邵阳学院毕业论文--宝变~玉变110kV架空输电线路II段初步设计.doc

邵阳学院毕业设计（论文）毕业设计(论文)课 题 名 称 宝变玉变110kV架空输电线路II段初步设计 学 生 姓 名 何钟原 学 号 1241201024 系、年级专业 电气工程系、12级电气工程及其自动化 指 导 教 师 尹建国 职 称 高 工 2016年 5月 5日内容提要此次毕业设计为110kV架空输电线路及其相关设计，线路路径为宝变110kV龙门架起至玉变110kV龙门架。该线路为新建线路，本次设计为满足线路的一次性架设。本毕业设计是根据给出的原始资料（线路路径、导线型号、气象条件），为了绘制出应力安装曲线和应力弧垂曲线，我们需要对导线地线弧垂进行计算；绝缘子串及其金具型号数量，导线地线防振的设计，防雷接地设计；利用K值，画出弧垂曲线模板，利用它来进行排杆定位；从路径中的多个耐张段中选取一个，来对对其进行校验与检查，为了线路的正常运行及其使用的条件在正常范围内；线路走廊合理的处理；对杆塔结构型式确定。 SummaryThe graduation project for the 110kV overhead transmission lines and related design, the route of the line for the treasure to change 110kV portal-type frame to the jade 110kV portal-type frame. The line is a new line, the design for the first time to meet the line.This graduation design is according to the given original data (line path, the wire model and meteorological conditions) to complete wire cables sag calculation, the calculation results draw stress installation curve and stress sag curves; insulator string and fittings, type, quantity, ground lead anti vibration design, lightning protection and grounding design; the K value, draw the sag curve template, use it to locating the tower; from the path of multiple resistance to Resistance segmentselected , of the check and inspection for the lines normal operation and use conditions within the normal range; line corridor reasonable processing; types of tower structure determined.目录内容提要ISummaryII1 设计的原始资料11.1 设计的基本情况11.2 设计的基本范围11.3 设计基本气象条件11.4 导线、地线型号及其物理特性32 架空线力学计算52.1 导线部分的力学计算52.2 地线部分的力学计算133 排塔及其定位203.1 杆塔的路径走向及杆塔相关设计203.2 杆塔选型203.3 弧垂曲线的模版213.4 杆塔的定位223.5 排塔后的校验244 机电部分274.1 导线与地线的防振措施274.2 绝缘配合及其防雷接地304.3 相应金具及其缘子串314.4 挂线金具一览315 相序与换位346 线路走廊处理原则357 杆塔荷载的计算367.1 各种情况下的杆塔荷载367.2 杆塔的各种荷载计算367.3 间隙圆校验418 总结45参考文献46致谢47附录一：导线应力弧垂曲线图附录二：导线安装曲线图附录三：地线应力弧垂曲线图附录四：地线安装曲线图附录五：杆塔一览图附录六：平断面图附录七：路径选择图1设计的原始资料1.1设计的基本情况随着我国电力行业的发展迅速，电源类型不断改善，电网建设的不断强化，电力装备的不断提升，已经有多项技术达到了国际先进水平。该工程为新建110kV的架空输电线路项目,位处于GZ省东北部，属于宝变到玉变架空输电线路工程。为了满足电场电能安全稳定外送需要，建设该风电场110kV送出输电线路工程是必要的，现在对宝变玉变110kV架空输电线路II段进行设计。 1.2设计的基本范围该工程为110kV输电线路工程，位处GZ省东北部，该线路从宝变西北面110kV龙门架出线到玉变110KV龙门架为止，分为两段进行。该设计为宝变玉变110kV输电线路的第II段，新建线路全长5.278km，共采用杆塔52基,其中钢筋混凝土直线双杆6基，单回路的自立式直线铁塔24基，单回路的自立式转角耐张铁塔21基，双回路的转角终端塔1基。共采用了铁塔基础184个，其中有现浇直柱大板式基础136个, 现浇掏挖式基础48个。1.3设计基本气象条件1.3.1 设计基本风速风速概率统计采用极值型分布函数，该方法认为若一组随机变量符合极值分布时，可用下列公式求得某一概率下的变量值，得到基本风速统计值。 气象台站高度hi(m)处，重现期为T年的连续自记10min平均最大风速统计值m/s，现行规程规定风速基准高度取hi=10m。规程规定的重现期(年)，本工程110kV线路重现期为30年。风速统计样本标准差。经过高度换算和次时换算后的气象台站每年最大风速m/s。历年最大风速平均值m/s，。样本中风速的总个数或年数。根据线路附近GZ市气象台 多年风速统计，运用式3.21计算，得到离地10m设计基本风速统计值如表1.1所示。表1.1 设计基本风速统计结果表重现期30年统计值(m/s)24.45取。1.3.2附近已建线路的运行和现场调查情况该工程地处GZ省东北部，属山地多丘陵地带，本线路经过的地形黄海高程最高900，该工程共分10mm、15mm两个冰区（ N1N39为10mm冰区、N40N51为15mm冰区），本设计宝变到玉变II段为15mm冰区。根据实地勘察调查，和沿途村民反映五老峰山上结冰较严重。重点考虑微地形等因素，在个别耐张段采取控制档距，放松应力等措施，以提高线路抗冰能力。还结合该区域内已有110KV孙思线路的设计和运行经验，来选取设计气象条件。1.3.3 设计气象条件汇总根据沿线覆冰调查，并根据该地区数条运行多年的110KV送电线路丰富的运行经验，再结合本工程设计覆冰分为2段，取10mm、15mm，地线设计覆冰相应的增加5mm。基本风速取25m/s，其他按湖南省常用气象条件进行设计。各项气象条件取值见表1.2所示。表1.2 此次线路所经过的地区的自然条件 气象条件气温（）风速（m/s）覆冰（mm）覆冰10，15最高气温40最低气温-10年平均气温最大风速525大气过电压风速(有风)1510大气过电压风速(无风)15内部过电压安装情况-510事故情况5雷电日(日/年)80冰密度（kg/m3）0.9 1.4导线、地线型号及其物理特性根据初步设计核查建议以及相关批复，决定全线导线均采用LGJ-185/30型钢芯铝绞线，且地线采用一根LBGJ-80-27AC(YB/T 124-1997)型铝包钢绞线。表1.3导线及地线的物理机械 特性表项 目单 位参 数导线型号LGJ-185/30LBGJ-80-27AC根数/直径铝根数/钢根数/铝包钢根数/计算截面铝181.34钢铝包钢78.940总计78.940外径11.5计算重量472.98计算拉断力kN75.31直流电阻不大于0.8219弹性模量/126000线膨胀系数制造长度25002500 导地线塑性伸长非常可能对放线之后的弧垂有一定影响。为了消除影响，此次工程采用降温法来进行补偿，导线LGJ-185降温15，地线LBGJ-80-27AC降温10。2 架空线力学计算2.1 导线部分的力学计算2.1.1计算导线的比载（1）自重比载（2）冰重比载 （3）垂直总比载（4）无冰风压比载当线路方向正好与风速方向垂直时，则有，90 表2.1 风速的不均匀系数设计风速m/s 公式可求得：sin210-3=d 计算外过电压以及安装 有风情况，查表得：, sin210-3=6.154 计算内过电压情况，查表得：，, ，则Asin210-3=10.38 计算最大风速情况，查表得：，计算强度时，=0.85，=1.1，则sin210-3计算风偏时的情况，查表得：，结果为：0.611.110（5）无冰综合比载计算 强度时，=10ms，=1.0, =1.2,所以有0.6251.01.2（18.88+215）10计算风偏时，f=1.0，所以有0.6251.01.2（18.88+215）10 （6）覆冰风压比载外过电压、安装有风时，有内过 电压时，有1010最大风速：计算强度时，有计算风偏时，有（7）覆冰综合比载计算强度时，得计算风偏时，得10。进过计算，把比载的结果汇总至表2.2 表2.2 导线比载汇总表项目自重覆冰无风无冰综合6（）无冰综合（）无冰综合6（）（强度）无冰综合6（）（风偏）覆冰综合7（）（强度和风偏）数据34.06100.8734.6135.6147.2141.36102.35备注 =2.1.2临界档距的计算，控制气象条件的判断在这里最大弧垂指的是架空导、地线在无风的气象条件下该垂直平面内档距中央弧垂的最大值，其中出现最大弧垂的气象条件是最高气温或覆冰无风，所以在此设计中我们采用临界温度判定最大弧垂。为了判断有效临界档距，在此处用列表法来进行判断，如下：（1）导线控制气象条件判定查询了这个地区的气象条件，进行统计后得到下表2.3。表2.3 可能控制气象条件有关参数气象条件最低气温年均气温最大风速覆冰有风气温-1015-5风速02510冰厚00（2）根据以上数据，可以获取到有关比载所相对应比值来进行导线比载的计算结果如下表2.4。表2.4 比值/计算结果气象条件最低气温年均气温最大风速覆冰有风101.08排序（3）当没有高度差情况下，其中，并计算临界档距，下面为公式: （4）利用计算临界档距的公式可算出有效临界档距的判别表，如表2.5所示。表2.5 有效临界档距的判别表气象条件临界档距(m)=虚数 =虚数 当l时，最低气温为控制档距的气象条件。当l时，覆冰有风为控制档距的气象条件。 表2.6 控制气象与档距的关系表 最低气温 覆冰有风46.822.1.3导线应力弧垂曲线和安装曲线的计算与绘制（1）绘制应力弧垂的曲线为了使计算出来的应力弧垂曲线数值比较准确，且减少计算量 ，所以一般我们把50m作为档距l的距离，但是又与有 效档距处与50接近，所以我们从46.82开始。使用状态方程式的时候，需要两个控制气象条件，我们把控制气象条件作为第一个条件，另外一个气象条件作为第二个条件，带入状态方程式后，得到数据，进行整 理后得：这个一元三次 方程可以运用迭代法来求解，A、B可以根据已知参数求出来，且B一定为正数，所以应力必有一 正的实数解。结 果统计在下表2.7所示。表2.7 LGJ-185/30型导线应力弧垂计算气象条件最低气温年均气温内过电压外过有风46.82 30.730.3094.8060.3173.9487.960.5260.396030.870.5090.4456.9869.9783.5957.3157.18031.060.8882.0051.4762.9075.5752.0751.6810031.191.3772.2846.4055.5966.6147.2946.7212031.281.9662.5542.4649.2858.0643.5742.8614031.342.6654.339.6944.5751.1340.9340.1316031.393.4748.2237.7741.3246.1639.138.2518031.434.3944.0536.4439.0942.7637.8136.9320031.455.4141.2235.4937.5340.4236.8835.9922031.476.5539.2434.7936.438.7736.235.2924031.497.8937.8234.2635.5737.5635.6834.7726031.509.1336.7733.8534.9436.6635.2834.3628031.5110.5935.9633.5334.4535.9835.9734.0330031.5312.1535.3533.2934.0335.3934.7133.7932031.5413.8434.8533.0733.7534.9834.4833.5634031.5415.6134.4332.8933.4834.6434.3233.436031.5417.5034.1032.7533.2734.3434.1833.2638031.5419.4933.7932.6133.0334.0434.0833.1240031.5421.5833.5732.5032.9733.8633.9433.0242031.5423.8233.3332.3932.8833.6933.9132.9544031.5526.1333.2032.3732.7033.5733.7932.8746031.5528.5533.0832.2932.5933.4133.7332.8048031.5731.0832.9432.2232.5033.3233.6732.7450031.5833.6932.8832.1432.4333.3033.6632.70气象条件覆冰有风（强度）覆冰有风（风偏）最大风（强度）最大风（风偏 ）46.8260.310.1594.70.2994.994.975.1974.596056.980.2794.60.4894.994.972.1571.138051.470.5394.440.8594.994.967.0265.1310046.40.9294.291.3494.994.962.0459.1712042.461.4494.171.9394.994.957.8554.1214039.692.1094.062.6394.994.954.6550.3016037.772.8993.983.4394.994.952.347.5518036.443.7993.914.3594.994.950.5845.6020035.494.8093.855.3794.994.949.3144.1822034.795.9293.816.5194.994.948.3543.1424034.267.1693.777.7494.994.947.6242.3526033.858.5093.749.0994.994.947.0541.7328033.539.9593.7110.5594.994.946.641.2530033.2711.5293.6912.1194.994.946.2335.7432033.0613.1993.6713.7894.994.945.9340.5534032.8914.9693.6615.5694.994.945.6840.3036032.7516.8593.6417.4594.994.945.4740.0838032.6818.7993.6319.4994.994.945.2939.9040032.4920.9393.6221.5894.994.945.1339.7542032.4323.1693.6123.7694.994.945.0239.6144032.3625.4793.6026.0894.994.944.9139.5046032.2927.9093.6028.5094.994.944.8139.4048032.2330.4393.5931.0394.994.944.7739.3150032.1932.9893.5933.7194.994.944.6439.23 根据以上得出的数据绘制出导线 应力弧垂曲线，见附录一（2）导线安装曲线的绘制 绘制导线安装曲线的时候常常以档距作为横坐标，弧垂为纵坐标，且从最高施工气温一直到最低来进行绘图，弧垂曲线每隔绘制出一条曲线。利用状态方程式求出不同气象条件下安装应力，从而得出了相应的弧垂，结果如表2.8所示表2.8 LGJ-185/30型导线在各种施工气温下的档距弧垂档距（）温 度（）-1001020304046.8293.4179.6966.2053.1641.0330.720.460.530.640.801.041.396088.9675.5562.5550.3339.5230.870.480.560.680.851.081.388080.6168.0156.2945.9537.4831.060.530.630.760.931.141.3710071.0159.9050.1942.1935.9431.190.600.710.851.011.181.3712061.5052.5945.2439.4034.8431.280.690.810.941.081.221.3614053.4946.9441.6737.4634.0831.340.800.911.021.141.251.3616047.6643.0139.2336.1333.5531.390.890.991.091.181.271.3618043.6740.3437.5535.1933.1731.430.981.061.131.211.281.3520040.9238.4636.3434.5032.8831.451.041.111.171.231.291.3522039.0237.1335.4733.9932.6631.471.091.151.201.251.301.3524037.6536.1634.8233.6032.5031.491.131.181.221.271.311.3526036.6335.4234.3133.3032.3631.501.161.201.241.281.321.3528035.8534.8533.9233.0632.2631.511.191.221.261.291.321.3530035.2434.4033.6132.8732.1731.521.211.241.271.301.321.3532034.7634.0433.3632.7232.1131.531.221.251.281.301.331.3534034.3633.7433.1432.5832.0431.531.241.261.281.311.331.3536034.0433.5032.9732.4832.0031.541.251.271.291.311.331.3538033.7733.2932.8232.3831.9531.541.261.281.301.311.331.3540033.5533.1232.7132.3131.9231.551.271.281.301.311.331.3542033.2933.0132.6232.2631.9131.521.281.281.301.331.331.3544033.2232.9132.4932.2131.8831.501.281.291.301.331.341.3546033.0432.7232.4232.1231.8331.551.291.301.311.331.341.3548032.9232.6432.3632.0931.8231.561.291.301.321.331.341.3550032.8132.5532.0932.0431.8031.561.301.311.321.331.341.35 根据上面得到的数据画出导线的安装曲线，见附录二2.2地线部分的力学计算2.2.1 计算地线比载（1）计算自重比载（2）计算冰重比载（3）计算垂直总比载（4）计算无冰风压比载假定风向与线路方向垂直，则=sin,0.625外过电压、安装有风时，有：, ,即得sin210-3 内过电压时，有：, ，即得sin210-3 最大风速时，有：计算强度时，即得1.211.510计算风偏时，有：，即有=10（5）计算覆冰风压比载，在计算强度有，, ,即得=0.6251.01.2（11.5+220）计算风偏时，f，即有1.01.2 （6）计算无冰综合比载计算外过电压、安装有风计算内过电压计算最大风速=计算计算风偏=（7）计算覆冰综合比载计算强度=计算风偏=2.2.2 地线控制气象条件的判定（1）可能作为导线部分和控制气象条件相同 （2）根据以上数据，可以获取到有关比载所相对应比值来进行比载的计算，表2.9为比载的计算结果表2.9 比值计算的结果气象条件最低气温年均气温最大风速覆冰有风/o(1/m)排序（3），且此处的计算无高差的影响，下面的公式可以计算临界档距: （4）由上面的临界档距公式可以算出如下的判别表，如表2.10所示 表2.10 有效临界档距的判别表气象条件临界档距(m)虚数= =虚数 在选取有效临界档距的时候，只选取没有虚数的栏，因此我们只选取b栏中的值，因为b栏里无虚数值和零值，因此选取b框中的最小的临界档距值。当时，控制气象条件变为年均气温；且又有当时，控制气象条件变为覆冰有风，如表2.11所示： 表2.11 控制气象与档距的关系表 年均气温 覆冰有风2.2.3绘制地线的应力弧垂曲线与安装曲线 （1）综上所得，使用以下的式子可以算出相应地线的应力弧垂曲线数值如表2.12表2.12 LBGJ-80-27AC型地线应力弧垂计算气象条件最低气温年均气温内过电压外过有风184.810.10268.53226.58243.35260.16226.66226.61601850.14268.42226.58243.29260.07226.7226.6280185.480.25268.14226.58243.16259.86226.8226.6698.59186.030.38267.81226.58243.01259.62226.91226.69100184.940.40266.61225.41241.83258.42225.75225.53120168.390.62247.85207.45223.5239.85208.02207.65140150.660.96226.36187.34202.74218.67188.23187.65160133.251.41202.81166.13180.45195.63167.49166.61180117.812.02178.37145.46158.09172.01147.4146.15200105.412.79154.83127.19137.57149.64129.71128.0922096.13.70134.22112.56120.56130.44115.53113.6224089.294.74117.89101.63107.6115.41104.86102.7926084.295.89105.7893.6895.15104.3297.0394.8828080.597.1597.0287.8791.2896.2691.2689.0930077.738.5090.6583.5686.2290.3786.9584.7732075.529.9685.9280.2882.4285.9583.6581.4834073.7711.5182.3277.7379.4882.5881.0778.9236072.3513.1679.5275.777.1779.9479.0276.8938071.1914.9077.374.0775.3177.8377.3675.2540070.2316.7375.572.7373.876.127673.942069.4218.6674.0271.6272.5574.7174.8772.7844068.7420.6972.7970.6871.573.5373.9171.8346068.1522.8071.7569.8970.6272.5473.171.0348067.6425.0170.8769.269.8671.6972.470.3450067.227.3270.1168.6169.270.9671.7969.75气象条件外过无风覆冰无风覆冰有风（强度）最大风（强度）50226.580.08273.250.32273.63244.0860226.580.12278.220.45278.74244.3580226.580.21289.520.77290.31245.0298.59226.580.32301.071.13302.1245.79100225.410.33301.051.16302.1244.71120207.450.51300.721.68302.1228.18140187.340.77300.412.28302.1210.01160166.131.13300.122.99302.1191.27180145.461.64299.853.78302.1173.25200127.192.31299.614.67302.1157.22220112.563.16299.425.66302.1143.91240101.634.16299.226.74302.1133.3826093.685.3299.057.91302.1125.2628087.876.55298.919.18302.111930083.567.91298.7810.54302.1114.1532080.289.37298.6712.00302.1110.3534077.7310.92298.5813.55302.1107.3136075.712.57298.4915.20302.1104.3638074.0714.32298.4216.94302.1102.8440072.7316.16298.3518.77302.1101.1742071.6218.09298.2920.70302.199.7744070.6820.12298.2422.72302.198.5846069.8922.24298.1924.84302.197.5748069.224.45298.1527.05302.196.6950068.6126.76298.1129.35302.195.93 可以根据上面的数据来画出地线应力弧垂的曲线，见附录三（2）根据上面的计算可得到地线在各个气温下的档距和弧垂应力，如表2.13表2.13 LBGJ-80-27AC型地线各个施工气候下的应力档距（m）温 度（C）-1001020304050254.73240.72226.72212.73198.76184.810.290.300.320.350.370.4060254.76240.77226.80212.84198.911850.290.300.320.340.370.4080254.82240.89226.99213.11199.27185.480.290.300.320.340.370.4098.59254.90241.03227.20213.41199.68186.030.290.300.320.340.370.39100253.74239.89226.06212.29198.58184.940.290.310.320.350.370.40120235.97222.27200.64195.10181.67168.390.310.330.350.380.400.44140216.11202.68189.38176.24163.32150.660.340.360.390.420.450.49160195.15182.17169.43156.97144.88133.250.380.400.430.470.510.55180174.27162.04150.19138.80127.98117.810.420.450.490.530.570.62200154.66143.54132.98123.06113.86105.410.470.510.550.600.640.70220137.24127.58118.62110.38102.8796.10.530.580.620.670.710.76240122.57114.56107.26100.6394.6689.290.600.640.680.730.780.82260110.81104.3898.5693.3088.5684.290.660.700.740.790.830.87280101.7696.6692.0387.8484.0480.590.720.760.800.840.870.9130094.7890.7287.0283.6580.5677.730.770.810.840.880.910.9432089.4786.2083.2080.4377.8875.520.820.850.880.910.940.9734085.3682.6980.2177.9175.7773.770.860.890.920.940.970.9936082.1379.9077.8375.8874.0672.350.890.920.940.970.991.0138079.5577.6775.9174.2472.6771.190.920.950.970.991.011.0340077.4675.8674.3472.9071.5370.230.950.970.991.011.031.0542075.7574.3673.0371.7770.5769.420.970.991.011.021.041.0644074.3373.1171.9570.8369.7668.740.991.001.021.041.051.0746073.1272.0571.0170.0269.0768.151.001.021.031.051.061.0848072.0971.1470.2269.3368.4767.641.021.031.051.061.071.0950071.2270.3669.5368.7367.9567.21.031.041.061.071.081.09 可以根据上面的数据来画出地线安装曲线，见附录四3排塔及其定位3.1杆塔的路径走向及杆塔相关设计 本工程起自宝变龙门架，止于玉变龙门架的第II段，为新建110kV送电线路工程。新建线路15.278mm冰区全长3.4km。该设计为II段设计，均采用铁塔。使用的基础分别为铁塔基础，直柱大板式基础，掏挖式基础。铁塔基础旁的边坡、排水沟、截水沟、护坡、挡土墙及生态环境保护要求：基础边坡、排水沟、截水沟、护坡与挡土墙的相互关系详见图3.1。图3.1 边坡的处理3.2杆塔选型本工程所在地地形比较复