架空输电线路课程设计

1、架空输电线路课程设计班级姓名学号指导老师年月日目录一、 设计条件 ············································

2、83;····3二、设计要求 ············································&

3、#183;····3三、整理已知条件···········································

4、3;··4四、比载计算 ··············································&#

5、183;··5五、 计算临界档距，判断控制条件····································6六、 判定最大弧垂·······

6、;·······································8七、 计算各气象条件下的应力和弧垂········

7、;························9八、 安装曲线计算························&

8、#183;····················11九、 画应力弧垂曲线与安装曲线··························&#

9、183;···········14十、 感想 ·····································

10、··················14330Kv 架空输电线路设计一、设计条件1.典型气象区V 区2.导线型号LGJ-400/503.电压等级330Kv二、设计要求列出各气象条件， 计算出比载， 判断临界档距，最大弧垂气象，画出应力弧垂曲线及安装曲线。三、整理已知条件1. 气象条件及其作用气象最高最低最大最大覆冰覆冰内过外过外过安装事故年均覆冰气温气温风速风速有风有风电压无风有风气象气象气温无风项目（强（间（强（间

11、度）距）度）距）气温40-101010-5-5151515-5-1015-5风 换算前00303010101501010000速换算后0032.032.010.610.616.0010.610.60001177177冰厚0000101000000010作用校验计算计算校验校验校验校验校验校验检验检验防微校验电气导线强度电气杆塔电气绝缘地线绝缘安装杆塔风震电气间距强度间距强度间距子风对档子风时条强度动间距偏后距中偏后件的间央导的间距线的距保护表一2.风速换算由于此处的风速是高度为10 米处的基准风速，而 110330Kv 输电线路应取离地面15 米处的风速，所以应当进行风速高度换算。采用公式vh

12、v0hzvh10式中线路设计高度h 处的风速， m/s；v0 标准高度 10m 处的风速， m/s；风速高度变化系数；z 为粗糙度指数；为修正系数在此设计中采用架空输电线路设计孟遂民版中表26 规定，取粗糙度等级为B；hz150 .16则相应的 z=0.16； =1.01. 0671010则最大风速时风速换算值为v=1.067×30=32.01m/s覆冰有风，外过有风，安装气象时风速换算值为v=1.067 × 10=10.67m/s内过电压时风速换算值为v=1.067 × 15=16.01m/s73.导线参数此处采用LGJ-400/50 导线，其相应参数如下表二所

13、示截 面 积导线直弹 性 系温膨计算拉计算质量抗 拉 强安 全许 用 应年 均 应2径数系数断 力（kg/km ）度p系 数力0力上限A( mm)d(mm)E(MPa)（N ）（MPa ）k（ MPa）cp（ MPa）451.5527.636900019.3×1234001511259.622.5103.8564.9010-6导线的安全系数取2.5，控制微风震动的年均气象条件下的年均运行应力设计安全系数取40.95Tj0.95123400则抗拉强度p259.62 MPaA451.55许用应力0p259.62103.85(MPa )k2.5年均运行应力上限p259.62cp64.90

14、(MPa )4 4四 、比载计算1.自重比载1qg10 315119.8066510 332. 82 10 3 ( MPa / m)A451.552.冰重比载227.728 b(db)10 327.728 10(10 27.63)10 323.1110 3 (MPa / m)A451 .553.垂直总比载10 3 (MPa / m)312 55.934.无冰风压比载4cf scd Wv sin210 3 ( MPa / m)A（ 1） 外过电压，安装有风此时风速 v=10.67m/sc1.0f1.0sc1.1Wsin21031.1 27.630.62510.6721034.79 103(MPa

15、 / m)4c fsc dv451.55A(2) 内过电压此时风速 v=16.01m/sc1.0f0.75sc1.14c f scd Wv sin2 1030.751.127.630. 62516.01210 38. 09103 (MPa / m)A451.55（3）最大风速此时风速 v=32.01m/sc1.0sc1.1计算强度时f0.754cf scd Wvsin2 1030.751.127.630.625 32.01210 332.3310 3 ( MPa / m)A451. 55校验电气间距时f0.614c fsc d Wv sin210 30.61 1.127.63 0.62532.

16、01210 326.29 10 3 ( MPa / m)A451.555.覆冰风压比载5c fsc (d2b) Wv sin210 3 ( MPa / m)A此时风速 v=10.67m/sc 1.0sc1.2计算强度和检验风偏时均可取f1.05cf sc (d2b) Wv sin210 31.247.63 0.625 10.67210 39.01 10 3 (MPa / m)A451.556.无冰综合比载22614（1）外过电压，安装有风632.8224.79210 333.1710 3 (MPa / m)（2）内过电压632.8228.09210 333.8010 3 (MPa / m)（3

17、）最大风速计算强度时校验风偏时632.82232.33210632.82226.29210346.0710 3( MPa/m)342.05103(MPa/)m7.覆冰综合比载22735计算强度和校验风偏时2233755.93 9.011056.65 10(MPa/)m各气象条件下的比载计算值列于下表三项目自重比载冰重比载无冰综合无冰综合覆冰综合覆冰综合（强度）（风偏）（强度）（风偏）数据 32.8255.9346.0742.0556.6556.65（ 10 3 MPa / m ）五、计算临界档距，判断控制条件1. 当气象条件变化时，应力随之变化，在应力达到最大时的气象条件即为控制条件，在输电线

18、路设计时， 应考虑的四种气象条件分别为最低气温，最大风速， 最厚覆冰， 年均气温。这四种气象条件的有关参数如表四所示条件最大风速最厚覆冰最低气温年均气温项目许用应力103.85103.85103.850比载(MPa / m)46.0710 356 .6510 332.8210/0 (1/ m)0.443610 30.545510 30.316010温度。10-5-10t( c)/0排序bda64.903 32.82 10 33 0.5057 10 315c2.按等高悬点考虑，计算各临界档距由状态方程式E j2 l ij2cos3E i2 l ij2cos 3E cos t j ti0 j20

19、i242240 j0 i可得临界档距的计算公式为24 0 j0 iE cost j t il ij22Eji3cos0j0i所以各临界档距如下：240 b0 aE cos tb tal ab22Ebacos30 b0a240 c0 aE cos tc tal ac22Ecacos30 c0a240 d0aE cos td t al ad22Edacos30 d0a240 c0 bE cos tc tbl bc22Ecbcos30 c0b240 d0 bE cos td t bl bd22Edbcos30 d0b2419.310 66900020309.16m690000.443620.3160

20、210 624(64.90103.8519.310 66900025)虚数690000.505720.3160210 62419.310 6690005108.23m690000.545520.3160210 624( 64.90103.8519.310 6690005)虚数690000.505720.4436210 624 19.3 10 669000 (15)虚数690000.545520.4436210 624l cdE0 d0 cE costd tc24(103.8564.90 19.310 66900020)226900020.31602106164.82mdc30.5057cos0

21、d0 c将结论列于下面表五可能的控制条件a（最低气温）b(最大风速 )c(年均气温 )d（最厚覆冰）lab309.16mlbc虚数l cd164.82m临界档距（ m）lac虚数bd虚数llad108.23m由上表五可得出如下结论：当代表档距 l<164.82m 时年均气温是控制条件； 当代表档距 l>164.82m 时最厚覆冰是控制条件。六、判定最大弧垂此处最大弧垂是指架空线在无风气象条件下垂直平面内档距中央弧垂的最大值。出现最大弧垂的气象条件是最高气温或覆冰无风，在此设计中采用临界温度法判定最大弧垂。1. 临界温度法在某一温度下，架空线在自重比载作用下产生的弧垂与覆冰无风时的弧

22、垂相等，则此温度称为临界温度。设覆冰无风为第一状态：气温为t b ，比载为3 ，架空线水平应力为b临界温度为为第二状态：温度为t j ，比载1 。水平应力为j则可根据状态方程式解得临界温度计算式为t jtb11bE32.判定（1）当代表档距 l<164.82m时，年均气温为控制条件第一状态：年均气温，温度t115 C ，比载1 32.82-310 （ MP a / m），水平应力164.90MPa第二状态：覆冰无风，温度 t 25C，比载 2-32 待求55.93 10 （ MP a / m），水平应力由状态方程式223223E 2lcosE 1lcosE cost2 t10 220 1

23、224022401可求得覆冰无风条件下的应力2取代表档距l=100m, 将各数据代入上式得32284.18289934.74采用试凑法可得2 94.3MPa临界温度 t j t b 11b5 1 32.82103E55.9310394.324.3 C319.310 669000最高气温 t max40 C, 而临界温度 t j24.3 Ct j t max 所以最大弧垂发生在最高气温条件下。（2）（2）当代表档距 l>164.82m 时，最厚覆冰为控制条件t15C，比载1 56.65-3第一状态：最厚覆冰，温度10 （ MP a / m），水平应力1103.85 MPa第二状态：覆冰无风

24、，温度 t 25C，比载 2-32 待求55.93 10 （ MP a / m），水平应力由状态方程式 1E22l 2cos3E 12 l 2cos3E cost2 t10 2242012022401可求得覆冰无风条件下的应力2取代表档距 l=200m, 将各数据代入上式得369.632359738.9622采用试凑法可得2 103.33MPa临界温度 t j t b 11b32.8210E5 110355.933103.33C319.310 627.169000最高气温 t max40 C, 而临界温度 t j27.1 Ct j t max 所以最大弧垂发生在最高气温条件下。综上所述，在整个

25、档距范围内最大弧垂都发生在最高气温条件下。七、计算各气象条件下的应力和弧垂1. 各已知条件及参数如下表六所示已知条件控制区间参数t m ( C )b m ( mm)vm (m / s)m ( 10 3 MPa / m)m ( MPa )年均气温最厚覆冰0164.82164.82 15-5010010.6732 .8256.6564.90103.852.待求条件的已知参数如下表七所示待求条件最 高最 低年 均事 故外 过外 过内 过安 装覆 冰覆 冰覆 冰最 大最 大气温气温气温气象有风无风电压气象无风有 风有 风风 速风 速参数（ 强（ 风（ 强（ 风度）偏）度）偏）t m ( C )40-1

265-5-5-51010b m (mm)0000000010101000v m (m / s)000010.67016.0110.67010.6710.6732.0132.01m ( 10 3 MPa / m)32.8232.8232.8232.8233.1732.8233.8033.1755.9356.6556.6546.0742.053. 利用状态方程式求得各条件下的应力与弧垂，列于下表八中。由架空输电线路设计孟遂民版中表 5 8 规定，导线的应力曲线应当计算表七中的十三中气象条件，而弧垂曲线只需计算最高气温，覆冰无风，外过无风三种气象条件。（1）应力计算在此取档距

27、范围为50800m，间隔为50m以档距 400m 为例计算最高气温下的应力和弧垂：档距 l=400m 时，控制条件为最厚覆冰。则可以最厚覆冰为第一状态，最高气温为第二状态第状态： 温度 t15C，比载第状态：温度 t 240 C ，比载56.65-3103.85MPa110 （ MP a / m），水平应力 132.82- 32待求210 （ MP a / m），水平应力由状态方程式代入数据化简得0E 22 l 2cos 30 1E 12l2 cos 3E cos t 2 t 122242240201392.962495490.10422可采用迭代法求解此方程令 A=92.96B=495490

28、.104B495490.104050则上式变换为取22A2 92.9621495490.10458.872495490.10425092.96258.8757.1392.963495490.1044495490.104257.1357.46257.4657.3992.9692.965495490.10457.416495490.104257.3992.96257.4157.4092.96所以可取2 57.40MPal 232.8210 34002最高气温下相应的弧垂mfv8857.4011.440计算出各档距与各种气象条件下的应力，并计算出弧垂，列于下表八、安装曲线计算1.架线施工时，常以观测

29、弧垂方式确保线路符合设计要求，因此事先将各种施工气温（无冰无风）下的弧垂绘制成相应的曲线，以备施工时查用。安装曲线以档距为横坐标，弧垂为纵坐标一般从最高施工气温至最低施工气温每隔5 度绘制一条曲线。 为了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档距弧垂，即11002f1008 0观测档距 l 的弧垂可由下式换算ff1002l100此设计中档距范围取50800m，间隔 50m，温度介于最高气温至最低气温之间，取 -1040 C ,间隔 5 C 。各弧垂计算结果如下表九所示。2.架空线并不是完全弹性体，初次受张力作用后不仅产生弹性伸长，还会产生永久的塑蠕伸长。 在线路运行初期最为明显，故在线路工程上称为架空线的初伸长。架空线的初伸长使档内线长增加， 弧垂增大， 使架空线对地或跨越物的安全距离减小而造成事故。所以线路设计时必须考虑架空线初伸长的影响。此处采用恒定降温法补偿架空线的初伸长。设架空线单位长度塑性伸长量为J ,则架空线的应力状态方程式为E J2 l 2cos 3E2 l 2cos3E cost JtE JcosJ2420242J0式中 E cost J tE JcosE cost J tJ /E cost J tt说明增大架线应力相当于将架线时的气温降