化时，架空线所受温度和荷载也发生变化，其水平应力和弧垂也随着变化。导线内的水平应力随气象条件的变化规律可用导线的状态方程来描述。导线在孤立档距中的状态方程：式中：求解各气象条件下的应力和弧垂，并利用此数据绘制出导线的机械特性曲线。表4-6LGJ第IV气象区导线应力弧垂计算表气象条件最高气温最低气温年均气温最大覆冰档距应力弧垂应力弧垂应力应力弧垂mMPamMPamMPaMPam5033.4390.29194.9240.10262.5688.8030.15410039.4260.98792.2510.42262.5687.7080.62344 15044.2791.97788.3490.99162.5686.2341.42620047.9963.24383.9461.85462.5684.7052.58125050.8284.78579.7513.05062.5683.3304.10030052.9966.60876.2004.59662.5682.1915.98635054.6708.71973.4006.49462.5681.2858.23840055.97511.12371.2648.73762.5680.57510.85545057.00513.82369.64511.31462.5680.02013.83450057.82516.82368.41314.22062.5679.58317.172表4-7LGJ第IV气象区导线应力弧垂计算表气象条件安装事故断线外过电压无风外过电压有风内过电压最大风档距应力应力应力应力应力应力mMPaMPaMPaMPaMPaMPam5094.94194.92462.56062.59862.75163.37510092.31992.25162.56062.69163.21565.25515088.50388.34962.56062.80163.75467.33720084.20783.94662.56062.90264.24369.18825080.12279.75162.56062.98464.64270.70230076.66576.20062.56063.04764.95371.90135073.93873.40062.56063.09665.19272.84140071.85371.26462.56063.13365.37573.57945070.27169.64562.56063.16265.51874.16250069.06468.41362.56063.18465.63074.6264.1.4.4计算安装曲线的应力和弧垂架空线的安装需要不同的温度条件，导线安装时应在安装曲线中对应当时温度进行。44 已知前面的参数，应用状态方程式求解各施工气象（无风、无冰、不同气温等）下的安装应力，进而求得相应的弧垂。表4-8同温度下安装曲线的应力档距温度50100150200250300350400450500-1094.94192.31988.50384.20780.12276.66573.93871.85370.27169.064-588.39386.12782.91679.42576.21273.55671.48369.90168.70267.781081.87380.03677.52074.88972.54670.64869.18068.06267.21266.555575.39074.07672.24870.61669.12367.93467.02066.32565.79365.3831068.95968.28067.43166.61865.93865.40464.99664.68464.44564.2601562.59862.69162.80162.90262.98463.04763.09663.13363.16263.1842056.33857.35958.48559.46860.25060.85361.31361.66661.93962.1532550.22252.33954.50156.31057.72558.80959.63860.27660.77361.1633044.31747.68450.85953.41855.39456.90558.06358.95959.65960.213表4-9不同温度下安装曲线的弧垂档距温度50100150200250300350400450500-100.1040.4261.0011.8703.0714.6226.5238.76811.34614.253-50.1110.4571.0681.9833.2294.8186.7479.01211.60514.52200.1200.4921.1432.1033.3925.0166.9729.25611.86314.79050.1310.5321.2262.2303.5605.2167.1979.49812.11915.055100.1430.5771.3142.3643.7325.4187.4219.73912.37215.318150.1570.6281.4112.5043.9075.6217.6449.97912.62315.579200.1750.6861.5152.6484.0845.8237.86710.21612.87315.837250.1960.7521.6252.7974.2636.0268.08810.45213.12016.094300.2220.8261.7422.9484.4426.2278.30710.68513.36516.34844 4.2架空地线的设计架空地线的作用：(1)减少了雷电直击导线的机会，降低了线路绝缘承受的雷电过电压幅值。当雷击于塔顶或地线上时，塔身电位很高，加在绝缘子串上的电压等于塔身电位与导线电位之差，这个电压一般远比雷直接击中导线时绝缘子串上的电压低，不会导致闪络放电。但是，如果接地电阻很大，则塔身电位将会很高，这时就会发生逆闪络，也就是通常说的“反击”。(2)对导线有耦合作用。当雷击塔顶或地线时，由于耦合，导线电位将抬高，所以耦合可使绝缘子串上的电压降低。因此，为了减少“反击”，在接地电阻很难降低时，可以利用架空地线的分流、耦合性质，在导线下面再增加一条耦合地线。(3)由于避雷线接地，所以它可以屏蔽感应雷对导线的作用，降低感应雷过电压。跟据《架空线路设计》，导线LGJ—240/30相配合的地线为地线GJ—50。表4-10地线GJ-50相应参数名称符号数据单位导线综合截面积A49.46导线外经d9.0导线单位重量G。423.7综合弹性系数E181423计算拉断力Tp60564综合膨胀系数α安全系数K4许用应力[σ]408.168年均应力上限[σcp]306.12644 4.2.1地线的比载计算4.2.1.1自重比载：地线本身重量造成的比载称为自重比载。4.2.1.2冰重比载：地线覆冰时，由于冰重产生的比载成为覆冰比载。4.2.1.3垂直总比载：4.2.1.4风压比载：无冰风压比载应计算最大风速和安装有风两种情况。无冰时作用在导线上每米长每平方毫米的风压荷载称为无冰时风压比载。表4-11各种风速下的风速不均匀系数a设计风速（m/s）20以下20-3030-3535及以上1.00.850.750.704.2.1.5覆冰时风压比载：4.2.1.6无冰有风时得综合比载：44 4.2.1.7有冰有风时的综合比载，按下式计算：。表4-12各气象条件下导线比载的计算值比载项目自重比载覆冰无风无冰综合无冰综合无冰综合覆冰综合84.012123.25585.07289.247110.066126.453备注C1=1.2C1=1.2C1=1.2C1=1.24.2.2计算临界档距、判断控制气象4.2.2.1地线的允许控制应力：规程规定，导线最低点的最大使用应力按下式计算：4.2.2.2可能成为控制气象列表：表4-13气象列表最大应力(N/mm2)比载（MPa/m）温度（˚C）g/δ比值（1/m）编号最低气温408.16884.012-202.058A最大风速408.168104.909-52.570B年平均气温306.12684.012+102.744C44 覆冰408.168126.453-53.089D4.2.2.3计算临界档距并判断控制气象：44 表4-14有效临界档距判别表ABC判定结果4.3金具设计4.3.1绝缘子的设计4.3.1.1绝缘子的种类及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。根据线路电压等级、导线配合及经济性考虑，本线路选用XP---60型悬垂绝缘子串。44 4.3.1.2绝缘子片数的确定（选用XP—60型绝缘子）绝缘子串的泄露距离应满足下式：DUd式中D—绝缘子的泄露距离，cmU—线路额定电压，kVd—泄露比距，cm/kV直线杆每串绝缘子片数为：n=D/S式中D—绝缘子的泄露距离，cmS—每片绝缘子的泄露距离，cmn—直线杆绝缘子串的绝缘子片数。本次设计所在地区风沙严重，靠近公路并且沿途有煤矿、工厂等。选用3级污秽等级，泄露比距取3.8cm/kV，XP—60型绝缘子的泄露比距为28cm。所以D353.8=133n=D/S=133/18=4.75绝缘子片数取5片。4.3.2防震锤的设计4.3.2.1导线的防震措施:（1）减弱震动的措施。（2）加强导线的耐震强度。4.3.2.2防震锤的选择防震锤的自震频率要和导线相近，当导线震动时，引起防震锤共振，使两个重锤有较大的甩动，可以有效的消耗导线的震动能量。防震锤的重量应和导线型号适应。国家标准GB2336—80规定了防震锤所适用的导线型号。表4-15防震锤型号及适用导线防震锤型号型式适用导线型号重量（kg）FD-1双螺旋LGJ--35～501.5FD-2双螺旋LGJ--70～952.4FD-3绞扣式LGJ--120～1504.5FD-4绞扣式LGJ--180～2405.6FD-5绞扣式LGJQ--300～4007.244 FD-6绞扣式LGJQ--500～6008.6FD-35双螺旋GJ--351.8FD-50双螺旋GJ--502.4FD-170绞扣式GJ--704.2FD-100绞扣式GJ--1005.94.3.2.3防震锤的个数选择当导线直径小档距大，或者导线直径大而档距也大时，风传给导线的能量就大，往往需采用多个防振锤才能防止振动的危害，一般取1～3个，大跨越至要6～7个之多。其个数的决定，应根据下表查出所需防振锤个数。此处取1个防震锤。表4-16防振锤个数与档距、导线直径大小的关系导线地线直径（mm）防振锤个数1234.3.3间隔棒的设计送电线路分裂导线间隔棒的主要用途是限制子导线之间的相对运动及在正常运行的情况下保持分裂导线的几何形状。按照送电线路分裂导线的根数不同，我国500kv及以下送电线路的间隔棒可分为二、三、四根分裂导线用的三种类型。按间隔棒的工作特性分为两类，即阻尼型间隔棒及非阻尼型间隔棒。阻尼式间隔棒特点：在间隔棒活动关节处利用橡胶作材料来消耗导线的振动能量，对导线振动起阻尼作用。因此，该类间隔棒可适用于各地区。重点作用于导线容易产生振动地区的线路（如平原、丘陵及一切开阔地带）。本次设计的地形条件为平原，所以可选择阻尼式间隔棒。4.3.3.1间隔棒的技术要求（1）耐短路电流向心压力的机械强度：44 送电线路发生短路事故时，分裂导线受电磁作用将产生较大的向心压力，间隔棒的各部件应在经受这一压力时不发生破坏或永久变形。间隔棒的向心力按下式计算：式中:F—短路电流向心力,N；n—分裂导线根数；Isc—系统可能出现的最大短路电流，kA；Ft—子导线张力，N；s—分裂导线间距，m；d—子导线直径，m:（2）两夹头之间的拉、压强度：分裂导线间隔棒的机械强度应能承受导线覆冰不平衡张力（如仅单根导线覆冰）、次档距振荡及单根导线上人时在子导线之间产生的拉、压力。考虑到可能出现的严重情况，一般该强度应不低于4000N。（3）夹头握力：送电线路不仅要求在正常运行或导线在微风振动情况下，间隔棒对导线有稳固的握力，以防住导线，以保证外力消除（如覆冰脱落）后，导线能有自行恢复到原位置的能力。恢复力矩有两个来源，即M=M1+M2，M1是因夹头偏离其平衡位置后，由两侧张力合成的结果。这个力矩可近似地表述为：式中：n—分裂导线根数;Ft—子导线张力，N;L—次档距长度（即两间隔棒之间的长度），m;r—间隔棒分裂半径，m;β—间隔棒的扭转角度。44 国外资料及国内实测结果表明，在长期运行情况下，铝截面为300mm2的钢芯铝绞线，间隔棒夹头扭握力不应低于25～30N·m,铝截面为400mm2的钢芯铝绞线，间隔棒夹头扭握力不应低于35～40N·m.止磨损导线。而且还要求由于不均匀覆冰等原因使导线发生扭转时，间隔棒夹头应能握住导线，以保证外力消除（如覆冰脱落）后，导线能有自行恢复到原位置的能力。(4)活动性：间隔棒应具有充分的活动性，以避免由于导线的振动、振荡、弛度差及不均匀覆冰时，夹头附近的导线出现高应力疲劳损坏。(5)电气性能：间隔棒应符合线路金具防电晕及无线电干扰的要求，此外，对采用橡胶做阻尼元件或做夹头防松件的间隔棒而言，橡胶应具有一定的导电性能，以防止在子导线之间的不平衡电压作用下橡胶元件发热损坏。4.3.3.2间隔棒的安装：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离安装的方式。参考国外厂家所推荐的安装距离，初步拟定下述几项原则：（1）第一次档距对第二次档距（或倒第一对倒第二次档距）的比值宜选在0.55～0.65左右。此外，间隔棒不宜布置成对于档距中央呈对称分布。（2）端次档距长度，对阻尼性能良好的间隔棒可选在30～45m范围内，对阻尼性能一般或非阻尼型间隔棒可选在25～35m范围内。（3）最大次档距长度，对阻尼性能良好的间隔棒，一般不宜超过80～90m,对阻尼性能一般或非阻尼型间隔棒一般不宜超过60～65m。4.4杆塔结构设计4.4.1杆塔定位44 杆塔定位是综合与初勘测和终勘测的结果来确定的。4.4.1.1杆塔的呼称高架空导线对地面、对被跨越物必须保证有足够的安全距离。为此，要求线路的杆塔具必要的适当高度。同时还要求线路有与杆高相配合的适当的档距。从地面到最低层横担绝缘子串挂点的高度，叫做杆塔的呼称高。用H表示。用下式计算：式中:λ----绝缘子串长度,m;f----导线最大弧垂,m;h----导线对地最小允许距离,也叫限距,m;Δh---考虑施工误差预留的裕度,m,一般取0.5-1m,视档距大小而定.表4-17定位裕度档距(m)200200-350350-600600-800800-1000定位裕度(m)0.50.5-0.70.7-0.90.9-1.21.2-1.44.4.1.2计算最大弧垂H=+f+h+△所以，导线的最大弧垂f=20-0.73-6-0.7=12.57m4.4.1.3计算耐张段的代表档距根据最大弧垂查弧垂应力表得耐张档距L=453.349m则估算代表档距（平地）:=0.9L=408.01查应力弧垂曲线中得应力:4.4.2杆塔定位后校验4.4.2.1计算水平档距和垂直档距44 水平档距:计算垂直档距在杆塔图上量取表4-18水平档距和垂直档距/m443.9453.8454.9441.5439.4447.4455.8454.33446.4459.2/m481.3433.5442.4453.4456.6448.2436.8445.2453.9468.8计算杆塔的最大允许档距实际档距均小于最大允许档距，满足要求。4.4.2.2间隙圆校验（1）规程绘出的最小空间隙为:（2)三种气象情况下绝缘子串偏角①基本风压：44 ②绝缘子串所受风压：式中：根据规程本线路采用双联5片绝缘子，③导线风荷载计算④导线重力荷载⑤绝缘子风偏角44 4.4.3荷载组合气象条件表4-19各种组合气象条件列表组合气象条件风速（m/s）冰厚（m）气温（℃）正常运行情况最大风250-5最大覆冰105-5事故情况断导线000断地线000安装吊线锚线牵引10004.4.3.1正常运行情况下最大风速气象条件（v=25m/s,b=0mm,t=-5℃）（1）导线风荷载电线风荷载调整系数：风压不均匀系数：导线体型系数：44 （2）风压高度变化系数uz绝缘子串长0.73m；导线弧垂取12.57m导线平均高度：（3）绝缘子串风荷载计算绝缘子串体型系数：风压高度变化系数：将取值代入上式得:（4）地线风荷载地线弧垂11.934m地线平均高度：风压高度变化系数：（5）铁塔风荷载风向作用在与风向垂直的结构表面的风荷载计算式为：44 塔头处：塔身处：塔身处：塔头处的轮廓面积：塔头的填充系数：塔头处沿风向的投影面积：塔身处的轮廓面积：塔身的填充系数：塔身处沿风向的投影面积：塔头处的风荷载：塔身处的风荷载：（6）横担风荷载风压调整系数：结构体型系数：风压高度变化系数：轮廓面积：填充系数：44 横担沿风向投影面积：横担的风荷载：（7）导线重力荷载双分裂导线n=2：垂直档距408.01m：导线单位长重量10.58N/m导线重力荷载：（8）绝缘子串、防振锤荷载44 第五章基础设计及防雷杆塔基础指的是建在土壤中的杆塔的地下部分。其基础设计是指根据线路经过的地区的地质、土、土壤及施工运输条件等实际情况，经过技术经济比较后确定各类基础的形式，然后对各类杆塔进行计算，使杆塔可以满足杆塔的稳定条件要求，保证线路长期的安全运行。杆塔必须要有稳定的基础，防止杆塔上拨、下沉和倾倒，保证架空线路的安全及可靠运行。5.1基本要求杆塔基础承载着塔身荷载和各种外力作用，杆塔基础随杆塔所受荷载不断变化。杆塔基础保证在各种不同的受力情况下杆塔可以正常工作，使线路能长期稳定的运行。按施工特点和承载分开控基础，掏空扩底基础，岩石锚桩，钻孔灌注桩等。本次基础设计选定大开挖混凝土基础，选用土重法计算。5.2自力式铁塔基础上拨校验5.2.1土重法计算基础上拨式中：V0——基础上拔深度ht内的体积；——土的计算容重，按下表取用；γ0——基础上拔稳定安全系数；ηt——相邻上拔基影响系数；44 ηm——水平荷载影响系数；ΔV——相邻基础影响的相交体积;V——ht深度内的总体积，按下面公式计算；T——作用于基础顶面的上拔力；表5-1基础上拔稳定系数基础类型杆塔类型重力式基础其他基础直线杆塔0.91.1耐张、悬垂转角0.951.3转角、终端、大跨越1.101.61.基础上拨稳定系数取2.基础上拨深度的基础体积44 图5-1基础体积模拟图表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171716151917171615℃252520103028282622353530153535353030这里取中沙，角度取28度44 4.5.6.△V相邻基础影响相交体积，由于基础没有相交情况，故也不做考虑；7.ηm水平荷载影响系数；水平荷载为:H=1/4[2(8.826+7.994+7.012+0.276+0.258+0.239+2.114)+17.393+14.973+1.046+1.824+1.168]=22.4605kNT设计上拔力，T=130kN，则有：H/T=0.173根据表有：表5-4HT比值表H/T0.15-0.41.0-0.90.4-0.70.9-0.80.7-1.00.8-0.75由上可知ηm=0.9⑧基础自重Qf则有：由于57.05>1.1即满足要求5.3地基压力计算44 地基压力是指基础传递给地基持力层顶面处的压力，地基压力是分布力，它取决于地基与底板的相对刚度，荷载大小，基础埋深和土的性质等多种因素，杆塔基础底板可以看作绝对刚体。5.3.1单向偏心荷载计算（考虑单向偏心荷载作用）式中：N——作用于基础顶面的设计轴心压力；Qf——基础自重；G0——基础底板上方土的重力；A——基础底面计算面积；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；1.2.3.4.面积A=12.965.M作用于基础底面的力矩6.W——基础底面对垂直与力矩的形心轴的抵抗矩由<0这种情况，实际上基础与地其间不能承受拉力，基础部分底面将与地基脱离。5.3.2地基承载力设计值地基承载力计算公式：44 式中：表5-5土重法临界深度土的类别宽度mb深度mh淤泥和淤泥质上<50Kpa01.0≥50Kpa01.1人工填土e或Ic大于等于0.85的粘性土e≥0.85或sr>0.5的粉土01.1红粘土含水比aw>0.801.2含水比aw≤0.80.151.4e或Ic均小于0.85的粘性土0.31.6E<0.85或sr≤0.5的粉土0.52.2粉砂、细沙（不包括湿、饱和状态）2.03.0中砂、粗砂、砂土和碎石土3.04.4则对于砂土mb=3.0，mh=4.4表5-6地基承载力标准值土类面积10153050中砂、粗砂18025034050044 细沙、粉砂140180180340中砂=180，则对于偏心荷载作用下所以满足要求。5.4防雷设计力架空线大多地处旷野，又是旷野中最高的物体，极易遭到雷击。所以防雷的设计就显得尤为重要，保证系统的安全稳定运行。输电线路防雷有两个重要指标来衡量其防雷性能的好坏：一是耐雷水平，既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。输电线路防雷的原则和措施：（1）防止雷直击导线沿全线架设避雷线，有时还要装避雷针与其配合。（2）防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络降低杆塔的接地电阻，增大耦合系数，适当加强线路绝缘，在个别杆塔上采用避雷器等，是提高线路耐雷水平，减少绝缘闪络的有效措施。（3）防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧适当的增加绝缘子片数，减少绝缘子串上的工频电场强度，电网中采用不接地或经过消弧线圈接地方式，防止建立稳定的工频电弧。（4）防止线路中断供电可采用自动重合闸，或双回路、环网供电等措施。44 5.4.1一般地区耐雷水平计算根据《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997）规定：在土壤电阻率的地区，采用水平敷设的接地装置，接地极埋设深度不宜小于0.5m。本次设计在一般地区埋设接地极，其中：接地极材料为圆钢，总长L=24×4+4.32×4=113.28，直径d=10mm，埋入深h=1m，形状系数A=1.76。工频接地电阻计算：式中——水平接地体的接地电阻，；——水平接地体的总长度，m；——水平接地体的埋设深度，m；——水平接地极的直径或等效直径，m；——水平接地极的形状系数。带入公式计算得工频接地电阻：5.4.2耐雷水平和雷击跳闸率衡量线路防雷性能优劣的重要指标一般有两个：一是线路耐雷水平，一是线路雷击跳闸率。线路耐雷水平是指雷击线路时，线路绝缘子不会发生闪络的最大雷电流幅值。低于耐雷水平的雷电流击于线路不会引起闪络，反之，则必然会引起闪络。配电线路雷电流超过线路耐雷水平引起绝缘子发生闪络冲击时，由于冲击闪络时间很短不会引起线路跳闸，但若在雷电消失后由工作电压产生的工频短路电流电弧持续存在，将引起线路跳闸。线路雷击跳闸率是指每100km线路每年(折算到40个雷暴日下)由雷击引起的线路跳闸次数，它是衡量线路耐雷性能的综合指标。线路耐雷水平越高，雷击跳闸率越低，说明线路的防雷性能越好。所以如何提高线路耐雷水平，降低雷击跳闸率是防雷设计中非常重要的工作。44 雷击杆塔时的跳闸率可用下式表达:N=0.28(b+4h)式中：N—每100km线路每年落雷次数，g—击杆率，雷击杆塔次数与雷击线路总次数的比值；雷电流峰值超过雷击杆塔的耐雷水平的概率。5.4.3计算耐雷水平和雷击跳闸率本次35kV架空线路数据：工频接地电阻=5.35，绝缘子串长度为1m，导线弧垂12.57m，避雷线弧垂m,避雷线半径4.5mm，避雷线弧垂6.83m。图5-2杆塔示意图避雷线的平均高度：导线的平均高度：求几何耦合系数：44 根据△,得耦合系数加大得铁塔一般杆身电感为，则塔身电感雷击塔顶时分流系数雷击塔顶的耐雷水平计算绕击耐雷水平击杆率g查表得1/4绕击率0.079%建弧率%线路的雷击跳闸率=0.220次/（100km*40雷电日）44 结论本次35kV架空线路设计合理、安全可靠，能够满足陕煤集团柠条塔煤矿的用电安全。经济性、安全性等符合设计规范和国家标准。1．本次设计线路路径由35kV配电室电缆出线，到站外东侧电缆终端塔，架空线向东到公路北侧，左转向东北沿储煤场中间的道路到陕煤集团35kV变电站外终端塔，由南向北进入变电站。（线路走径详见附表“线路走径示意图”）2.本次设计选线选择钢芯铝绞线LGJ-240/30，能够满足该线路要求。绝缘配合设计根据导线型号选择避雷线GJ-50、绝缘子xp-60、防震锤FD-4，经过计算校验，绝缘配合合理，满足本次线路安全要求。3.本次设计杆塔型号选择为77型杆塔：44 附录线路走径示意图44 致谢毕业设计就要结束了，经过资料收集、数据计算、线路图纸的制作、设计论述的撰写，到现在基本上完成了大学毕业设计的项目。这次毕业设计过程中，从个人角度来说，这个更是我大学四年一次对自己专业能力的总结，也是对自己未来工作的铺垫。毕业设计即将结束，这也意味着在西安科技大学的学习奋斗生涯也即将结束。在这里，我要感谢指导老师的精心培养和教导，同学们的支持和鼓励。是他们给了我这次机会，是他们帮助我指导我完成了这次设计。同时，我还要感谢在大学对我教导过专业知识的老师，你们都对我影响很大，是你们的教诲才使我如今学有所成。44 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