毕业设计（论文）-德岭山--临河北500kV送电线路Ⅱ标段工程设计.doc

目 录 摘要1前言11 设计参数及已知条件21.1 设计参数21.2 已知条件22 架空导地线力学计算32.1导地线选型32.2 导线应力弧垂计算及曲线绘制52.3地线应力弧垂计算及曲线绘制113 线路绝缘设计153.1绝缘子选型153.2缘子片数的确定153.3缘子串的安全系数和联数163.4导线金具选型和组装183.5地线金具选型和组装194 杆塔定位204.1杆塔选型及定位高度204.2弧垂模板及其选用214.3用弧垂曲线模板排定之选杆塔位235 杆塔定位校验275.1 杆塔使用条件校验275.2 架空线运行条件检验336杆塔塔头荷载计算及效验356.1荷载计算356.2塔头荷载效验417防振设计417.1防振判断及防振措施选择417.2防振锤的安装设计417.3 间隔棒的选择及排列428 线路防雷接地设计448.1防雷措施448.2 接地设计448.3 线路耐雷性能计算459 基础设计479.1 基础型式的选择及设计参数479.2 基础尺寸设计499.3 上拔稳定验算509.4 下压稳定验算519.5钢筋混凝土基础底板正截面承载力计算51总结及体会55致谢56参考文献57附表58德岭山-临河北500kv送电线路标段工程设计学生 ：刘延成指导老师：李旭(三峡大学电气与新能源学院)摘要:本文根据德岭山-临河北500kv输电线路平断面图、当地气象条件，结合输电线路设计相关专业知识，并严格执行110kv750kv架空输电线路设计规范 gb50545-2010等技术规范，完成了该标段包括架空线选型，架空线力学计算及导地线应力弧垂曲线、安装曲线制作，线路金具、杆塔选型，杆塔定位，杆塔定位校验及塔头荷载计算，线路基础设计及校验，防振和防雷的设计工作。 关键词：输电线路，应力弧垂，杆塔定位，防振，防雷。abstract:the article according to the flat sectional drawing of delingshan-linhebei 500kv transmission line,based on the local weather conditions, combined with the transmission line design expertise,and strictly enforce the technical specifications of gb 50545-2010 110 7500kv overhead transmission line design procedures to complete the bid of the overhead transmission line design work.this article including the selection of overhead lines,the mechanical calculations of overhead lines,and the grounded stress sag curve,the production of the install curve, tower selection, tower location and tower positioning calibration and the head of the tower load calculation, the line of basic design and verification,vibration and mine design.keywords : transmission line; wire stress sag curve; tower location; checking; lightning protection前 言目前全国各大电网已初步建成以500kv为主网骨架的现代化电网，根据我国能源资源分布和电力负荷增长的现实情况，大容量、远距离的西电东送和北电南送势在必行，全国电力联网实现西电东送，可以保持东部持续高速发展，减轻东部地区的环境污染，实现能源资源的优化配置，促进西部地区的经济发展。随着西部大开发的实施，内蒙古西部地区经济保持了高速发展的趋势，蒙西电网负荷也一直保持较高增长速度， “十一五”期间电力供需矛盾仍将十分突出。德岭山-临河北500kv送电线路工程起于德岭山500kv升压站止于临河北500kv变电站，是构建蒙西电网“三横四纵”500kv网架的主要组成部分，也是巴彦淖尔市丰富德水，煤炭，风能资源外送的通道。本工程建设完工后对加强蒙西电网500kv网架结构，增强500kv电网交换能力，提高乌海，巴彦淖尔地区主网的安全稳定运行，提高供电能力和供电质量起到积极作用，为该地区经济发展和建设提供强有力的电力支撑，与滚滚的黄河水一道造福河套大地，满足当地源源不断的电力需求。要实现这一目标，线路设计尤其重要。线路设计的优良将直接影响到线路的安全性、可靠性和稳定性问题。本设计为德岭山-临河北500kv送电线路工程标段工程设计，包括导地线选型、导线应力弧垂计算与地线应力弧垂计算、线路路径选择、杆塔排杆定位、防雷和防振设计，基础设计等等。1 设计参数及已知条件1.1 设计参数1.1.1 线路基本参数德岭山-临河北500kv送电线路工程标段，全长79.179 km.本线路输送容量1500mva，此时功率因数为0.95；在经济电流密度为1.15 a/mm2，最大负荷利用小时为3000-5000小时。1.1.2 线路所经区域污秽等级 本工程级污秽区进行绝缘配置。 1.1.3线路所经地区接地电阻本线路所经地区土壤电阻率约为100左右，线路铁塔逐基接地。规程规定，土壤电阻率为100时，铁塔的工频接地电阻不得大于。1.1.4地质情况全境为黄河冲积平原，地面开阔平坦，以沙滩，下湿地和庄稼地为主，其中耕地占到了88%。1.2 已知条件1.2.1 设计气象条件 表1-1 全国典型气象区气象组合 气象要素气象条件 温 度（） 风 速（m/s）冰 厚（mm）最 高 气 温4000最 低 气 温-2000年 均 气 温1500最 大 风 速-5250覆 冰 有 风-5105覆 冰 无 风-505内 过 电 压15150外 过 无 风1500外 过 有 风安装15100安 装 气 象0100事 故 气 象000雷暴日（日/年）401.2.2 沿线气候及交叉跨越情况线路位于内蒙古临河市乌拉特后旗境内，临河区属温带大陆性气候，平均气温6.8，平均降水量140多毫米，日照强且时数长，昼夜温差大，沿线跨越220kv线路一回，跨越110kv线路2回,跨越土路一条，跨越水渠一条，跨越核桃园和果园各一个，没有压矿、经过风景名胜区。2 架空导地线力学计算2.1导地线选型架空线路导线和地线基本都由多股圆线绞合而成，导线主要为钢芯铝绞线，地线为镀锌钢绞线或复合型绞线。导线截面的选择应从其电气性能和经济性能两方面考虑，保证安全经济地输送电能，一般先按经济电流密度初选导线截面，再按允许电压损失、发热，电晕等条件进行校验，大跨越的导线截面宜按允许载流量选择，并应通过技术经济比较1。地线的选择应满足电气和机械使用条件的要求，可按要求选用与导线配合的镀锌钢绞线或复合型绞线。2.1.1按经济电流密度初选导线500kv输电线路采用单回路、4分裂导线线路输送最大电流则导线最小允许截面积式中 经济电流密度。年最大负荷小时数为30005000h的裸铝导线取1。暂取钢芯铝绞线型号为：4lgj400/50。2.1.2 按电压损耗校验在不考虑线路电压损耗的横分量时，线路电压、输送功率、功率因素、电压损耗百分数、导线电阻率以及线路长度与导线截面的关系，可以表示为式中 线路允许的电压损耗百分比；线路输送的最大功率，；线路额定电压，；线路长度，；单位长度导线电阻，；单位长度线路电抗，可取；负荷功率因数角的正切。4lgj400/50线间距11.5=0.01808=0.25713，则该线路的电压损耗百分比满足高压输电线路对电压损耗的要求。2.1.3 按电晕条件校验电晕可引起无线电干扰、可听噪声、导线振动等，还会引起线路有功功率的损耗。当导线的外径大于9.6mm时，500kv线路可不用验算电晕损耗2。综上，本课题选择导线型号为：4lgj400/50。2.1.4 地线选择地线无特殊要求可选用镀锌钢绞线，500kv及以上输电线路无冰区段和覆冰区段地线采用镀锌钢绞线时最小标称截面不应小于80，1002，故本课题选择地线为镀锌钢绞线：。11913.01370ayb/t 5004-2001。2.2 导线应力弧垂计算及曲线绘制2.2.1 lgj-400/50型导线的有关参数表2-1 lgj-400/50型导线有关参数截面积导线直径弹性系数温度膨胀系数计算拉断力计算质量抗拉强度安全系数k许用应力年均应力451.5527.636900019.31234001511259.61692.5103.846864.904上表中架空导线的抗拉强度许用应力又以下公式计算而得平均运行应力：2.2.2各种工况下导线比载计算比载计算将用到的气象数据见表1-1，导线参数见表2-11)导线比载的计算(1) 自重比载(2) 冰重比载(3) 垂直总比载(4) 风压比载a.无冰风压比载（假设风向垂直于线路方向） 式中风速不均匀系数，可取表2-2中的数值；500kv线路架空线风荷载调整系数，仅用于计算架空线作用于杆塔上的风荷载，对500kv的线路可取表2-2中的数值，对于其他低于500kv的线路取1.0；风载体型系数，对于无冰架空线，线径d17mm时取=1.1；d 架空线外径；基本风压，pa；a 架空线截面积，mm2；风向与线路方向的夹角。 表2-2 风速不均匀系数和风载调整系数设计风速m/s10及其以下152030以下3035以下35及其以上计算杆塔荷载1.001.000.850.750.75校验杆塔电气间隙1.000.750.610.610.61计算500kv杆塔荷载1.001.001.101.101.30 外过电压（有风），安装有风，相关参数为(，=1.0，1.1) 内过电压（，=1.0，1.1） 最大风强度（=0.85，=1.1，1.1） 最大风风偏（，=1.1，1.1） b.覆冰风压比载规程规定，无论线径大小，覆冰时的风载体型系数一律取为=1.2。因为v=10m/s，查得计算强度和风偏是均有=1.00。所以(5) 无冰综合比载 外过电压（有风），安装有风 内过电压 最大风速 (强度) (风偏)(6) 覆冰综合比载以上各种比载的计算结果汇总于表2-3。表2-3导线比载汇总项目（0,0）（5，0）（5，0）（0，25）（5，10）（0，25）（5，10）数据备注=0.85=1.1=1.00=1.22.2.3计算临界档距，判定控制条件(1) 可能成为控制条件的气象有最低气温、年均气温、最大覆冰、最大风速。整理各气象的有关参数见表2-4。表2-4 可能的控制气象条件项 目最低气温最大风速覆冰有风年均气温气温（）-20-5-510比载32.81624.58336.250132.816许用应力103.8468103.8468103.846864.90420.0003160.000240.000060.0005056顺序编号abc注：由于该地区的最大风速和覆冰有风的气温相同，二者的许用应力相同，故二者中比载小的不起控制作用，因此不再把最大风速作为控制气象条件。(2) 按等高悬点考虑，计算临界档距导线在各代表档距下的应力均不能超过控制条件下的应力。各控制条件只对部分档距起控制作用，于是各控制条件间就有一个临界档距。要想进行导线的应力弧垂计算必须先进行临界档距的计算。计算临界档距时，把一种控制条件作为第一状态，其比载为，温度为，应力达到规程允许值。另一种控制条件作为第二状态，相应参数分别为、。临界状态下，代入状态方程式解之，得临界档距的计算公式为无高差时式中分别为两种控制条件下架空线的许用应力，；、 分别为两种控制条件下的气温，；、分别为两种控制条件下的电线比载，；、 电线的温度线膨胀系数，1/、弹性系数； 高差角。无高差的情况下，将上表3.3中的数据代入上式中，计算得到： =306.62 m =47.45m =虚数3） 判断有效临界档距，确定控制条件将各临界档距值填入有效临界档距判别表2-5表2-5 有效临界档距判别可能控制条件a（最低气温）b（覆冰有风）c（年均气温）临界档距（m）=306.62m=47.45m=虚数容易看出=47.45m为有效临界档距。实际档距时，最低气温为控制气象条件；实际档距时，年均气温成为控制气象条件。2.2.4计算各气象条件的应力和弧垂1） 以各气象条件为待求条件，已知参数如表2-6表2-6 待求条件及已知参数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安装覆冰无风覆冰有风最大风（强度）最大风（风偏）t ()+40-20+10-10+15+15+10-10-5-5-5-5v(m/s)000010015100102525b(mm)000000005500(10-3)32.8232.8232.8232.8233.0832.8233.5733.0842.8343.2940.0037.232）计算各个气象条件的应力和弧垂以控制气象条件最厚覆冰为已知条件，以最厚覆冰为第一状态，待求应力为第二状态， 利用状态方程式，求得各个气象条件下的应力。 令 可将状态方程式简化为已最厚覆冰时的比载，应力，气温为已知条件，求出其他气象条件时的比载，应力和气温。汇入导线应力弧垂计算表。如附表1.2.2.5导线应力弧垂曲线的制作以水平档距为横坐标，应力和弧垂作为纵坐标，以附表的数据为依据，绘制应力弧垂曲线见附图1所示。2.2.6 导线安装曲线的制作架空线安装架设时的气温通常是变化的，为了确保架空线在运行中在任何气象条件下都不超过许用应力，又保证对地面、水面和被跨越物的安全距离，要求架线时根据不同的气温控制不同的弧垂，这就需要先将各种施工气温（无风无冰）下的弧垂制成相应的安装曲线，以备在施工过程中查用。安装曲线以档距为横坐标，弧垂为纵坐标，以最高气温至最低施工气温（每隔5）绘制一条曲线。为使用方便，提高绘图精度，对不同的档距，可根据其应力绘制成百米弧垂观察档弧垂可以由下式换算仍以表2-6为已知条件，求解各施工气象的安装应力，其中各施工工况为：无风、无冰、从最高气温至最低施工气温（每隔10）的各种气温，进而求得相应的百米弧垂。考虑到导线架设以后的塑性伸长，宜采用降温法进行补偿。根据规程2的规定，导线lgj-400/50的降温值为t=20。计算得到的各施工气象下的应力和百米弧垂数据见附表2，绘制安装曲线见附图2所示。2.3地线应力弧垂计算及曲线绘制 整理镀锌钢绞线相关计算参数见表2-7。镀锌钢绞线采用11913.01370ayb/t 5004-2001。地线的设计安全系数，宜大于导线的设计安全系数2。本课题选用地线的安全系数为3.0。表2-7 11913.01370ayb/t 5004-2001型地线的有关参数截面积 地线直径弹性系数温度膨胀系数计算拉断力计算质量抗拉强度安全系数k许用应力年均应力100.8813.018140011. 5124000839.813703389.2291.932.3.1 各种工况下地线比载计算(1) 自重比载(2) 冰重比载 (3) 垂直总比载(4) 风压比载 外过电压（有风），安装有风，相关参数为：，=1.0，1.2 内过电压（，=1.0，1.2） 最大风强度（，=1.1，1.2） 最大风风偏（，=1.1，1.2） 覆冰风压比载计算强度（，=1.0，1.2）(5) 无冰综合比载 外过电压（有风），安装有风 内过电压 最大风速(强度)(用于风偏)(6) 覆冰综合比载以上各种比载的计算结果汇总于表2-8。表2-8 地线比载计算汇总项目（0,0）（5，0）（5，0）（0，25）（5，10）（0，25）（5，10）数据备注=0.85=1.1=1.00=1.22.3.2计算临界档距，判定控制条件(1) 可能成为控制条件的有关参数见表2-9。表2-9 可能的控制气象条件项目最低气温最大风速最厚覆冰年均气温气温（）-20-5-510比载81.6456.48107.7581.64许用应力389.2389.2389.2291.930.00020.0001450.0002770.000279顺序编号abc注：由于该地区的最厚覆冰和覆冰有风的气温相同，二者的许用应力相同，因此二者中比载小的不起控制作用，因此二者中比载小的不起控制作用，故不再把最大风速作为控制气象条件。(2) 计算各临界档距。无高差条件下临界档距为根据上式，计算各临界档距为 = 虚数 =虚数 =虚数(3) 判断有效临界档距，确定控制气象条件 将各临界档距值填入有效临界档距判别表2-10表2-10 有效临界档距判别可能控制条件a（最低气温）b（最厚覆冰）c（年均气温）临界档距（m）=虚数=虚数=虚数容易看出年均气温为控制气象。2.3.3计算各气象条件的应力和弧垂1）以各气象条件为待求条件，已知参数如表2-11表2-11待求条件及已知参数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安装覆冰无风覆冰有风最大风（强度）最大风（风偏）t ()+40-20+10-10+15+15+10-10-5-5-5-5v(m/s)000010015100102525b(mm)000000005500(10-3)81.6481.6481.6481.6482.2181.6483.2582.21107.74107.7499.2799.15 2）计算各个气象条件的应力和弧垂以控制气象条件最厚覆冰为已知条件，以最厚覆冰为第一状态，待求应力为第二状态，利用状态方程式，求得各个气象条件下的应力。 令 可将状态方程式简化为已最厚覆冰时的比载，应力，气温为已知条件，求出其他气象条件时的比载，应力和气温。汇入地线应力弧垂计算表。如附表32.3.4地线应力弧垂曲线的制作以水平档距为横坐标，应力和弧垂作为纵坐标，以附表3的数据为依据，绘制应力弧垂曲线见附图3所示。2.3.5 地线安装曲线的制作地线安装曲线的制作原理与方法与导线相似，仍以表2-11为已知条件，求解各施工气象的安装应力，其中各施工工况为：无风、无冰、从最高气温至最低施工气温（每隔10）的各种气温，进而求得相应的百米弧垂。考虑到避雷线架设以后的塑性伸长，宜采用降温法进行补偿。根据规程3的规定，避雷线11913.01370ayb/t 5004-2001的降温值为。计算得到的各施工气象下的应力和百米弧垂数据见附表4，以档距为横坐标，以弧垂作为纵坐标，以附表的数据为依据，从最高施工气温到最低施工气温每隔10绘制安装弧垂曲线图见附图4所示。3 线路绝缘设计3.1绝缘子选型本线路位于内蒙古。线路附近无工厂和盐场，可将线路设备的污级定位级。级地区盐密值大于0.03mg/c小于0.06mg/c。330kv及以上线路的爬电比距为1.82cm/kv（计算时取系统最高工作电压）1。 暂选xp-16型为本线路的绝缘子 查电力工程高压送电线路手册绝缘子参数如表3-2表3-1 xp16绝缘子相关参数型号高度（mm）泄漏距离（mm）工频电压有效值 （kv）50%全波冲击闪络电压幅值（kv）额定机电破坏（n）质量（kg）湿闪击穿xp-1615536050120125160006.53.2缘子片数的确定当采用爬电比距法确定绝缘子片数时，根据规程2的规定式中每串绝缘子所需片数； 爬电比距，cm/kv； 系统标称电压，kv； 单片悬垂式绝缘子的几何爬电距离，cm； 绝缘子爬电距离的有效系数，xp16型绝缘子取。根据以上计算结果，取每串悬垂绝缘子采用xp16型绝缘子25片3.3缘子串的安全系数和联数组成绝缘子串元件的机械强度应满足规程要求。盘型绝缘子最大使用荷载时的最低安全系数取2.7，断线时的最低安全系数取1.8，断联是的最低安全系数取1.5。双联及以上的多联绝缘子串应验算断一联之后的机械强度1。3.3.1直线绝缘子串在常年、断线、断联情况下，绝缘子的相应的最大使用荷载tj计算式为 式中 tj绝缘子的额定几点破坏负荷 k绝缘子在常年、断线、断联情况下的机械强度安全系数；1）按照最大使用荷载计算：当绝缘子的机械强度不足时，除换用大吨位的绝缘子外，通常那个采用双联和多联解决，所需绝缘子的联数可根据其所受最大荷载确定，即 ,式中悬垂串绝缘子串的联数；绝缘子串安全系数；悬式绝缘子的机电荷载，；作用于绝缘子串上的综合荷载，；绝缘子串重量，；导线无冰综合比载，；导线覆冰时的综合荷载，；导线总截面，；直线档距最大值。则直线档距的 g=gn+ gv=9773.799+6.59.825=11366.299盘型绝缘子最大使用荷载安全系数k取2.7,则 2）按照导线断线条件计算 式中 断线张力，n； 导线最大使用张力， 导线计算拉断力，n； k 导线安全系数，规定不应小于2.52x% 最大使用张力百分比，直线型杆塔四分裂导线x%取25%3。绝缘子联数为 式中， k绝缘子和金具机械强度的最低安全系数，查参考文献1表111，此处k取1.8即可；则： 故要选双联的绝缘子串。3.3.2耐张绝缘子串耐张绝缘子串的计算公式：在2.5时，标称截面451.55mm，允许拉断力tm =53.72kn4。 n 即耐张绝缘子串需要采用双串。3.4导线金具选型和组装根据电力工程高压送电线路手册选型，主要金具如下表1.对于直线塔，根据导线型号和机械强度，选择导线金具如下:表3-2 直线杆塔绝缘子及金具 质量单位：kg编号名称型号每组数量(个)每个质量共计质量总质量1挂板ub-1622.895.78408.512球头挂环qp-1620.513悬式绝缘子xp-166.53254碗头挂板ws-1622.645.285二联板l-3045-118.58.56直角挂板t-sd8314.44.4 7联板ll-25451778悬垂线夹xgf-5x43.5149u型挂环u-1220.951.910挂板ph-1210.730.7311联板l-124515512铝包带0.3613均压屏蔽环fjp-500xs112.312.314均压屏蔽环fjp-500xl28.6317.26组装图见附图52.耐张杆塔采用四分裂导线双联耐张，金具选择如表3-3表3-3：耐张杆塔绝缘子及金具表 质量单位：kg编号名称型号每组数量每个质量共计质量总质量 1u型挂环u-2042.28.8512.78 2调整板db-2027.414.8 3牵引板p-2044.0916.36 4球头挂环qy-2024.79.4 5挂板qp-2020.951.9 6悬式绝缘子xp-166.5351 7碗头挂板ws-2024.38.6 8挂板l-2045211.3222.64 9u型挂环u-10120.546.48 10调整板db-1042.710.8 11拉杆yl-104020.881.76 12挂板z-1020.871.74 13耐张线夹【80】型ny-400/35a22.755.5 14耐张线夹【80】型ny-400/35b22.755.5 15支撑架zcj-45110.510.5 16均压屏蔽环fjp-500n218.537组装图见附图63.5地线金具选型和组装地线在直线杆塔上的悬挂和在耐张塔上的固定，分别一悬垂组合及耐张组合完成。地线的一般组合仅以连接金具和线夹组成，组合应保证悬挂点顺线路和垂直线路方向转动灵活，悬垂组合的长度越短越好4。根据金具手册第二版1) 地线用用悬垂金具的组装表34 地线悬垂金具表编号名称型号数量质量1u型螺丝u-188010.832直角环zh-710.853悬垂线夹cgu-211.82）地线用耐张或转角金具的组装表35 地线耐张金具表编号名称型号数量质量1直角挂板zs-1010.902楔形线夹nx-211.83钢线卡子jk-211.8组装图见附图74 杆塔定位根据选定的线路路径，在平断面图上合理安排杆塔位置的工作，称为杆塔定位。杆塔定位是线路设计的重要组成部分，杆塔位置安排得是否合理，直接关系到输电线路的造价和施工、运行的反方便与安全。4.1杆塔选型及定位高度4.1.1杆塔选型和跨越距离的选取本线路的耐张型塔采用4400干字形转角耐张塔，直线塔采用酒杯型直线塔。塔形单线图见附图8,9本线路所经之处，全境为黄河冲积平原，地面开阔平坦，以沙滩，沼泽地，下湿地和庄稼地为主，其中耕地占到了88%，地势起伏变化不大，但线路跨越高压电力线路多条，跨越水渠和土路，还有果园。根据规程2 规定1）经过交通困难、行人很少的地区的500kv线路，导线对地面最小距离为8.5m。2）对于500kv线路，导线与山坡、峭壁、岩石的最小净空距离，在步行可达到的山坡时最小距离为8.5m。在步行不可到达的山坡、峭壁和岩石时，最小距离为6.5m。3）对于500kv山区线路，导线与树木之间的净空距离为7.0m。4）对于500kv线路，导线与果树，经济作物，城市绿化灌木，以及街道行道树之间的最小垂直距离为7.0m4.1.2确定杆塔的定位高度对于同一条线路，若使用的铁塔越高，每基铁塔的成本越高，但是塔的数量相对减少；若使用的铁塔越矮，每基塔的成本越低，但是塔的相对增加。那么必定有一个最优的呼称高度，即经济呼称高度，使线路的成本最低。直线塔经济呼高取33m，耐张塔经济呼高取27m,根据实际塔形选取，直线塔2740m的铁塔，耐张塔2430m的铁塔，根据实际线路需求，适当的升高或者降低塔的高度。对直线型杆塔： 对耐张型杆塔：式中h杆塔呼称高度，m；悬垂绝缘子串长度，m；d对地安全距离，预留施工预度，m；直线塔绝缘子串长为3.875，耐张塔绝缘子串长为4.185，预留施工预度为1.0m。（本次设计为了方便说明以及绘图，直线塔和耐张塔采用相同的呼称高度，在部分特殊地形地区，变换塔高以满足电气间隙要求，并在设计中加以说明）则直线塔的定位高度为：(呼高为51m)（呼高为42m）（呼高为39m） (呼高为35m)耐张塔的定位高度为：（呼高为27m）4.2弧垂模板及其选用杆塔定位要保证导线对地和交叉跨越的电气距离，为此须依据最大弧垂气象条件下导线的悬链线形状，比量档内导线个点对地及跨越物的垂直距离，来配置杆塔位或者杆塔高度。为了方便起见，导线最大弧垂时的形状常制成模板。4.2.1弧垂曲线模板坐标原点选取在弧垂最低点时，架空线的悬链线方程为 令 则 式中导线最大弧垂时的比载；0导线最大弧垂时的应力；k弧垂模板k值；从式中可以看出，不论何种导线，只要k值相同，其悬链线（弧垂）形状完全相同。因此可按不同的k值，以x为横坐标，y为纵坐标，采用相同的纵横比例作出一组弧垂模板曲线。4.2.2弧垂曲线模板的选用由于各耐张段的代表档距不同，导线最大弧垂时的应力和控制气象条件不同，对应的弧垂模板k值也不同。为了方便定位时选择模板，可事先根据不同的代表档距，得到导线最大弧垂时的应力和比载，算出相的k值，汇成模板k值曲线。定位时，根据待定耐张段的代表档距，从弧垂模板k值曲线上，选出弧垂模板。模板的刻制范围 -600m600m。对于本段线路，最大弧垂发生在最高气温气温，由前面计算可知，最高温时有： 则弧垂计算公式可简化为由应力弧垂曲线图可查得各代表档距条件下的应力，从而求得其相应的k值，汇入下表4-1。.表4-1 弧垂模板k值数据表代表档距47.4550100150200250300350应力30.6231.1138.5044.1548.4151.6254.0855.97k 10-45.365.274.263.723.393.183.032.93代表档距400450500550600650700750应力57.4558.6159.5460.2960.89961.4062.8262.17k 10-42.862.792.762.722.692.672.612.59 图4-1 弧垂模板k值曲线4.3用弧垂曲线模板排定之选杆塔位4.3.1转角、终端等耐张塔定位分析本设计具体线路，共三个转角，一个转角左414833，一个转角右201836，一个转角右352036，考虑到实际的线路的需要，故本标段共四基耐张塔，其他全部为直线塔。第一个耐张段全长538m，第二个耐张段全长421m,第三个耐张段全长1641m，在本标段的实际长度为2600m。4.3.2直线塔的定位及相关计算分析第一个耐张段，地势起伏较大，综合分析其地形和代表档距的计算公式，估算代表档距为270m。初选k=由此作出弧垂模板，用此模板进行直线塔的排杆定位。则。分析线路具体形式，只在线路起始部分有跨越1片树林以及1条土路，故在排干定位时，只需在此处考虑导线与树木之间的净空距离，线路其他地段只需考虑线路对地空气间隙即可。具体排除的杆塔塔距为： l1=291.50m l2=246.5m 从定位图中量出高差为 计算高差角则 计算实际代表高差角 实际代表档距 即实际代表档距为 则实际值：，满足误差要求，故此耐张段的排干满足要求。分析第二个耐张段，地势起伏较大，综合分析其地形和代表档距的计算公式，估算代表档距为250m。初选k=由此作出弧垂模板，用此模板进行直线塔的排杆定位。则。分析线路具体形式，只在线路起始部分有跨越三条通信线路以及220kv电力线路一条，故在排干定位时，线路其他地段只需考虑线路对电力线路安全距离即可。具体排除的杆塔塔距为： l1=284.4m l2=136.6m 从定位图中量出高差为 计算高差角则 计算实际代表高差角 实际代表档距 即实际代表档距为则实际值：则有 ，满足误差要求，故此耐张段的排干满足要求。分析第三个耐张段，地势较平，综合分析其地形和代表档距的计算公式，估算代表档距为450m。初选k=由此作出弧垂模板，用此模板进行直线塔的排杆定位。则。分析线路具体形式，只在线路起始部分有跨越一片树林，中间跨越10kv电力线路三条，110kv电力线路一条，核桃园一个，果园一个，故在排干定位时线路需考虑导线与电力线路的安全距离和树木之间的安全距离。具体排除的杆塔塔距为： l1=348.29m l2=549.7m l3=263.7m 从定位图中量出高差为 计算高差角则 计算实际代表高差角 实际代表档距 即实际代表档距为则实际值：，满足误差要求，故此耐张段的排干满足要求。线路平断面图见附图105 杆塔定位校验初步定位杆塔只对线路对地安全距离进行了考虑，因此在初步排定杆塔的位置后，需对线路各部分的设计条件进行检查和校验，以保证今后线路运行的安全。5.1 杆塔使用条件校验5.1.1杆塔荷载校验(1)水平档距与垂直档距的校验本线路耐张塔都选择4400干字型转角耐张塔，该塔适用的水平档距为500m，垂直档距为750m，转角度为3060度，直线塔用酒杯形直线塔，该塔适用的最大水平档距为860m，垂直档距为1200m。 表5-1 杆塔明细表杆塔标号呼称高水平档距垂直档距塔型档距高差j01274400291.508.87z0235271.69483.59246.5-25.1j0327268.1312.484400284.416.27z0451212.6525.14136.6-19.44j0527244.89-6.084400348.296.25z0642453.5506.23549.7- 6.37z0739410.8311.96263.711.41z0851375.35536.13479.5-22.4j0927由于水平档距的最大值，故水平档距的校验合格。由于垂直档距的最大值 ，故垂直档距的校验合格。（2） 转角塔角度效验从平断面图可以看出j01转角杆塔的转角为，j03转角杆塔的转角为，j04转角杆塔的转角为，本线路耐张塔都选择4400干字型转角耐张塔，转角度为3060度故此次转角塔角度满足要求。5.1.2杆塔最大档距校验在杆塔选定后，杆塔上的线间距离是一定的。为保证最大风速时档距中央导线的相间距离，不同型式的杆塔规定有所能使用的最大档距： 式中最大风速时的导线应力导线自重比载杆塔限距所允许的最大弧垂导线水平排列时，由下式决定 式中水平线距（=11m）垂直绝缘子串长度线路额定电压 则 而实际最大档距，故满足要求。 5.1.3 悬垂绝缘子串摇摆角（风偏角）校验在风荷载的作用下，悬垂串产生摇摆，是带电部分与杆塔结构件间的空气间隙减小，因此需要限制其摇摆角在其允许的范围内。（1） 最大允许摇摆角输电线路的带电部分与杆塔构件之间应保证一定的电气间距， 500kv线路带电部分与杆塔构件间的最小间隙见表5-2。表5-2 500kv带电部分与杆塔构件间的最小间隙工况雷电过电压操作过电压运行电压带电作业最小间距（m）3.302.701.303.2根据杆塔头部结构尺寸和各种工况对空气间隙的要求，作出电气间隙圆得到相应运行情况下的最大允许摇摆角。对宽身塔，在绘制最大允许摇摆角时，应考虑导线在塔身边缘附近，由于上扬和下垂在风偏时对构件接近的影响而预留一定的裕度，一般可取，为安全起见，本次设计取。校验带电作业空气间隙时，对操作人员需要停留工作的部分，还应考虑人体活动范围0.30.5m，本次设计取0.5m。作出杆塔允许摇摆角如图5-1所示。图5-1杆塔允许摇摆角（2）悬垂串实际摇摆角计算计算悬垂串的摇摆角时，通常视悬垂串为均布荷载的刚性棒。设校验气象条件下悬垂绝缘子串的垂直荷载为，横向水平荷载为，末端作用的导线荷载为、，如图下图5-2。对a点列力矩平衡方程。图5-2 悬垂串风偏受力图 则 式中 分别为导线的水平档距和垂直档距 a导线截面积 四种情况下的悬垂串的垂向荷载，横向风荷载其中，绝缘子高度离地面约40m。3。以z2号塔为算例，计算四种工况下的绝缘子实际摇摆角。z2号杆塔水平档距，垂直档距导线风荷载计算导线自重比较所以四种情况下的悬垂绝缘子串实际摇摆角：四种情况下求的悬垂绝缘子串实际摇摆角都小于相应的最大允许摇摆角，风偏安全。5.1.4直线杆塔的上拔效验最大上拔力发生在最低气温或者最大风速气象条件，理论上最大风速时的上拔有可能大于最低气温时的上拔力，但最大风速延续时间非常短暂，且邻近二档同时出现如此大风的可能性比较小，故一般不考虑。工程定位中，通常将最低温作为效验直线杆塔上拔的气象条件。效验上拔的方法有最小弧垂模板和上拔临界直线二种，这里采用上拔临界直线效验。上拔的临界条件，则有 式中 代表档距为 导线： 地线：因此直线杆塔的上拔临界曲线斜率为负值，因此该段杆塔的实际垂直档距和水平档距的交点一定落在临界曲线上方，杆塔安全，其他耐张段用同样的方法检验，杆塔都是安全的。 代表档距为 导线： 地线： 图5-3 直线杆塔上拔临界直线经校验，直线杆塔均不上拔。5.2 架空线运行条件检验