架空输电线路课程设计备课讲稿

1、架空输电线路课程设计班级目录一、设计条件 3二、设计要求3三、整理已知条件4四、比载计算5五、计算临界档距，判断控制条件 6六、判定最大弧垂8七、计算各气象条件下的应力和弧垂 9八、安装曲线计算11九、画应力弧垂曲线与安装曲线 14十、感想14一、 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列出各气象条件，装曲线。整理已知条件气象 最Wj 气温最低 气温取大风速（强 度）取大 风速（间 距）覆冰 有风 （强 度）覆冰 有风 （间 距）内过 电压外过 无风外过 有风安装 气

2、象事故 气象年均 气温覆冰 无风气吊40-101010-5-5151515-5-1015-5风 速换算前00303010101501010000换算后0032.0132.0110.6710.6716.01010.6710.67000冰厚0000101000000010作用校验 电气 间距计算 导线 强度计算 强度校验 电气 间距校验 杆塔 强度校验 电气 间距校验子风 偏后 的间 距校验 地线 对档 距中 央导 线的 保护校验 权 子风 偏后 的间 距检验 安装 时条 件检验 杆塔 强度防微 风震 动校验 电气 间距1.气象条件及其作用表2.风速换算由于此处的风速是高度为 10米处的基准风速，

3、而 处的风速，所以应当进行风速高度换算。采用公式110330Kv输电线路应取离地面15米VhV0式中 Vh 一线路设计高度h处的风速，m/s；10V0 标准高度10m处的风速，m/s;一风速高度变化系数；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则相应的z=0.16;=1.0则最大风速时风速换算值为h10 v=1.067X30=32.01m/s26规定，取粗糙度等级为0 . 161510B；.067覆冰有风，外过有风，安装气象时风速换算值为v=1.067 X 10=10.67m/s内过电压时风速换算值为v=1.067 x 15=16.01m/s3.导线参数此处采用LG

4、J-400/50导线，其相应参数如下表二所示7截面积A( mnm)导线直 径 d(mm)弹性系 数E(MPa)温膨 系数计算拉 断力 (N)计算质量(kg/km )抗拉强度 p(MPa)安全 系数k许用应力 0(MPa)年均应 力上限cp(MPa)451.5527.636900019.3 X10人-61234001511259.622.5103.8564.90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4Tj1234001111c则抗拉强度0.95 0.95 259.62 MPa451.55许用应力259.622.5103.85(MPa)年均运行应力上限2

5、59.62cp64.90(MPa)四、比载计算1 .自重比载qg 31511 9.8066533110 1032.82 10 (MPa/m)A451.552 .冰重比载crrc°b(d b) m3 "”。1加化 27.63) “c 3227.728 1027.728 10A451.553 .垂直总比载3 1255.93 10 3(MPa/m)23.11 10 3(MPa/m)4 .无冰风压比载4 c f scd 叫 sin 2 10 3(MPa/m) A(1) 外过电压，安装有风此时风速 v=10.67m/s01.0 f 1.0cfsc1.14 c f(2)内过电压WV2s

6、cd vsinA101.1 27.630.625 10.672451.5510 34.79 10 3(MPa/m)此时风速 v=16.01m/sWV24 c f scdsin 10A(3)最大风速c 1.0 f 0.75 sc 1.120.625 16.012330.75 1.1 27.63 10 3 8.09 10 3(MPa/m)451.55此时风速 v=32.01m/s c 1.0 sc 1.1csc计算强度时f 0.75 4f scd 叫 sin 2 10 3A0.75 1.1 27.630.625 32.012451.5510332.33 10 3(MPa/m)校验电气间距时f 0.

7、61c f scdWvsin 2 10 3 0.61 1.1A一 ” 0.625 32.01227.63 451.55 _3_26.29 10 3(MPa/m)10 3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 （强度）无冰综合 （风偏）覆冰综合 （强度）覆冰综合 （风偏）数(10据3MPa /m )32.8255.9346.0742.0556.6556.655.覆冰风压比载W.,235 c f sc(d 2b) vsin10 (MPa/m)A此时风速 v=10.67m/s c 1.0 sc 1.2 csc计算强度和检验风偏时均可取f 1.06 c f sc(d 2b)Wv

8、sin 2 10 3 1.2 47.630.625 10.67 10 3 9.01 10 3(MPa/m) A451.557 .无冰综合比载22614(1)外过电压，安装有风6,32.822 4.792 10 3 33.17 10 3(MPa/m)(2)内过电压632.822 8.092 10 3 33.80 10 3(MPa/m)(3)最大风速计算强度时 632.822 32.332 10 3 46.07 10 3(MPa/m)校验风偏时 6632.822 26.292 10 3 42.05 10 3(MPa/m)7.覆冰综合比载计算强度和校验风偏时755.932 9.012 10 356.

9、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巳/"最大风速最厚覆冰最低气温年均气温许用应力0 1103.85103.85103.8564.90比载(MPa / m)46.0710 356.6510 332.8210 332.8210 3/0 (1/ m)0.443610 30.545510 30.316010 30.505710 3温度t(c)10-5-1015/0排序bdac

10、2. 23Ej lijcos0j二2j24° j可得临界档距的计算公式为E 2| 2 i ij0 i243 cosE cos t j til1 ij24° j o i Ecos tj ti3 cos1 ab：240 b0 aEcostbta11 Eb22a3 cos0 b0 a所以各临界档距如下:24 19.3 10 6 69000 2069000 0.44362 0.31602 10 6309.16m1 ac0 c 0 a2cE cos tc ta2a3 cos0 a,124(64.90 103.85 19.3 10 6 69000 而 虚数69000 0.50572 0

11、.31602 10 61 ad240 d 0 a2EEcos td ta2a3 cos 0 a2419.3 106 690005226108.23m690000.545520.316021061 bc24E cos tc tb2b3 cos0 b24(64.90 103.85 19.3 10 6 69000 5) 虚数69000 0.50572 0.44362 10 61 bd240 d 0 b2Ecos td tb2b3 cos 0 bL24 19.3 10= 69000 ( 15)虚数1, 69000 0.54552 0.44362 10 62.按等高悬点考虑，计算各临界档距 由状态方程式

12、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）临界档距（m）1ab 309.16mlac虚数lad 108.23mlbc虚数lbd虚数lcd 164.82m一由上表五可得出如下结论:cd240 d0 cEcostd tcEd22c3 cosI0 d0 c将结论列于下面表五24(103.85 64.90 19.3 10 6 69000 20)69000 0.50572 0.31602 10 6164.82 m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

13、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 tb ,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 力，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tjtb1 -3 E2 .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，温度匕 15 C ,比载 132.82 10-3(MPa/m),水平应力164.90MPa第二状态：覆

14、冰无风，温度t25 C ,比载2由状态方程式E2. 232 l cos02240 220 155.93 10-3(MPa/m),水平应力 2待求223E 1 l cos24E cost2 t1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 32284.18 289934.74采用试凑法可得2 94.3MPa临界温度 tj tb 1 ,51 32.82 10 3 943 24.3 Cj3 E55.93 10 3 19.3 10 6 69000最高气温tmax 40 C,而临界温度t j 24.3 C t j tmax所以最大弧垂发生在最高气温条件下。(2)(2)当代表档距

15、l>164.82m时，最厚覆冰为控制条件第一状态：最厚覆冰，温度t15 C ,比载 1 56.65 10-3(MPa/m),水平应力1103.85MPa第二状态：覆冰无风，温度t25C,比载255.93 10-3(MPa/m),水平应力 2待求由状态方程式122l23cos24 o 2 22. 23E 1 l cos240 12E cost2 t1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32269.63 2359738.96采用试凑法可得2 103.33MPa临界温度tj tb 1 5j3 E1 32.82 10 3103.3327 1 C55.93 10

16、3 19.3 10 6 69000最高气温tmax 40 C,而临界温度tj 27.1 C tj tmax所以最大弧垂发生在最高气温条件下。综上所述，在整个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年均气温最厚覆冰区间参数0164.82164.82tm( C)15-5bm(mm)010Vm(m/s)010.673m( 10 MPa/m)32.8256.65m(MPa)64.90103.85.2.待求条件的已知参数如下表七所示寺求条件参数最局气温最低气温年均气温事故气象外过有风外过无风内过电压安装气象覆冰无风覆冰 有风（强

17、度）覆冰 有风 （风偏）最大 风速 （强 度）最大 风速 （风偏）tm( C)40-1015-10151515-5-5-5-51010bm(mm)0000000010101000Vm(m/s)000010.67016.0110.67010.6710.6732.0132.01m( 10 3MPa/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

18、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I状态：温度t15 C，比载3 ,56.65 10 (MPa/m),水平应力 1103.85MPa第n状态：温度t240 C，比载32.82-310 (MPa/m),水平应力2待求由状态方程式E 22l2243cosE 12l 2 cos3240 12E cost2 t1代入数据化简得92.96 22495490.104可采用迭代法求解此方程令 A=92.96B=495

19、490.104则上式变换为2495490.1042 92.9650495490.10450 92.9658.87495490.10457.1358.87 92.963495490.1042； 57.13 92.9657.46495490.10457.3957.46 92.96495490.10457.39 92.9657.41495490.10457.4057.41 92.962 57.40MPa 所以可取 2最高气温下相应的弧垂fvl232.82 10240028 57.4011.44m计算出各档距与各种气象条件下的应力,算出弧垂，列于下表八、安装曲线计算1 .架线施工时，常以观测弧垂方式确

20、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f1001 1002观测档距l的弧垂可由下式换算f100100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 Co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

21、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2. 23E J l cosE 2l 2 cos324 j224E costJt E J cos式中 E cos tJ t E J cosE cos tJ t J /E cos tJt t采用迭代法令 A=66.32B=495490.1042399.73mm ,钢截面积为以档距为400m,温度40 C为例计算应力和百米弧垂第I状态（最厚覆冰）：温度t1比载56.653 ,10 (MPa/ m),水平应力说明增大架线应力相当于将架线时的气温降低t各种导线消除架空线初伸长的降温值如下表架空线类型铝钢截面比m=7.717.91铝钢截面比m=5.056.16铝钢截面比m=4.294.38钢绞线降温值 t （ C）202515201510此处架空线型号为导线型