220kv白马-新建架空送电线路设计毕业设计.doc

220kV 白新线架空送电线路设计 I 毕业设计说明书 220kv 白马 新建架空送电线路设计 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 II Undergraduate Design Thesis THE DESIGN OF 220kV BAIXIN OVERHEAD POWER TRANSMISSION LINE BY DING Xiang Supervised by Associate Professor HUANG Xiao ning School of Electric Power Engineering Nanjing Institute of Technology June 2013 220kV 白新线架空送电线路设计 III 毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺 所呈交的毕业设计 论文 是我个人在指导教 师的指导下进行的研究工作及取得的成果 尽我所知 除文中特别加 以标注和致谢的地方外 不包含其他人或组织已经发表或公布过的研 究成果 也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历 而使用过的材料 对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体 均已在文中作了明确的说明并表示了谢意 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖 作 者 签 名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集 保存 使用毕业设计 论 文 的规定 即 按照学校要求提交毕业设计 论文 的印刷本和电 子版本 学校有权保存毕业设计 论文 的印刷本和电子版 并提供 目录检索与阅览服务 学校可以采用影印 缩印 数字化或其它复制 手段保存论文 在不以赢利为目的前提下 学校可以公布论文的部分 或全部内容 聞創沟燴鐺險爱氇谴净 作者签名 日 期 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 IV 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果 除了文中特别加以标注引用的内容外 本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品 对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟 作者签名 日期 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规定 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借阅 本人授权 大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 酽锕极額閉镇桧猪訣锥 涉密论文按学校规定处理 作者签名 日期 年 月 日 导师签名 日期 年 月 日 220kV 白新线架空送电线路设计 V 摘 要 根据江苏省电力系统规划设计 拟从白马变电站新建一条 220kV 送电线路 向 新建变电站供电 设计书包括说明书 计算书 杆塔与金具示意图三部分 主要 内容有 导线 避雷线的应力弧垂计算 杆塔型式和金具的选择 杆塔室内定位 耐张杆塔荷载计算 转角塔塔材内力计算 基础稳定性校验 导地线的防振设计 设计书中简单的说明了设计理论 计算公式和结果 并给出了相关的设计图纸 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑 关键词 应力弧垂计算 室内定位 杆塔荷载计算 Abstract According to the planning and design of the power system of Jiang Su province a 220kV power line will be set up to send electric energy from Bai Ma substation to Xin Jian substation The design book includes manual the calculation book pole tower and metals tool sketch map three parts The main contents includes the calculation of lead line and avoiding thunder line of the stress and the sag height the choice of the pole tower pattern and metals tool the pole tower indoor fixed position the calculation of carry force on the tower of bearing the calculation of tower material on the turn ape tower the foundation stability check the anti shake design of the lead line and avoiding thunder line The design theory the calculation formula and the results are simply described in the design book and the relevant design drawings are given in the design book 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔 Key Words the calculation of stress and the sag height indoor fixed position the calculation of the lotus carryon the pole tower 厦礴恳蹒骈時盡继價骚 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 VI 目 录 摘要 Abstract 绪论 1 2 说明书 2 2 1 导线 避雷线的应力 弧垂计算 2 2 2 杆塔型式的选择 8 2 3 绝缘子及金具的选择 8 2 4 室内定位 13 2 5 线路的防振设计 16 2 6 塔头尺寸的校核 18 2 7 铁塔荷载计算 20 2 8 酒杯铁塔内力计算 22 2 9 基础稳定设计 25 2 10 本章小结 30 3 计算书 31 3 1 架空线路的应力 弧垂计算 31 3 2 绝缘子及金具的校验 35 3 3 室内定位 36 3 4 线路的防振设计 37 3 5 杆塔头部尺寸校验 38 3 6 杆塔荷载计算 40 3 7 铁塔内力计算 43 3 8 铁塔规格及构件计算 50 3 9 铁塔基础校验 51 3 10 本章小结 53 4 结论 54 谢辞 55 参考文献 56 附录 1 外文资料翻译 57 A1 1 电力系统与电力系统控制 57 220kV 白新线架空送电线路设计 VII A1 2 原文 Power system and power system control 58茕桢广鳓鯡选块 网羈泪 附录 2 悬垂和耐张绝缘子串组装图 60鹅 娅尽損鹌惨歷茏鴛賴 附录 3 220kV 酒杯型直线塔 62籟 丛妈羥为贍偾蛏练淨 附录 4 220kV 酒杯型耐张塔 63預 頌圣鉉儐歲龈讶骅籴 附录 5 导线应力弧垂曲线图 64渗 釤呛俨匀谔鱉调硯錦 附录 6 地线应力弧垂曲线图 65 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡 附录 7 机电施工图一览表 66 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷 附录 8 机电施工图 67 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷 220kV 白新线架空送电线路设计 1 1 绪论 毕业设计论文是高等院校应届毕业生针对某一课题 综合运用自己所学专业 的基础理论 基本知识和基本技能写出来的论述性文章 专业论文写作训练 是 培养高级专门人才人文素养 科学素质和实践能力的重要环节 毕业设计是高等 院校应届毕业生必须完成的大型综合性的独立作业 是大学阶段全部学习成果的 总结 大学生的基本任务是学习 在学校必须认真刻苦地学习 掌握本学科的各 种知识 从而打下牢靠坚实的基础 其根本目的是为了将来能运用这些知识从事 创造性的劳动 从事研究工作或是解决实际工作中的问题 培养一定的科研能力 所以 毕业设计的目的 是在教师指导下 运用已学知识 独立进行科研活动 初 步掌握分析和解决某一学科问题的能力 毕业设计的意义是巩固和检验学生的学 习成果 锻炼学生独立分析问题和解决问题的能力 培养学生具备一定的科研能 力 为将来的工作打好扎实基础 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚 本设计是根据江苏省电力公司电力系统规划设计 拟在白马变电站新建一条 220kV 送电线路 向新建变电站供电 导线采用 LGJ 210 25 沿线路路径情况详 见提供的平断面图 沿线路的地质为轻亚粘土 孔隙比 0 8 塑性指 16 液性指 数 0 75 地下水在表面下 3 米 地区污秽 I 级 气象条件相当于我国典型气象区 的第 VIII 区 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘 设计的主要内容包括 架空线应力和弧垂的计算以及相应程序的编写 杆塔 型式 绝缘子 金具等的选择 制作弧垂曲线模板 进行杆塔室内定位 杆塔荷 载计算 杆塔设计 杆塔基础稳定性校验 导线 避雷线防振设计 这些内容在 后面的相关章节中都有具体的阐述 本设计的特色是设计过程和内容与实际工程 设计及施工较为接近 这种与实际相结合的设计对我们将来的工作有较大的帮助 同时附录中的相关图纸采用 CAD 来绘制 这一定程度上提高了图纸的美观和准 确性 也提高了工作效率 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 2 2 说明书 2 1 导线 避雷线的应力和弧垂计算 设计中的导线 避雷线的应力 弧垂值是通过编写的程序计算的 详细结果 见计算书 2 1 1 导线应力 弧垂曲线 2 1 1 1 确定所采用的计算气象条件 级气象区 表 2 1 级气象区其气温 风速和覆冰厚度 代表情况温度 风速 m s 冰厚 mm 最高气温4000 最低气温 2000 最大风速 5300 覆冰有风 51515 安装 无风 1000 年平均气温1000 外过电压 无风 1500 外过电压 有风 15100 内过电压10150 安装 有风 10100 2 1 1 2 确定导线的计算参数 由任务书知 本设计线路导线采用钢芯铝绞线 其型号为 LGJ 210 25 单回路 本设计用导线参数如下 220kV 白新线架空送电线路设计 3 表 2 2 导线参数 名 称数 据 规 格LGJ 210 25 截 面 积 A mm2 236 12 直 径 d mm 19 98 温度膨胀系数 1 C 0 0 0000196 弹性模量 E N 2 mm73000 单位长度重量 kg km 0 G789 1 计算拉断力 kN p T65 99 2 1 1 3 比载计算 表 2 3 导线比载计算 名称符号公式 10 3MPa m 结果 10 3MPa 自重比载 1 0 0 9 80665 q A32 77 冰重比载 2 15 0 27 728 b d b A61 62 垂直总比载 3 15 0 1 0 0 2 15 0 94 39 4 0 30 强度 AdV scfc 625 0 2 39 27 4 0 30 风偏 AdV scfc 625 0 2 31 94 4 0 10 外过 安装 AdV scfc 625 0 2 5 82 无冰风压比载 4 0 15 内过 AdV scfc 625 0 2 13 09 5 15 15 强度 AVbd scfc 2 625 0 2 35 72 覆冰风压比载 5 15 15 风偏 AVbd scfc 2 625 0 2 26 79 无冰有风 6 0 10 12 0 0 42 0 10 1 233 28 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 4 外过 安装 6 0 15 内过 12 0 0 42 0 15 1 234 21 6 0 30 强度 12 0 0 42 0 30 1 251 15 综合比载 6 0 30 风偏 12 0 0 42 0 30 1 245 76 7 15 15 强度 32 15 0 52 15 15 1 2100 92 覆冰有风综合比载 7 15 15 风偏 32 15 0 52 15 15 1 298 12 上表中 c 为风载体型系数 d 17mm 取 1 2 d 17mm 取 1 1 覆冰 不论 线径大小 取 1 2 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴 为风速不均匀系数 其值见下表 f 表 2 4 风速不均匀系数 设计风速 m s 10 及其以下 15 20 30 以下30 35 以下35 及其以 上 计算杆塔荷载 1 001 000 850 750 7 校验杆塔电气间隙 1 000 750 610 610 61 2 1 1 4 确定应力值 p k p Tp A 得 1 最大使用应力 m m p k 265 5 2 5 106 20 N mm2 2 平均运行应力 cp cp p 25 265 50 25 66 38N mm2 2 1 1 5 计算临界档距及判断控制气象条件 1 将最大风速 最厚覆冰 最低气温 年平均气温三种控制气象条件 按 比载与应力的比值 g 从小到大如 C A D B 表示并填入表格 驅踬髏彦浃绥譎 饴憂锦 220kV 白新线架空送电线路设计 5 表 2 5 控制气象条件排序 项目最大风速最厚覆冰最低气温年平均气温 许用应力 Mpa 106 20106 20106 2066 38 比载 3 10 Mpa m 51 15100 9232 7732 77 气温 5 5 2010 g 4 10 4 829 503 094 94 编号CADB 2 计算临界档距 临界档距计算公式如式 2 1 所示 2 1 1 2 2 2 1212 21 24 24 gg tt L 2 1 式中 线性温度膨胀系数 1 弹性伸长系数 mm2 N l 导线档距 对连续档则为耐张段的代表档距 由计算公式可以求出各临界档距如下 AB L 95 74 m BC L 虚数 AC L 0 AD L 93 46 m BD L 82 88 m CD L 227 14 m 3 判断临界档距 93 46 82 88 0 227 14 虚数 95 74 D C B A 逻辑判断图 图 2 1 控制气象条件的判断 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 6 2 绘制逻辑图 3 将每区段的任意档距按下述方法比较判断出有效临界档距和控制档距情 况 4 将需要判断的任一档距 L 先与 AB L比较 如果 L 大于 AB L 则向右下线 走 反之 则向左下线走至 Bc L 以下方法相同 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑 5 若计算出临界档距为虚数 不定值或无穷大时 可按只有一个临界档距 时判定方法 先判定出控制情况 填入逻辑图相应的 21 L处 走线至此应该继续向 该控制区走线 并按上述原则找到最后的控制情况来 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔 综上所述 本设计判断出气象条件为 当档距小于 82 88m 时为最低气温控 制 当档距大于 82 88m 小于 95 74m 时为年均温控制 当档距大于 95 74m 时为 最厚覆冰控制 構氽頑黉碩饨荠龈话骛 2 1 1 6 导线应力 弧垂计算 根据控制气象条件利用状态方程 分别求出各档距下的应力 弧垂值 并记 录在表中 状态方程式 0 24 24 22 22 212 2 1 22 1 1 3 2 lE ttE lE c c cc 2 2 24 24 0 2 2 2 12 2 1 2 2 1 1 2 2 3 2 lE B ttE lE A BA c c cc 弧垂计算公式 2 2 2 8 c l f 式中 控制气象条件下的比载 MPa m 1 需求气象条件下的比载 MPa m 2 控制气象条件下的温度 1 t 需求气象条件下的温度 2 t 控制气象条件下的应力 Mpa 1c 需求气象条件下的应力 Mpa 2c 2 1 1 7 作出导线的应力和弧垂曲线 根据上面计算出的导线应力 弧垂值 画出其对应的曲线 220kV 白新线架空送电线路设计 7 2 1 2 避雷线的应力 弧垂曲线 2 1 2 1 根据导线的型号确定避雷线的型号 按下表选取 表 2 6 导线 避雷线型号匹配 导线型号 LGJ 35 LGJ 70 LGJ 95 LGJ 185 LGJ 240 LGJ 300 LGJ 300 以上 避雷线型号GJ 25GJ 35GJ 50GJ 70 由上表可得 LGJ 210 25 选用的避雷线型号为 GJ 50 安全系数为 3 5 2 1 2 2 计算气象条件 由于避雷线不用输送电力 故不需计算内过电压 外过电压 有风 情况 计算 外过电压无风只是校验导线与避雷线在档距中央的距离配合 其他气象条件与导 线一致 輒峄陽檉簖疖網儂號泶 2 1 2 3 确定避雷线的计算参数 表 2 7 避雷线的计算参数 2 1 2 4 避雷线的各种比载计算 表 2 8 避雷线比载结果 名称符号公式 10 3MPa m 结果 10 3 MPa m 名 称数 据 规 格GJ 50 截 面 积 mm2 49 46 直 径 mm 9 0 温度膨胀系数 1 C 0 0 0000115 弹性模量 E Gpa 181 42 单位长度重量 kg km 423 7 瞬时破坏应力 Mpa 1200 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 8 自重比载 1 0 0 qg A84 01 冰重比载 2 15 0 27 728 b d b A201 82 垂直比载 3 15 0 1 0 0 2 5 0 285 83 4 0 30 9 8 cdv2 16A 92 12 无冰风压比载 4 0 15 9 8 cdv2 16A 30 71 覆冰风压比载 5 15 15 9 8 c d 2b v2 16A 133 06 6 0 30 12 0 0 42 0 25 1 2124 67无冰有风 综合比载 6 0 10 12 0 0 42 0 15 1 285 11 覆冰有风综合比载 7 510 10 32 5 0 52 5 10 1 2315 28 2 1 2 6 避雷线应力 弧垂的计算 根据防雷要求 避雷线在 15 无风 无冰时的应力为 B 2 2 2 80 0121 b B D D g lsh g l 2 2 式中 s h 导线 避雷线在杆塔上悬挂点间的水平距离和垂直距离 m 导线 避雷线的自重比载 Mpa m D g B g 导线 避雷线在在 15 无风 无冰时的应力 N D B 2 mm 档距 m l 将为最大值的档距 定义为控制档距 当 S 0 时 B l Q l 166 7 h 1 Q l 2 3 算得 639 96m 绘制避雷线应力弧垂曲线时 取 0 600m 而 故取 Q lll Q l 600 代入式中 求出 l B B 以 15 无风 无冰为已知状态 应用状态方程求出气象条件下的应力 B 弧垂值 并画出应力弧垂曲线 导线 避雷线的应力弧垂曲线见附图 尧侧閆繭絳闕 绚勵蜆贅 220kV 白新线架空送电线路设计 9 2 2 杆塔型式的选择 2 2 1 选择原则 在工程应用中 尽量用典型设计或经过施工运行检验的成熟杆型 尽量避免 特殊设计杆塔 对较大转角杆塔应尽量降低杆塔高度 尽可能地选用最经济的杆 塔型式或高度 充分利用杆塔的使用荷载条件导线 在同一线路上 尽量减少杆 塔形式 做到形式统一 为充分利用地形 排位时高 矮塔应尽量配合使用 导 线和避雷线的规格及气象条件也可以作为选择杆塔的依据 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒 2 2 2 选择结果 由于电压等级为 220kV 电压比较高 而且导线型号为 LGJ 210 25 避雷 线型号为 GJ 50 对杆塔的强度等要求也比较高 另外线路所经地区有较多的河 流和建筑物 还有其他电力线路及通讯线 所以选择铁塔 选择结果如下 直线 杆采用酒杯型直线铁塔 其呼称高为 38 7m 耐张杆采用酒杯型耐张铁塔 其呼 称高为 38 7m 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴 2 2 3 杆塔头部尺寸的校验 直线塔绝缘子串的风偏角 耐张塔的跳线风偏角 档距中央导线间距离 避 雷线与导线间安全尺寸以及避雷线的最大使用张力的校验 以上各项经校验均满 足要求 具体校验过程见后面章节 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 2 3 绝缘子及金具的选择 2 3 1 绝缘子的选择 2 3 1 1 绝缘子的选择条件 绝缘子的选择条件主要有以下几个方面 承受的外荷载 线路运行电压 绝 缘子允许机电荷载 一般为 5200 9 81 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 10 本设计线路的运行电压为 220kV 导线型号为 LGJ 210 25 地区污秽等级 为 1 级 所以选择 XP 7 型绝缘子 采用西安电瓷厂生产的 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹 表 2 9 XP 7 型绝缘子的电气性能 工频电压有效 值 kV 抗张负荷 kg 生 产 厂 家 产品 型号 盘径 mm 高度 mm 泄漏 距离 mm 干 闪 湿 闪 击 穿 50 闪 络电压 幅值 kV 例行 一小 时机 电 机电 破坏 重量 kg 西 安 电 瓷 XP 725514630075451101203500520070004 6 2 3 1 2 绝缘子串片数的选取 1 按工频电压下 污秽等级所确定的绝缘子串的泄漏比距来确定 n 2 4 n U s L 式中 泄漏比距 几何泄漏距离 s L 计算得 n 1 7 220 30 12 5 2 满足操作过电压的要求 即绝缘子的冲击闪络电压来确定 U 2 0 KK e U 2 5 3 选取结果为 n 取 13 片 2 3 1 3 绝缘子串数的选择 220kV 白新线架空送电线路设计 11 1 悬垂绝缘子串 其串数应由以下两个条件进行计算 按导线最大综合荷载计算为 1 KG N T 2 6 式中 N 悬垂绝缘子串联数 T 悬式绝缘子 1h 机电荷载 悬式绝缘子在运行情况下的机械强度安全系数 2 0 1 K 1 K 作用在绝缘子串上的综合荷载 导线覆冰综合比载 G G n G 绝缘子串覆冰综合比载 i G 按导线断线条件计算为 2D K T N T 2 7 式中 T 悬式绝缘子 1h 机电荷载 悬式绝缘子在断线情况下的机械强度安全系数 1 3 2 K 2 K 导线断线张力 D T 2 耐张绝缘子串 它应承受导线的全部张力 因而其联数计算公式为 1 m K T N T 2 8 式中 导线的最大使用张力 m T 2 3 2 金具的选择 送电线路金具按其性能 用途大致可分为悬垂线夹 耐张线夹 联结金具 接续金具 保护金具和拉线金具等六大类 常根据下列方法作金具的选用 阌擻輳 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 12 嬪諫迁择楨秘騖 2 3 2 1 选择悬垂线夹 耐张线夹及接续金具 根据导线及避雷线的型号和直径来选择悬垂线夹 耐张线夹及接续金具 2 3 2 2 确定联结金具的型号 根据绝缘子的机电破坏荷载确定联结金具的型号 2 3 2 3 金具一览表如下 1 直线杆导线单联悬垂绝缘子及金具表格 表 2 10 直线杆导线单联悬垂绝缘子及金具 2 耐张杆绝缘子及金具表格 表 2 11 耐张杆绝缘子及金具 编号名称型号 每组数量 个 每个重 kg 共计重 kg 总重 kg 1U 形挂环U 720 440 88 5球头挂环QP 710 270 27 6绝缘子XP 7144 765 8 7碗头挂板W 7B10 920 92 75 1 编号名称型号 每组数量 个 每个重量 kg 共计重 kg 总重 kg 挂板UB 710 750 75 球形挂环QP 710 270 27 悬式绝缘子XP 7134 761 0 悬垂线夹XGU 312 02 2 5铝包 110 0 1 64 22 220kV 白新线架空送电线路设计 13 8耐张线夹NLD 417 17 1 9铝包 110 0 10 13 3 直线杆避雷线金具表格 表 2 12 直线杆避雷线金具 编号名称型号 每组数量 个 每个重量 kg 共计重 kg 总重 kg 1U 形挂环UB 710 750 75 2直角环ZH 710 850 85 3悬垂线夹CGU 211 81 8 3 4 4 耐张杆避雷线金具表 表 2 13 耐张杆杆避雷线金具 编号名称型号 每组数量 个 每个重 kg 共计重 kg 总重 kg 1U 形挂环U 710 440 44 2耐张线夹NY 50G10 630 63 1 07 2 4 室内定位 2 4 1 杆塔定位的原则 杆位的选定原则是尽量少占耕地良田 同时便于施工 检修 杆位处应质地 良好 另外对于拉线杆塔 应考虑打拉线的位置 档距的配置也应注意最大限度 地利用杆塔强度 尽量避免出现过大或过小的档距 相邻档距不要相差过于悬殊 尽量避免出现孤立档 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 14 2 4 2 具体的排杆定位 所谓室内排杆定位是指在已提供好的平断面图上进行杆塔的合理安置 常见 步骤如下 2 4 2 1 判断导线的最大弧垂出现的气象条件 导线的最大垂直弧垂只有出现在最高气温和最大比载两种条件下 通常有临 界温度法和临界比载法来判断最大弧垂出现的气象条件 也可以由第二章的应力 弧垂计算 参考应力弧垂曲线 本设计最大弧垂出现在最高气温时 具体判别详 见计算书 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘 2 4 2 2 最大弧垂与杆塔定位的关系 杆塔定位的主要要求是导线的任意点在任何情况下必须保证对地安全距离 限距 最大允许弧垂计算公式为 2 9 maxx fHh 式中 H 杆塔的呼称高度 m 悬垂绝缘子串的长度 m 导线对地安全距离 m 由线路电压和所给地区决定 x h 限距裕度 m 其取值见下表 表 2 14 限距裕度 700l700l 孤立挡大跨越 m 1 01 51 52 3 2 4 2 3 杆塔的定位高度的确定 d H 直线杆 xd hHH 2 6 耐张杆 xd hHH 2 7 式中 H 杆塔的呼称高度 m 悬垂绝缘子串长度 m hx 导线对地安全距离 m 裕留度 m 2 4 2 4 最大弧垂模板的制作 220kV 白新线架空送电线路设计 15 根据查导线安装曲线得出相应的计算档距 把它作为定位档距查最大弧 max f 垂时对应的应力值 最大弧垂模板 k 值由 k 2 求得 采用与平断面图相同 的比例 根据 300 x 300 制成模板 通过计算求得 k 4 73 10 4 怂阐譜鯪迳導 嘯畫長凉 2 4 2 5 用最大弧垂模板排定杆塔位置的方法 根据杆塔的定位高度 用弧垂模板在平断面图上定出杆塔的位置 模板的弧 线与档距内最高跨越物相切 走完一耐张段后 根据公式 求出实际代表档距 由查最大弧垂时对应的应力 并求出 如果 k 与的误差在 k 之内 就满足要求 否则 再按模板重新排杆定位 直到 k 5 0 05 0 2 10 k 与在误差范围内 谚辞調担鈧谄动禪泻類 k 2 4 3 定位结果 表 2 15 定位结果 耐张段杆塔标号档距 m 代表档距 m 呼称高度 m 26 7 1 Y 一 154154 2 Y 38 7 345 1 Z 26 7 二 336 340 6 3 Y 20 5 345 2 Z 23 7 280 3 Z 38 7 三 200 293 4 4 Y 26 7 185 4 Z 26 7 357 5 四 5 Z 300 5 306 4 23 7 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 16 5 Y 20 5 五 326326 6 Y 23 7 380 6 Z 26 7 六 405 393 1 7 Y 26 7 220 7 Z 23 7 七 205 212 9 8 Y 23 7 230 8 Z 26 7 340 9 Z 26 7 八 363 326 2 9 Y 23 7 九 235245 1 23 7 10 Z 23 7 231 11 Z 23 7 九 265 245 1 10 Y 20 5 十 259259 11 Y 23 7 210 12 Z 23 7 十一 234 223 12 Y 23 7 十二 13 Y 260260 23 7 220kV 白新线架空送电线路设计 17 续表 2 15 定位结果 2 5 线路的防振设计 防振在电力系统中 通常从两个方面着手 第一是减弱振动 第二是增加导 线的耐振强度 本设计采用我国最广泛的防振装置 防振锤 防振锤是目前送 电线路上广泛采用的一种积极的防振措施 其可将振动的幅度降低到安全范围内 对于减弱或消除线路振动危险效果明显 防振锤的设计主要解决两个问题 一是 确定其重量 型号和个数 二是计算防振锤的安装位置 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩 2 5 1 根据导线和避雷线型号 直径 选用防振锤 导线型号为 LGJ 210 25 选用 FD 4 避雷线型号为 GJ 50 选用 FG 50 2 5 2 确定防振锤的数量 根据下表查得 导线悬挂点两侧应各安装一个防振锤 表 2 16 防振锤安装数量 防振锤安装数量 当需要安装下列防振锤个数时的相应档距 m 防振锤型号 导线直径 mm 1 个2 个3 个 FG 50 FG 70 FD 2d 12300 300 600600 900 FD 3 FD 412d22 350 350 700700 1000 FD 5 FD 622 d 37 1450 450 800800 1200 2 5 3 防振锤的安装距离的确定 0 s 2 5 3 1 的起止点规定 0 s 对悬垂线夹 指线夹中心到防振锤的中心距离 对轻型耐张线夹 指 0 s 0 s 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 18 由线夹转动中心到防振锤的中心距离 对重型耐张线夹 指线夹出口处到防振 0 s 锤的中心距离 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库 2 5 3 2 导线防振锤的安装距离 2 14 2 6 塔头尺寸的校核 2 6 1 绝缘子强度校核 2 6 1 1 两个重要参数的计算确定 取 1 Z 3 Y 2 Z 水平档距 2 15 h L 12 LL 2 垂直档距 2 16 v L h L g 0 12 12 hh LL 式中 代表档距时导线最低点的应力 N mm 0 2 g 在覆冰无风或有风时采用 在其他气象情况时采用 3 g 1 g 220kV 白新线架空送电线路设计 19 2 6 2 直线塔塔头尺寸校验 2 6 2 1 绝缘子串的风偏角 1 计算风偏角 arctg 2 22 VJ hJ LAgG LAgP 1 4 2 2 表 2 17 风偏角计算结果 情况g4 10 3 Mpa m g1 10 3 Mpa m 运行电压39 2732 7748 91 内过电压13 0932 7720 71 外过电压5 8232 779 54 带电作业13 0932 7720 71 2 规程 给出的最小空气间隙 做间隙mRmRmR Lcz 9 1 45 1 55 0 圆对风偏角进行校验 经校验 满足安全要求 2 6 2 2 档距中导线的水平线间距离的校验 当 5 2 26 3 避雷线与导线在档距中央的距离配合 S 0 012 L 1 2 27 4 避雷线的最大使用应力 外过电压 15 无风 K B 4 D 2 88 10 B D g g h max p 2 28 5 杆塔呼称高的调整 已知选定的典型杆塔的呼称高为 h 实际条件确定的呼称高为 则应 h 1 h 其中 1 h 1 h maxx fh 2 29 220kV 白新线架空送电线路设计 21 2 7 铁塔荷载计算 2 7 1 直线塔荷载计算 2 7 1 1 各类荷载的组合系数 运行情况 1 0 断线情况 包括耐张杆及 220kV 以上直线杆 0 9 110kV 及以上直线杆 0 75 安装情况 0 9 2 7 1 2 荷载的具体计算情况 1 正常情况 最大风 无风 未断线 垂直荷载 G A 2 30 1 g v L j G 水平荷载 A Pj 2 31 D P 3 g h L 纵向荷载一般不考虑 2 正常情况 覆冰 相应风速及温度 未断线 垂直荷载 2 32 1 gG 21JvJv GKAlgGAl 水平荷载 2 33 h lg AP 5 纵向荷载一般不考虑 3 断导线 断一根导线 避雷线未断 无风 无冰 垂直荷载未短线相 G A 2 34 1 g v L j G 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 22 垂直荷载短线相 2 35 1 2 Vj GgA LG 水平荷载 0 2 36 D P 纵向荷载 D T 2 cos 5 2 70 p T 2 37 2 8 酒杯铁塔内力计算 铁塔内力计算主要是对塔材内力进行计算 并进行铁塔的选材和螺栓数目 的确定 下面将详细介绍 2 8 1 塔身风压计算 塔身风压计算公式 2 48 0szszs WW A 2 49 2 0 1 6 V W 式中 风压高度变化系数 z 构件体型系数 s 风荷载调整系数 z 构件承受风压投影面积计算值 s A 220kV 白新线架空送电线路设计 23 2 8 2 铁塔自重假定 本铁塔假定铁塔每米高度重量为 G H 630N m 假定铁塔头部重量为 11kN 0 G 2 8 3 铁塔内力计算 2 8 3 1 塔头部分 1 运行情况下 绞结点反力 绞结点反力 一般规定 A B 为绞接 只有水平和垂直方向的反力 公式如下 2 50 a R b R 1 232 4 bd PPgh 2 51 24 B a MG V b 2 52 24 A b MG V b 式中 A B 绞点以上所有水平力对 A B 点力矩代数和 A M B M A B 以上所有垂直力之和 G 上曲臂 右 主材内力 2 53 1 12 1 1 r bVhR r M N bbD 2 54 2 22 2 2 r bVhR r M N bbC 下曲臂 右 主材内力 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 24 2 55 3 33 3 3 r bVhR r M N bbF 2 56 34 4 4 bb R hV b N r 避雷线支架 右 内力 2 57 5 2 454 5 5 2 3 9 r h W bGhP r M N s BB w 2 58 6 2 464 6 6 2 3 9 r h W bGhP r M N s BB z 横担主斜材内力 2 59 1 1 sin2 2 1 D s G N 2 60 7151122 coscoscoscos SS NNNNN 2 61 811 cos 2 D S P NN 2 62 1511 2 2 sinsinsin sin S S NNN N 2 63 3 3 sin 5 0 BDB S VGG N 220kV 白新线架空送电线路设计 25 2 64 5571 9 2 BbDb P hG bG hR h N hh 2 8 3 2 塔身部分 塔身构件内力 一般按最大风情况和断线情况计算 并取其内力较大者选择 构件 在最大风情况下 塔身主材及斜材的计算 与平面桁架受水平方向荷载作 用相同 在断线情况下 作用在塔身侧面有两个力 即由断线张力产生的轴力 T 和扭力 详细计算过程见计算书 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞 A T 2 9 基础稳定设计 输电线路的铁塔基础 受上拔力和下压力以及水平力的作用 因此应按不同 的情况进行基础的稳定性设计 2 9 1 基础的选择原则 应根据基础的受力 杆塔的形式 沿线的地形 工程地质 水文以及施工运 输等条件综合确定 设计基础时应该符合安全 经济 方便的原则 纣忧蔣氳頑莶驅藥 悯骛 2 9 2 计算基础受力 铁塔的每个塔腿基础承受着铁塔上部传下来的压力 上拔力 下压力 水平 力和扭力 2 9 2 1 运行情况下的上拔力 T 下压力 N 计算 2 65 24 y MG N b 2 66 24 y MG T b 式中 所有外力对塔腿 y y 面的力矩之和 y M 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 26 铁塔所有垂直力之和 G b 塔身正面宽度 2 9 2 2 断线情况下的上拔力 T 下压力 N 计算 2 67 24 x MG N a 2 68 24 x MG T a 2 69 4 xD HT cb 2 70 4 yD HT ca 式中 断线张力对塔脚 x x 轴的力矩 x M D T c 断线张力至塔中心的距离 a 塔基础侧面的宽度 2 9 3 确定计算参数 2 9 3 1 确定和 1 K 2 K 表 2 19 上拔和倾覆稳定设计安全系数 上拔稳定倾覆稳定 杆塔类型 1 K 2 K 3 K 直线型1 61 21 5 悬垂转角 耐张型2 01 31 8 转角型 终端型 大 跨越 2 51 52 2 2 9 3 2 确定土质及状态 220kV 白新线架空送电线路设计 27 由 10 1 0 知土质为轻亚粘土 状态为软塑 附表如下 p I L I 表 2 20 泥土状态 表 2 21 泥土土质 2 9 3 3 确定上拔角 和土的计算容重 0 V 附表如下 表 2 22 上拔角 和土的计算容重 0 V 粘土 亚粘土 轻亚粘土 土名 参数 坚硬 硬 塑 可塑软塑 粗砂中砂细纱粉砂 kN 0 V 3 m 171615171615 262010282622 2 9 3 4 确定临界深度 坚硬0 L I 硬塑0 0 25 L I 可塑0 25 0 75 L I 软塑0 751 L I 粘土 7 P I 亚粘土10 17 P I 轻亚粘土3时 t h c H 222 24 3 tccctc VHBBh tgh tgB hH 式中 计算上拔角 B 根开 m 基础上拔稳定按下式计算 满足公式 0 12 ft QVV V T kk 式中 T 上拔力 N 基础自重 N f Q 土的计算容量 0 V 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 30 与土抗力和基础自重相关的上拔设计安全系数 1 k 2 k 2 下稳定计算 地基容许承载应力 R 计算 3 0 1 5 BBhB RRm VBm Vh 求双向偏心受压基础地面的压应力 max 0 min y x f yx M GM PNG ABWW A 6 x W 2 B B 6 y W 2 A 式中 N 下压力 基础混凝土重力 f G 底板正上方土重力 0 G 地基的容许承载应力核算 当基础受轴心压力时 max 1 2PR 2 10 本章小结 本章节主要对设计内容及方法进行具体的阐述和说明 并罗列出各项设计结 果 本章由设计的基本条件和相关条件 参考相关书籍 逐步逐项设计 主要分 为导地线的应力弧垂计算 线路室内定位 杆塔荷载 内力计算 基础校验和相 关金具 绝缘子的选配和校验 本章只对设计全过程的理论和方法进行阐述和说 明 具体的计算过程见下章的计算书 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷 220kV 白新线架空送电线路设计 31 3 设计计算书 3 1 架空线路的应力 弧垂计算 3 1 1 导线的比载计算 3 1 1 确定导线各气象条件的比载 3 1 1 1 自重比载计算 m MPa A qg 333 1 1077 3210 12 236 80665 9 1 798 10 0 0 3 1 1 2 冰重比载计算 m MPa A bdb 333 2 1062 6110 12 236 98 1915 15 728 2710 728 27 0 15 3 1 1 3 垂直总比载计算 m MPa 3 213 1039 94 0 15 0 0 0 15 3 1 1 4 无冰风压比载计算 32 2 4 10sin625 0 0 A v dv scfc 1 最大风 计算强度 1 1175 0 sccf m MPa 33 2 4 1027 3910 12 236 30625 0 98 191 175 0 0 1 0 30 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 32 最大风 计算风偏 1 1161 0 sccf m MPa 33 2 4 1094 3110 12 236 30625 0 98 191 161 0 0 1 0 30 2 外过电压 有风 安装 有风 smv sccf 101 111 m MPa 33 2 4 1082 5 10 12 236 10625 0 98 191 110 1 0 10 3 内过电压smv sccf 151 1175 0 m MPa 33 2 4 1009 1310 12 236 15625 0 98 191 175 0 0 1 0 15 3 1 1 5 覆冰时的风压比载 32 2 5 10sin 2 625 0 A v bdvb scfc 1 计算强度 smv sccf 152 111 m MPa 33 2 5 1072 3510 12 236 15625 0 15298 19 2 10 10 1 15 15 2 计算风偏 smv sccf 152 1175 0 m MPa 33 2 5 1079 2610 12 236 15625 0 15298 19 2 175 0 0 1 15 15 3 1 1 6 无冰时综合比载计算 0 0 0 0 2 4 2 16 vv 1 最大风 计算强度 30 0 0 0 30 0 2 4 2 16 m MPa 3 1015 51 最大风 计算风偏 30 0 0 0 30 0 2 4 2 16 m MPa 3 1076 45 2 外过电压 有风 安装 有风 220kV 白新线架空送电线路设计 33 10 0 0 0 10 0 2 4 2 16 m MPa 3 1028 33 3 内过电压 15 0 0 0 15 0 2 4 2 16 m MPa 3 1021 34 3 1 1 7 覆冰综合比载计算 计算强度 15 15 0 15 15 15 2 5 2 37 m MPa 3 1092 100 计算风偏 15 15 0 15 15 15 2 5 2 37 m MPa 3 1012 98 3 1 1 1 确定应力值 acp a ap MP MP MP 38 6650 26525 0 2 106 5 2 5 265 50 265 12 236 65990 95 0 0 3 1 1 2 判断临界档距 计算各种临界档距 无高差 许用应力相同 2 1 2 2 12 max 24 tt lij由 3 1 无高差 许用应力不同 2 1 1 2 2 2 1212 24 ttE E lij 3 2 南京工程学院电力工程学院毕业设计 论文 34 得 74 95 10494 0 10950 0 73000 105 7300010 6 1938 66 2 10624 2323 6 ab l 0 1015 51 1092 100 55106 1924 2 106 2323 6 ac l 46 93 1077 32 1092 100 20510 6 1924 2 106 2323 6 ad l 虚数 10482 0 10949 0 73000 510 73000106 192 10638 6624 2323 6 bc l 88 82 10309 0 10949 0 73000 2010 7300010 6 19 2 10638 6624 2323 6 d b l 14 227 1077 32 1015 51 20510 6 1924 2 106 2323 6 cd l 3 1 1 3 导线应力 弧垂计算结果 导线应力弧垂值 Mpa 220kV 白新线