架空输电线路设计课程设计报告 20页

---《架空输电线路设计》课程设计题目：110KV架空输电线路设计姓名：X志宏专业：农业电气化与自动化班级：农业电气化与自动化2012级本科班学号：2012556114所在学院：电气工程学院指导教师：朱瑞金完成日期：2015.7.8-.可修编. ---前言架空输电线路设计的主要内容包括架空输电线路基本知识、设计用气象条件、架空线的机械物理特性和比载、均布荷载下架空线的计算、气象条件变化时架空线的计算、均布荷载下架空线计算的进一步研究、非均布荷载下架空线的计算、连续档架空线的应力和弧垂、架空线的断线X力和不平衡X力、架空线的振动和防振、路径选择和杆塔定位、计算机在线路设计中的应用。在本学期中，重点学习了架空线的在各种气象条件下及状态下的比载、应力及弧垂计算，要求了解架空线的振动危害及防震措施。要求力求通过学习架空输电线路设计，基本掌握架空输电线路的基本理论知识，培养技能素养。而此次架空输电线路的课程设计，是在学习完成架空输电线路的专业课程后，进一步培养我们综合运用所学理论知识与技能，解决实际问题的重要能力。此次课程设计时110KV架空输电线路的设计，包含了气象条件的选取、比载、临界档距、应力及弧垂的计算，把整本书的重点及难点全部包含。通过此次课程设计，使我们将次数的重难点知识进行了系统整理，并学会将理论联系实际，系统综合的运用所学知识，培养我们分析实际问题的能力和独立工作的能力。此次课程设计的时间短、任务重，因此在进行应力及弧垂计算时，采取的是选取特殊气象进行计算，并绘制其曲线，在大家的一致努力下克服了计算难关，因采用的是笔算及试值法，其计算结果可能稍有偏差。总体说来，此次课程设计为我们对于架空输电线路的实际设计有了进一步的深入了解，为以后从事电力行业培养了一个良好的设计、思考习惯。-.可修编. ---目录1、整理该气象区的计算所用气象条件.................................................12、计算许用应力及年均应力.................................................................13、计算各种气象条件下的比载.............................................................23.1自重比载.............................................................................................33.2冰重比载.............................................................................................33.3垂直总比载.........................................................................................33.4风压比载.............................................................................................33.5无冰综合比载.....................................................................................43.6覆冰综合比载.....................................................................................4-.可修编. ---4、计算临界档距、判断控制气象条件.................................................54.1可能控制条件的有关参数..................................................................54.2按等高悬点考虑，计算各临界档距..................................................55、最大弧垂的判定..................................................................................66、计算各气象条件的应力和弧垂，并绘制其曲线..............................76.1档距控制X围下的已知条件及参数...................................................76.2气象条件为待求条件及已知参数.......................................................86.3利用状态方程式求解应力...................................................................86.4求解最高气温、覆冰无风与外过无风时弧垂................................107、计算并绘制安装曲线........................................................................117.1计算-10℃~40℃安装曲线.................................................................11-.可修编. ---7.2绘制安装曲线....................................................................................148、结束语................................................................................................14附录：主接线图......................................................................................15图1：导线应力曲线...............................................................................15图2：导线弧垂曲线...............................................................................15图3：导线安装曲线...............................................................................151、整理该气象区的计算所用气象条件表1：计算用气象条件气象项目最高气温最低气温最大风最厚覆冰内过电压外过无风外过有风安装有风事故气象年均气温大气温度（℃）40-10+10-5+15+15+15-5-10+15风速003010150101000覆冰厚度（mm）00010000000查表2-9及各种气象条件得：-.可修编. ---最高气温为40℃，无冰无风；最低气温：最低气温为-10℃，无冰无风；最大风速：最大设计风速为30m/s，无冰，月平均气温10℃；最厚覆冰：气温-5℃，风速10m/s，覆冰厚度10mm；内过电压：年均气温15℃，无冰，0.5位最大风速15m/s；外过无风：温度15℃，无风无冰；外过有风：温度15，风速V区取10m/s，无冰；安装有风：风速10m/s，无冰，最低气温月的平均气温-5℃；事故气象：V气象区覆冰厚度为10mm<20mm，则为一般地区，因此气像条件为无风无冰，最低平均气温-10℃；年均气温:15℃。将所有已知气象参数整理于表1中。2、计算许用应力及年均应力LGJ-150/25型导线的有关参数，记录于表2中：表2:LGJ-150/25导线参数记录表截面积A导线直径d弹性系数E温膨系数a计算拉断力（N)单位长度质量（kg/km）抗拉强度安全系数K许用应力[]年均应力上限[]173.1117.107600018.955808.39601.0306.26752.5122.50776.5669查附表A-1可得截面积、导线直径、单位长度质量，由于LGJ-150/25的铝钢线根数比为26/7，则查表3-1可得综合弹性系数、温膨系数及安全系数：绞线拉断力的计算式为：。由于铝直径为d=2.70mm，2.5017mm，取；110kv线路，。无冰时风压比载计算式为：（1）外过电压、安装有风：v=10m/s，所以：（2）内过电压：所以：（3）最大风速：v=30m/s计算强度时：所以：计算风偏时（校验电气间隙）：（4）覆冰风压比载：v=10m/s，由于计算强度与风偏时，取值相同，均为所以：-.可修编. ---3.5无冰综合比载无冰综合比载是无冰有风时的的综合比载，等于架空线的自重比载和无冰风雅比在的矢量和，即：（1）外过电压、安装有风：（2）内过电压：（3）最大风速：计算强度时：计算风偏时：3.6覆冰综合比载覆冰综合比载是架空线的垂直总比载和覆冰风压比载的矢量和。由于在此计算时，计算风偏与强度时，选取的参数一样，则计算结果也是一样的。即覆冰综合比载为：4、计算临界档距、判断控制气象条件4.1可能控制条件的有关参数将可能的应力控制条件记于表4中：表4：可能的应力控制气象条件气象条件最大风速最厚覆冰最低气温年均气温-.可修编. ---ɤ（ΜΡa/ｍ）57.10×10ˉ³78.85×10ˉ³34.05×10ˉ³34.05×10ˉ³[σ0](ΜΡa)122.507122.507122.50776.5669ɤ/[σ0](1/m）气温t（℃）+10－5－10+15ɤ/[σ0]从小至大编号cdab4.2按等高悬点考虑，计算各临界档距由于a、c、d两两的控制条件下的许用应力相等即，则可以采用公式：由于b与a、c、d控制条件下的许用应力不等，则只能采用公式：利用上式计算得各临界档距为：=虚数-.可修编. ---将各临界档距填入有效临界档距判别表如表5所示：表5：有效临界档距判别表可能的控制条件a最低气温b年均气温c最大风速d最厚覆冰临界档距（ｍ）———判断有效临界档距，确定控制气象条件:因为在某条件栏中，存在临界档距为虚数或者0的情况，则该栏的条件不起控制作用，应当舍去。容易看出为有效临界档距，则可能的控制条件a、c不起控制作用。因此，当实际临界档距时年均气温为控制条件，当实际档距时最厚覆冰为控制条件。5、最大弧垂的判定最大弧垂的判定方法有：临界温度法与临界比载法，此次是利用临界温度判定法来判断最大弧垂的控制气象条件,即：在某一温度下，架空线在自载比载作用下产生的弧垂与覆冰无风时弧垂相等，则此温度为临界温度。在等高悬挂点下，覆冰无风时气温为℃，比载，自重比载为：，温膨系数：，弹性系数：E=76000MPa。计算临界温度值：将临界温度值与最高气温的温度值相比较，>因此最大弧垂发生在覆冰无风气象条件下。-.可修编. ---6、计算各气象条件的应力和弧垂，并绘制其弧垂曲线6.1档距控制X围下的已知条件及参数以各档距X围的控制条件为已知条件，有关数据如下表6所示。表6：已知条件及参数已知条件年均气温最厚覆冰参数控制区间0——278.39278.39——∞(℃)+15-5(mm)010(m/s)01034.0578.85(MPa)76.5669122.5076.2气象条件为待求条件及已知参数以各气象条件为待求条件，已知参数如表7所示。表7：待求条件及已知参数待求条件参数最高气温最低气温年均气温事故外过有风外过无风内过电压（℃）+40-10+15-10+15+15+15（mm）0000000（m/s）000010015γ（×/m）34.0534.0534.0534.0534.7234.0535.93待求条件参数安装覆冰无风覆冰有风(强度）覆冰有风（风偏）最大风（强度）最大风（风偏）（℃）-5-5-5-5+10+10（mm）010101000-.可修编. ---(m/s）10010103030γ（×/m）34.7277.4678.8578.8557.1050.496.3利用状态方程式求解应力利用的状态方程式为：求解各条件下的待求应力，已知：E=76000N/，。计算在最高气温、最低气温、年均气温、外过无风、覆冰无风时的应力。(1)最高气温时已知：代入状态方程式得：49.41同理可得：当l=200m时，58.52l=278.39时，63.24l=400m时，67.84l=500m时，70.12l=600m时，71.96l=700m时，72.97(2)最低气温时已知：代入状态方程式得：109.31同理可得，当l=200m时，101.92l=278.39时，94.30l=400m时，88.01l=500m时，84.48-.可修编. ---l=600m时，82.31l=700m时，80.82(3)外过有风时已知：代入状态方程式得：76.54同理可得，当l=200m时，76.12l=278.39时，76.60l=400m时，76.55l=500m时，76.56l=600m时，76.55l=700m时，76.56(4)外过无风时已知：代入状态方程式得：77.05同理可得，当l=200m时，76.58l=278.39时，76.56l=400m时，76.57l=500m时，76.57l=600m时，76.57l=700m时，76.57（5）覆冰无风时已知：代入状态方程式得：91.31-.可修编. ---同理可得，当l=200m时，83.53l=278.39时，79.56l=400m时，78.61l=500m时，77.80l=600m时，77.03l=700m时，76.596.4求解最高气温、覆冰无风与外过无风时的弧垂弧垂计算公式为：（1）在最高气温时当l=100m时，49.41则f=0.86当l=200m时，58.52则f=2.91当l=278.39m时，63.24则f=5.22当l=400m时，67.84则f=10.04当l=500m时，70.12则f=15.17当l=600m时，71.96则f=21.29当l=700m时，72.97则f=28.58（2）外过无风时当l=100m时，77.05则f=0.55当l=200m时，76.58则f=2.22当l=278.39m时，76.56则f=4.31当l=400m时，76.57则f=8.89当l=500m时，76.57则f=13.90当l=600m时，76.57则f=20.01当l=700m时，76.51则f=27.24（3）在覆冰无风时当l=100m时，91.31则f=1.06当l=200m时，83.53则f=4.64当l=278.39m时，79.56则f=9.43当l=400m时，78.61则f=19.71-.可修编. ---当l=500m时，77.80则f=31.11当l=600m时，77.03则f=45.25当l=700m时，76.59则f=61.66则将上述计算结果统计入表8应力弧垂计算表表8：LGJ-150/25型导线应力弧垂计算最高气温最低气温外过有风外过无风覆冰无风ơ（）（m）（）（）（）（m）（）（m）10049.410.86109.3176.5477.050.5591.311.0620058.522.91101.9276.6276.582.2283.534.64278.3963.245.2294.3076.6076.564.3179.569.4340067.8410.0488.0176.5576.578.8978.6119.7150070.1215.1784.4876.5676.5713.9077.8031.1160071.9621.2982.3176.5576.5720.0177.0345.2570072.9728.5880.8276.5676.5727.2476.5961.66由上表可知最大弧垂出现在厚冰无风。符合提前的最大弧垂判断，因而计算正确。根据表8绘制应力弧垂曲线分别见图1、图2。7、计算并绘制安装曲线绘制安装曲线时，以档距为横坐标，弧垂为纵坐标，一般从最高施工气温每隔10℃绘制一条弧垂曲线。应用状态方程式求解各施工气象（无风、无冰，不同气温）下的安装应力，进而求出相应的弧垂，如果如下表4—1所示。7.1计算-10~40℃安装曲线利用公式有；已知：（1）计算时的应力及百米档距当时，已在最低气温时计算出应力值，因此可直接计算百米档距。当l=100m时，109.31则0.389当l=200m时，101.92则0.418-.可修编. ---当l=278.39m时，94.3则0.451当l=400m时，88.01则0.484当l=500m时，84.48则0.504当l=600m时，82.31则0.517当l=700m时，80.82则0.527（2）计算时的应力及百米档距当l=100m时，85.41则0.481当l=200m时，82.57则0.503当l=278.39m时，76.97则0.516当l=400m时，73.21则0.523当l=500m时，71.04则0.531当l=600m时，70.33则0.538当l=700m时，69.77则0.542（3）计算时的应力及百米档距当l=100m时，72.79则0.539当l=200m时，70.76则0.542当l=278.39m时，69.94则0.547当l=400m时，68.79则0.553当l=500m时，68.14则0.558当l=600m时，67.75则0.561当l=700m时，67.13则0.562（4）计算时的应力及百米档距当l=100m时，60.01则0.684当l=200m时，61.07则0.652当l=278.39m时，62.18则0.628当l=400m时，63.13则0.603当l=500m时，64.47则0.587当l=600m时，64.91则0.572当l=700m时，63.25则0.567（5）计算时的应力及百米档距当l=100m时，47.16则0.779-.可修编. ---当l=200m时，51.42则0.713当l=278.39m时，53.27则0.673当l=400m时，55.36则0.624当l=500m时，56.78则0.598当l=600m时，57.35则0.583当l=700m时，58.03则0.576（6）计算时的应力及百米档距当l=100m时，49.41则0.861当l=200m时，58.52则0.727当l=278.39m时，63.24则0.673当l=400m时，67.84则0.627当l=500m时，70.12则0.607当l=600m时，71.96则0.591当l=700m时，72.97则0.583将以上数据计入以下表格9：表9：各种施工气温下的应力和百米档距弧垂档距(m)100200278.39400温度(℃)4049.410.86158.520.72763.240.67367.840.6273047.160.77951.420.71353.270.67355.360.6242060.010.68461.070.65262.180.62863.130.6031072.790.53970.760.54269.940.54768.790.553085.410.48182.570.50376.970.51673.210.523-10109.310.389101.920.41894.300.45188.010.484档距(m)500600700温度(℃)4070.120.60771.960.59172.970.5833056.780.59857.350.58358.030.5762064.470.58764.910.57263.250.567-.可修编. ---1068.140.55867.750.56167.130.562071.040.53170.330.53869.770.542-1084.480.50482.310.51780.820.5277.2绘制安装曲线根据表格9，绘制安装曲线，如附录图3所示。8、结束语此次架空输电线路路的课程设计，历时大约二个周，全部完成所有设计要求。通过此次课设，加强了我对架空输电线路的知识有了系统的巩固与提高，感谢老师及同学的帮助，使我解决了许多没有一次解决的问题，让我的专业知识技能进一步得到了明显的提高。附录：-.可修编. ---图1：导线应力曲线图2：导线弧垂曲线图3：导线安装曲线-.可修编.