毕业论文-220kV架空送电线路设计

PAGEIVPAGEIII题目220kV******架空送电线路设计摘要根据**省电力公司电力系统规划设计，拟在**新建一条220kV架空送电线路向****变电站供电。本设计按照工程设计要求、以及标准设计流程，并根据电压等级、导地线型号、气象条件、地形情况，完成如下设计内容：计算导地线应力弧垂，绘制成图；选择直线塔和转角塔，确定杆塔呼称高、金具和绝缘子型号数量；制作弧垂模板，在平断面图上反复排杆定位，选择最佳方案；校验杆塔荷载和基础稳定；最后进行了导、地线的防振设计。设计成果包括说明书、计算书各一份，均详细记录了本设计的计算公式、推理过程、列出了详细的设计内容、注意事项等，并在附录中给出了相关设计图纸。关键词220kV线路，应力弧垂计算，排杆定位AbstractAccordingtothesystemlayoutof****ElectricPowerCompany,thereisa220kVoverheadpowertransmissionlinetobebuiltfrom****Substationto****Substation.Besidesengineeringdesignrequestandthestandarddesignprocess,thispapermainlyincludefollowingtaskintermofthevoltagerank,thetypeofconductorandgroundwire,theconditionofweatherandlandform.Firstly,wecalculatethestressofthewires,anddrawoutitschart.Secondly,wechoosethetypeofstraightlinetowerandthecornertower,ulteriorlyconfirmtower'sheight,thetypeandamountofinsulatorsandfittings.Thirdly,werepetitiouslyarrangethetowerpositionontheplanecrosssectionbythetemplateofarcsag.Fourthly,wechecktheloadoftowersandthestabilityoftowerfoundation.Finally,wedesigntheshockproofofconductorandgroundwire.Theachievementsinthispaperincludestheinstructionthebookandtheaccountbook,inwhichtheformulasanditsapplicationaredetailedlyrecorded,inwhichthedesigncontentandpointsforattentionareconcretelylistedalso.Deservedly,thedrawingsintheappendixbelongtothepartoftheachievementsinthispaperalso.KeyWords220kVoverheadtransmissionline,thecalculationofstressandthesagheight,arrangethetowerposition目录第1章绪论……………….……….…11.1概述…………….…….……..………11.2设计现状、意义……………….…….……..………2第2章设计内容说明书………….…….……..………32.1线路路径选择和杆塔定位…………….…….……..………32.2导线、避雷线的应力弧垂计算……….………….…..….……62.3杆塔型式的选择………….……...……142.4送电线路绝缘配合设计……………………172.5塔头尺寸校核………………….……….……212.6杆塔荷载计算…………….……………….…252.7铁塔内力计算…………………302.8杆塔基础设计…………….……………...….…312.9防振设计……………….………34第3章设计计算书……………….…363.1导线、避雷线的应力、弧垂计算………………….……….………363.2杆塔型式的选择…………………….…..…………483.3绝缘子选择……………...…………483.4金具的选择………….….……..….493.5杆塔定位……….….………………503.6塔头尺寸校核……………………523.7杆塔荷载计算………………….….………………563.8铁塔内力计算………….……….…633.9杆塔基础设计…………….…….………………653.10防振设计…………66第4章结论………………….………71谢辞…………….…...….…….………72参考文献………….…...….……………72附录附录1应用VisualBasic计算应力弧垂的程序代码…….…………73A1.1应用状态方程式计算应力弧垂的VB程序代码………………73A1.2计算避雷线15℃无风无冰时应力弧垂的VB程序代码………7附录2应力弧垂曲线图….……..…………….………….……………75A2.1导线应力弧垂曲线…….………………...……75A2.2避雷线应力弧垂曲线….……..…….………76附录3杆塔塔型图…………….……..………………77A3.1直线型杆塔（酒杯型铁塔）…………………77A3.2耐张型杆塔（干字型铁塔）……………………78附录4绝缘子金具连接图…………….……..…………….…………79A4.1直线杆金具连接图……………79A4.2耐张杆金具连接图……………79220kV******架空送电线路设计PAGE-80-PAGE-79-第1章绪论1.1概述毕业设计和毕业论文是专升本学生培养方案中的重要环节。学生通过毕业论文，综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题，在作毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。对于现在在工作中碰到的实际问题可以在做毕业设计时得到证实与解决，对我们提高业务水平有很大的帮助。随着我国经济的迅速发展，电力事业作为经济发展的重要基础也随之蓬勃发展，各电压等级的输送电线路不断兴建与竣工。尤其是我国能源分布极不均匀的实际情况，输电线路的设计必然对我国送电线路工程的建设，对我国的经济建设发挥更加重要的作用。作为一名工作以后加入再教育行列的学生，更明白对这三年以来所学的知识进行一次彻底的消化和整理并完成毕业设计的重要性。因此在本次毕业设计中我努力做到以下几点：第一，应注重内容的完整性、条理性，在叙述部分应简明扼要，突出线路设计的重点，本设计中提供了线路工程的总框架和设计思路，详细罗列设计所用的公式和各种参数及图表；第二，应注意工程实践与书本知识相结合，贴近工程实践，此次设计的原题来自于电力设计院的实际设计项目；第三，密切关注最新的设计知识，设计中的所有数据应与我国现行的各有关规范、规程等技术标准为依据；第四，应加强现代化设计手段的应用，在计算导线，避雷线应力弧垂计算中，采用了程序设计，并在绘制曲线图以及画出线路金具时用到专业软件进行制图工作，保证了其工程准确性。本设计共分五章内容，第一章介绍了线路路径的选择和杆塔定位，第二章介绍了杆塔型式的选择，第三章为架空线，避雷线的应力和弧垂计算，第四章介绍了杆塔荷载的计算及头部尺寸的校验，第五章介绍了杆塔荷载的计算，第六章基础计算，及最后一章介绍了的防振设计。在本设计的完成过程中，得到了电气工程学院领导的关心和教研组教师的大力支持，特别是此次毕业设计的指导老师**老师及班主任***老师的大力帮助，以及各位同事的帮助，在此表示衷心的感谢。由于自身水平的局限，难免有不足之处，恳请老师批评指正。1.2设计现状、意义输电线路设计是一门实践性很强的专业，而此次“220kV******架空送电线路设计”正是来源于电力设计院实际设计项目，因而本次毕业设计是贴近工程实际，有一定的工程准确性的。******位于****山区，整个区域地形复杂。对于初学线路设计的人员的知识疏理和运用，既是一次检阅，也是一次挑战性锻炼，通过该线路设计，我感到自己的理论和实践水平都得到了很大的提高。由于***位于**西部山区，以前交通不畅，工业不发达，经济水平处于落后状态，电力供应更是一度处于自供区。近年来随着交通网逐步完善，**经济水平快速发展，外来资金到**实业投资，电力负荷持续快速增长。目前**本地区有35kV公用变电站**座，110kV公用变电站**座，无220kV及以上变电站，现有电网已不能满足要求，供电形势非常严峻。本次220kV线路设计从广义上来说，是220kV****变的一部分，该变电所投运可以有效缓解当前城西用电紧张状态，为城乡和社会经济打下良好的发展基础。从技术上来说，因为****地区是第一次建设该等级的送电线路，可以作为今后电力建设的基础，加以借鉴。第2章设计说明书2.1线路路径的选择和杆塔定位2.1.1线路路径的选择即为在明确了线路的起仡后，在起仡点之间选出一条符合国家建设方针政策，在技术和经济上合理的最佳走线方案。（1）选择输电线路的路径，应认真作好调查研究，少占农田，综合考虑运行、施工、交通运输条件和路径长度等因素，与有关单位或部门协商，本着统筹兼顾，全面安排的原则进行方案选择和比较，做到技术方案和比较，做到技术经济合理，安全适用；（2）选择路径应尽量避开重冰区，地质不良地带，原始森林区以及严重影响安全运行的其他地区，并应考虑对临近设施如电台、飞机场、弱电线路等的相互影响；（3）发电厂或变电所的进出线走廊，应根据厂、所的总体布置图统一规划，进出线宜采用双回路或多回路共杆塔；（4）耐张段的长度，一般采用3~5km。对于超高压输电线路和运行、施工条件许可时，可适当延长。高差或档距相差非常悬殊的山区和重冰区，应适当缩短（5）有大跨越的输电线路，其路径方案应结合大跨越的情况，通过综合技术经济比较确定。跨越点应避开河道不稳定、河岸受冲刷、地质不良、地震断裂、崩塌滑坡、海潮或山洪冲击、土地容易流失及其他影响安全运行的地带，否则应采取可靠措施。线路路径的选择，一般按以下几个步骤进行：图上选线、收集资料和签定协议、初勘、线路路径方案的比较、野外选线。由文献[3]可知。2.1.2定位即在已经选好的线路路径上，测绘出平断面并配置杆塔的位置。杆塔定位时要尽量少占耕地良田、避开水文、地质条件不良的地段，需考虑施工的方便性。档距配置时要最大限度的利用杆塔强度，相邻档档距大小不宜相差太大，以免增大不平衡张力，另外应尽量避免出现孤立档。杆塔选用尽可能地选用最经济的杆塔型式和高度，尽量避免特殊设计杆塔。2.1.2.1在已经选好的线路上进行定线，断面测绘，在纵面图上配置称为定位，是设计工作中一项重要的工作。（1）应贯彻以农业为基础的方针，做到少占耕地和良田；（2）杆塔位置应尽量避开水洼、泥塘、冲沟、断层等水文地质条件不良的地带；（3）当在陡坡布置杆位时，应注意基础可能受到雨水冲刷的情况，并采取适当措施，如挖排水沟，砌护坡等，并且要避开滑坡地带；（4）非直线型杆塔应位于地势比较平坦，便于施工紧线和维护、检修的地方。2.1.2.2（1）应首先查阅《线路工程定位手册》。内容包括线路的基本情况及送、受电端的情况；导线、避雷线型号及力学特性曲线；悬垂绝缘子串情况；防振措施的安装规定；全线换位情况；不同气象区分断；接地装置选配情况；杆塔及基础使用条件一览表；各型杆塔使用原则；导线对地及对各种交叉物的距离及交叉跨越方式的要求；耐长段长度规定；线路平衡面图；定位使用的模板K值曲线图；摇摆角等各种校验曲线及图表；对地裕度及有关交叉跨越特殊校验条件的规定；线路边导线与建筑物之间距离的有关规定；基础型式的选用原则等。（2）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。（3）杆塔定位高度杆塔的高度主要是根据导线对地面的允许距离决定的最大弧垂曲线模板。直线杆塔：H=E-d---h（2.1）非直线杆塔：H=E-d--h（2.2）式中H——杆塔的定位高度，m；E——杆塔的呼称高，m；d——对地安全距离，m；——绝缘子串的长度，m；——定位裕度,定位裕度的取值为档距在700m以下取1.0mh——杆塔施工基面，m。此设计中的导线与地面的最小距离d查下表：表2.1导线与地面的最小距离d(m)线路经过地区线路电压（kV）35~110154~220330500±500居民区7.07.58.51416非居民区6.06.57.511(水平排列)10.5(三角排列)12.5交通困难地区5.05.56.58.52.1.2.3（1）制作定位弧垂模板根据弧垂计算公式f=kl2，式中k=g/，可见当g，值一定时，其弧垂形状相同。因此可按不同的K值，以档距l为横坐标，以弧垂f为纵坐标，以档距中央为坐标原点刻制出一组弧垂曲线。通用弧垂曲线K值一般在4×10-5~15×10-5（1/m）之间，每隔0.25×10-5作一条曲线，每块模板上可作2～4条曲线。（2）用弧垂模板排杆定位步骤如下：①根据杆塔的呼称高E，确定杆塔的定位高度H。杆塔的呼称高是指杆塔的最下层导线绝缘字串悬挂点到地面的垂直距离。杆塔的定位高度H=E-d(对地安全距离)-（绝缘子串的长度）-（定位裕度）-h(杆塔施工基面)。非直线杆塔的定位高度H=E-d--h；②杆塔定位时，在断面图上用弧垂模板绘制弧垂曲线是按定位高度进行的。只要该线不与地面相交，则满足对地距离的要求。根据允许的最大弧垂,估算代表档距，最大弧垂，同时可得计算档距为（2.3）可近似地取代表档距=（0.8~0.9），对平原地区取0.9。根据假定的，初步排定杆位，由假定的查应力曲线得出最大弧垂时的应力，算出对应的K值，用该K值对应的模板在平断面图上排杆位；③排杆校验和调整。当排出了一个耐张段的杆位后，计算其实际代表档距及其对应的与值接近或相等，其误差在（-0.05~0.2）×10-5之内，说明所排杆位合适，可接下去排下一个耐张杆位。2.1.2.4共16根直线杆(Z～Z)、5根耐张杆(～)，杆塔定位结果列表如下：表2.2杆塔定位结果(m)塔号J1Z1Z2Z3J2Z4Z5Z6Z7J3Z8Z9Z10Z11J4Z12Z13Z14Z15Z16J5呼称高度29.529.732.726.720.523.723.729.723.720.529.723.732.726.720.523.723.723.723.723.726.5塔全高度3933.436.430.43027.427.433.427.43033.427.436.430.43027.427.427.427.427.436档距253，278，321，187，272，372，401，269，245，417，221，443，403，227，382，318，313，337，366，397耐张段长1039155917112113代表档距272.25330.47380.25356.432.2导线、避雷线的应力弧垂计算2.2.1架空线的应力弧垂计算2.2.1.1（1）确定工程所采用的气象条件；（2）确定导线的计算参数；（3）确定架空线的应力值；（4）计算导线在各种气象条件下的比载；（5）判定有效临界档距；（6）判定最大弧垂出现的气象情况；（7）各种气象情况下导线应力和弧垂值的计算。2.2.1.2所谓设计用气象条件，是指那些与线路的电气强度和机械强度有关的气象参数：风速、覆冰温度和温度，称为设计用气象条件三要素。在线路设计过程中，必须对沿线的气象情况进行全面的了解，详细搜集有关气象资料，设计过程中应搜集的所需气象资料及主要用途见表2.3。表2.3气象资料及用途表搜集内容用途最高气温计算电线最大弧垂，使电线对地面及其他物体保持一定的安全距离最低气温电线可能产生最大应力，检验绝缘子串上扬或电线上拔及防振计算等年平均气温防振设计，一般用平均气温时电线的应力作为计算控制条件历年最低气温月的平均气温计算电线或杆塔安装、检修时的初始条件最大风速及最大风速月的平均气温风荷载是考虑杆塔和电线强度的基本条件地区最多风向及其出现频率用于电线的防振、防腐及绝缘防污设计电线覆冰温度杆塔及电线强度设计依据，验算不均匀覆冰时电线纵向不平衡张力及垂直布置的导线接近距离雷电日数（或小时数）防雷计算用雨天、雪天、雾凇天的持续小时数计算电晕损失时的基本数据土壤冻结深度用于杆塔基础设计常年洪水位及最高航行水位气温确定跨越杆塔高度及验算交叉跨越距离最高气温月的日最高气温平均值用于计算导线发热升温（1）设计用气象条件的组合风速、覆冰厚度和大气温度是架空线路设计中要考虑的主要因素，它们的取值方法称为气象条件的组合。气象条件的组合，除了应合理反映自然规律的变化外，还要考虑技术经济上的合理性及设计计算上的方便性。1）线路正常运行情况下的气象条件组合①设计最大风速，无冰和相应的大气温度；②覆冰，相应风速，气温-5℃；③最低气温，无冰，无风；④最高气温，无冰，无风。2）线路安装和检修情况下的气象条件组合因为通常在六级以上大风时不能进行施工安装工作，故其组合是风速10m/s，最低气温月的平均气温，无冰。3）外过电压时的气象条件组合①情况一、当设计塔头尺寸，计算导线风偏对凸出物的距离时，其组合为：外过电压温度15℃，相应风速；②情况二、用于验算档距中央、导线与避雷线间的距离，需满足S≥0.012l+1的要求，其组合为：外过电压温度15℃，无风。其中，S为导线与避雷线间距离，m；l为档距，m。4）线路断线事故情况下的气象条件组合①一般地区，无风，无冰，历年最低气温月的日最低气温平均值；②重冰区（覆冰厚度20mm以上），无风，有冰，气温-5℃。5）线路耐振计算用的气象条件组合由于线路微风振动一年四季中经常发生，故控制其平均运行应力的组合气象条件为：年平均气温，无风，无冰。6）内过电压的气象条件组合内过电压即操作过电压，其计算组合为：年平均气温，无冰，0.5倍最大风速不低于15m/s。（2）典型气象区典型气象区作为一种计算气象条件，简化了一个地区的设计工作，便于开展标准化工作。根据我国各地区气象条件的情况，以影响输电线路设计最大的三个因素：风速、温度、覆冰厚度作为整理条件，进行了归纳合并，形成了我国九个典型气象区，本设计中典型气象区为Ⅱ区，具体的参数见表2.4。表2.4Ⅱ气象区气象条件参数代表情况温度(℃)风速(m/s)冰厚(mm)最高气温4000最低气温-1000最大风速10300覆冰有风-5105安装(无风)0100年平均气温1500外过电压(无风)1500外过电压(有风)15100内过电压15150安装(有风)01002.2.1.3（1）架空线的物理特性本设计中给出的导线型号为LGJ—210/35，其详细参数如下表2.5所示：表2.5导线参数名称数据规格LGJ—210/35截面积（mm2）246.09直径（mm）20.38温度膨胀系数α×（1/）18.8弹性模数E(kg/mm2)8000单位长度重量（kg/km）853.9计算拉断力（kN）74250（2）架空线的最大使用应力和年平均运行应力1）架空线的最大使用应力架空线的最大使用应力又称许用应力，是指架空线弧垂最低点所允许使用的最大应力，由文献[2]可知，应按下式计算为：（2.4）式中——架空线的最大使用应力，N/mm2；——架空线的瞬时破坏应力，N/mm2；K——导线、避雷线的安全系数，设计规程中规定K≥2.5。2）架空线的年平均运行应力在线路设计中，为了保证架空线路长期运行的安全可靠性，除了满足在任何气象条件下，架空线的最低点处的使用应力不能大于许用应力外，还应满足年平均运行应力的要求，防止导线因振动而出现断股和断线。架空线的年平均运行应力一般取瞬时破坏应力的25%，即=25%。这是由于架空线的年平均运行应力的上限一般按加防振措施考虑。2.2.1架空线的比载是指单位长度和单位截面上导线所承受的机械荷载，其常用单位是N/mm2或MPa/m。作用在架空线路上的荷载有架空线的自重、冰重和架空线所承受的风压，为了清楚的表示这些比载，可采用符号gx(b,v)表示，其中x=1~7，表示7种不同的比载，b表示计算比载时的覆冰的厚度，mm；v表示计算风速，m/s。由文献[2]可知。（1）自重比载=×10-3(MPa/m)（2.5）式中G0——架空线单位长度质量，kg/km；A——架空线的截面积，mm2（2）冰层比载g2(b,0)×10-3(MPa/m)（2.6）式中b——冰层厚度，mm；d——导线的计算直径，mm；A——架空线的截面积，mm2。（3）垂直总比载g3(b,0)（2.7）（4）导线无冰时的风压比载×10-3(MPa/m)（2.8）（5）导线覆冰时的风压比载×10-3(MPa/m)（2.9）（6）导线无冰有风时的综合比载(MPa/m)（2.10）（7）导线覆冰有风时的综合比载(MPa/m)（2.11）2.2.1.5应力弧垂曲线图是输电线路设计图纸中的一部分，它反映了某地区各种气象情况下应力、弧垂与代表档距之间的变化关系，计算它们的主要目的是为了提供导线的力学特性，从而能进行线路杆塔设计的进一步的计算。由文献[2]可知。应力弧垂曲线的计算项目应力弧垂曲线计算项目见表2.6。表2.6应力弧垂曲线计算项目计算项目大风覆冰安装事故断线最低气温最高气温大气过电压（有风）大气过电压（无风）操作过电压平均运行应力导线△△△△△△△△△△避雷线△△△△△△△导线△△△避雷线△（2）判定有效临界档距1）临界档距的判定采用逻辑图判定法，方法如下（以四种控制气象条件为例）：①首先计算出各种气象情况下的g/，按其数值大小自右向左排列成A，B，C，D，再计算出各种临界档距；②将所需判定的任意档距l与顶端比较，若l>，则沿右边走线至，若l<，则沿左边走线至。再若l>，则沿右边走线至，若l<，则沿左边走线至。以此类推，直至最后走线至某一气象条件的代表符号（A，B，C，D）为止。该档距l对应的控制气象条件为该符号代表的气象条件；③若临界档距为虚数，如两个控制条件的g/不相等，则全部档距由g/大者控制；若两种情况的g/相等，则全部档距由+较小者控制；若临界档距为∞，则全部档距均由+较小者控制；若临界档距为不定值，则两种气象条件同时控制。由文献[8]可知。一般情况下，可能成为控制条件的有最低气温、最大风速、覆冰和年均气温，存在六个临界档距，但真正起到作用的有效临界档距最多不超过三个。设计时，需要先判别处有效临界档距，从而得到实际档距的控制气象条件。因为<，所以所以无须考虑最大风速，控制气象条件为年均气温、覆冰、最低气温，将这三个气象条件的数据填入下表2.7。表2.7气象参数项目年平均气温覆冰最低气温最大许用应力[]75.43120.69120.69比载×10-334.0098.8034.00气温10-5-20g／[]×10-44.518.192.82顺序编号BAC2）计算出各种临界档距按上述方法可判定0﹤l﹤123.14l﹥123.14m3）应力、弧垂的计算确定了各控制气象条件及其对应的控制档距范围以后，由应力状态方程求出导线应力，由公式=求出与之对应的弧垂。在此，应力、弧垂的计算可以利用编写的VB通用程序实现（程序代码见附录2，A2.1）式中——线性膨胀系数，1/℃；E——弹性模量，；l——导线档距，m；、——两种气象条件下导线所受应力，Mpa。2.2.22.2.2避雷线可为一般避雷线、绝缘避雷线、屏蔽避雷线和复合光纤避雷线四种，本设计中采用一般避雷线。一般避雷线主要使用镀锌钢绞线，其型号视所保护的导线型号而定，如下表1.8所示：表2.8导线、避雷线型号匹配导线型号LGJ－35～LGJ－70LGJ－95～LGJ－185LGJ－240～LGJ－300LGJ－300以上避雷线型号GJ－25GJ－35GJ－50GJ－70由上表可得导线型号为LGJ－210/35时选用的避雷线型号为GJ－50。安全系数为3.5。避雷线GJ－50的物理参数如下表所示：表2.9避雷线的物理参数名称数据规格GJ—50截面积(mm2)49.46直径(mm)9.0温度膨胀系数α×(1/)11.5弹性模量E(KN/mm)200.9单位长度重量(Kg/km)423.7瞬时破坏应力(Mpa)12002.2.2避雷线比载的计算方法同导线比载的计算方法，在此不再重复。（注意：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）避雷线的各种比载计算结果见说明书。2.2.2避雷线的应力计算与导线的应力计算原理大致相同，避雷线视先根据防雷要求——在大气过电压气象条件（+15℃，无风，无冰）时，导线与避雷线在档距中央应保持（0.012l+1）m的间距，此处l为档距。计算处此时的应力，然后将此应力作为已知条件，求得其他各气象条件的应力。根据防雷要求，避雷线在15℃，无风，无冰时的应力为（2.12）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；、——导线、避雷线在在15℃，无风，无冰时的应力，N/mm2；——档距，m。将为最大值的档距定义为控制档距，当S=0时=166.7(h-1)（2.13）算得=750.15m绘制避雷线应力弧垂曲线时，取0～600m，而<，故取=600代入式中，求出。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弧垂值（在此可以利用编写的VB程序代替手工计算，此VB程序的代码见附录2，A2.2），并画出应力弧垂曲线。2.2.3绘制导线、避雷线的应力弧垂曲线见附录2。2.3杆塔形式选择2.3.1输电线路杆塔型式的确定，应根据国家经济建设发展水平，不断总结杆塔设计、运行和施工经验、择优选用技术先进、经济合理、安全适用的杆塔型式。线路杆塔型式是多种多样的，一条线路到底选用何种杆塔外型结构，主要取决于线路的电压等级、线路的回路数，线路经过地区的气象条件，以及地形地质情况等。进行一条线路的设计，必须结合工程的特点，确定出杆塔所采用的型式。杆塔按照在线路的用途分为六类：直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、换位杆塔、终端杆塔、跨越杆塔。一条线路的线路路径上分成若干个耐张段，每个耐张段两端为耐张杆塔，中间使用直线杆塔。线路转角处要使用转角杆塔，线路在跨越大河流以及较高的被跨越物等处时要设置跨越杆塔。在变电所、发电厂的线路进出口要使用终端杆塔。2.3.1、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。杆塔的总高度与档距、地理条件、电压等级、气候及电气等因素有关，杆塔的总高度等于呼称高度加上导线间的垂直距离和避雷线支架的高度，对于混凝土电杆还要加上埋地深度h。杆塔下横担的下边缘划线到地面的垂直高度H称为杆塔的呼称高度，杆塔的呼称高度是杆塔的基本高度，它对杆塔的安全性、经济性好坏起着重要作用。（2.14）式中——绝缘子串的长度（包括金具长度），m；——导线的最大弧垂，m；——导线到地面、水面及被跨越物的安全距离，m；——预留裕度，m。2、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。3、在同一线路上，尽量减少杆塔形式，做到形式统一。4、为充分利用地形，排位时高、矮塔应尽量配合使用量配合使用。5、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。6、根据工程具体情况进行校验，由文献[1]可知。（1）从杆塔采用的材料来比较1）使用钢筋混凝土电杆的优点：①杆塔结构型式简单，设计、施工、制造都比较简单；②节省钢材和投资，特别是预应力电杆；③运行维护少，除横担等部分铁附件外，一般不要采取防腐措施；④目前可以大量生产，生产工艺比较简单。2）使用钢筋混凝土电杆的缺点：①重量大，施工组立和运输工作量大，且容易出现裂缝。在丘陵、山区和稻田运输不便，对基础下压大；②耐张转角杆一般要有拉线，在居民拥挤的地带及山区不能使用；③承载力有限，在超高压线路上很少使用。（2）从单杆和双杆来比较1）使用单杆的优点：①单杆结构简单，便于加工和施工；②在采用小型号导线的线路上，能节约材料和投资；③线间距离小，减少线路所占的走廊。2）使用单杆的缺点：①采用单根避雷线，故防雷性能较差；②导线呈上字形或三角排列，会引起荷载在杆身上的不平衡；③给带电检修带来不方便；④在重冰区，难以保证有足够的垂直线间距离和水平偏移。（3）从有无拉线角度来比较1）有拉线杆塔的优点：①承受的弯矩较小，节约材料和投资；②杆塔基础无倾覆作用力，拉线基础只承受拉力，杆塔基础只承受下压力。2）有拉线杆塔的缺点：①拉线占地面积大，而且影响农业机械化耕种；②线间距离较大；③增加运行、检修人员对拉线的维护、更换和调整拉线的工作量。（4）从导线排列方式来比较1）单回路杆塔导线水平排列比三角形排列有以下优点：①导线水平排列，在杆塔两侧的导线垂直荷载平衡，因此塔身的弯曲变形不明显；②导线水平排列，在导线不均匀覆冰或脱冰时，不易发生碰线闪络事故，适用于重冰区线路；③导线水平排列，一般采用双避雷线，因此有较好的防雷性能，适用于多雷地区；④导线水平排列，带电检修方便，运行维护二工作量少。2）单回路杆塔导线水平排列比三角形排列有以下缺点：①线路所占走廊宽；②小截面导线线路，采用双杆比单杆用的钢材、水泥等材料多，投资大。2.3.3杆塔形式的选择主要取决于电压等级、线路回数、地形以及使用条件。直线杆的杆型用于线路的直线段上，采用针式绝缘子、悬式绝缘子或棒式绝缘子支撑导线，承受线路正常运行时的水平荷载和垂直荷载；也要求它具有一定的顺线路方向的强度，以支撑断线或其他情况下的纵向张力。直线杆塔在线路上用量最多，在平坦地区可占到全线杆塔总数的80%左右。承力杆是指耐张杆、转角杆、终端杆。耐张杆可兼有小于5°小转角。转角杆塔分为小转角杆（30°以下）、中转角杆（30°~60°）和大转角杆（60°~90°）。承力杆所承受的荷载较大，一般采用带拉线钢筋混凝土电杆和铁塔。220kV临仙线架空线路为单回路送电，其导线型号为LGJ—210/35，避雷线为GJ—50，通过我国典型Ⅱ级气象区。综上所述，从经济角度考虑，优先选用铁塔。由于电压等级为220kV，电压等级较高，而且导线型号为LGJ-210/35，避雷线型号GJ-50，所以对杆塔的强度要求高，同时为了以后的发展需要，所以直线杆选择酒杯型铁塔，其呼称高为23.7m，耐张杆、转角杆采用干字型铁塔，其呼称高为20.5m2.4送电线路的绝缘配合设计2.4.1送电线路的绝缘配合设计具体内容有：由文献[7]可知。（1）按正常运行电压、内过电压、外过电压确定绝缘子型号和片数以及导线对杆塔的空气间隙距离；（2）按内过电压、外过电压的要求确定导线对地及对各被跨越物的最小允许间隙距离；超高压线路还应满足地面静电场影响所需对地最小间隙距离的要求；（3）按外过电压的要求确定挡距中央导线与避雷线间的空气间隙距离；（4）按正常运行电压及导线振荡情况确定不同相导线间的最小距离。2.4.22.4.2地区污秽等级主要根据地区的污湿特征、运行经验以及外绝缘表面污秽物的等值附盐密度三个因数综合确定。我国污秽等级分为5级，见表2.10。表2.10高压架空线路污秽分级标准污秽等级污秽条件泄漏比距污秽特征盐密中性电直接接地中性电不直接接地0大气清洁地区及离海岸50km0~0.03(强电解质)0~0.06(弱电解质)1.61.91大气轻度污染地区或中度污染地区0.03~0.101.6~2.01.9~2.42大气中度污染地区0.05~0.12.0~2.52.4~3.03大气严重污染地区0.1~0.252.5~3.23.0~3.84大气特别严重污染地区>0.253.2~3.83.8~4.5架空送电线路的导线是利用绝缘子和金具连接固定在杆塔上的，用于线路上的绝缘子不仅要承受工作电压的作用，还要受到过电压的作用，受到机械力的作用以及气温变化和周围环境的影响，所以绝缘子应具有足够的抵御能力。因此确定绝缘子串的型号，应按线路的运行电压、绝缘子的允许机电荷载和拟承受的外荷载，考虑一定的安全系数来选择。本设计中电力系统的运行电压为220kV，导线型号LGJ-210/35，地区污秽等级为Ⅱ级，所以选择XP-7型绝缘子，具体参数见下表2.11所示：表2.11XP-7绝缘子电气性能产品型号盘经mm高度mm泄漏距离mm工频电压有效值kv50﹪闪络电压幅值kv抗张负荷(×9.8)重量kg干闪湿闪击穿例行一小时机电机电破坏XP-725514630075451101203500520070004.62.4.2（1）悬垂绝缘子串绝缘子片数的选择按工频电压泄漏比距要求选择绝缘子片数。其计算公式为：（1.15）式中n——每串绝缘子所需片数；UN——线路额定线电压，kv；——不同污秽条件下所需泄漏比距；L0——每片绝缘子几何泄漏距离，按产品目录选取；Kx——绝缘子泄漏距离的有效系数。（2）耐张塔绝缘子片数的选择由于直线杆塔的绝缘子串是垂直于地面按装的，绝缘子内不易积尘和进水，而耐张杆塔的绝缘子串几乎与地面是水平安装的，绝缘子内既易积尘又易进水，使得绝缘子串表面的绝缘水平下降。还有耐张杆塔上的绝缘子串承受的机电荷载比直线杆塔的大得多，其绝缘子损坏的可能性大，所以耐张杆塔绝缘子串要比直线杆塔的悬垂绝缘子串多一片。2.4.2.3（1）悬垂绝缘子。悬垂绝缘子串联数由以下两个条件计算。其中：1）按导线最大综合比载计算为（2.16）式中N——悬垂绝缘子串联数；T——悬式绝缘子1h机电荷载，N；K1——悬式绝缘子在运行情况下的机械强度安全系数，K1=2.0；——作用在绝缘子串上的综合荷载，=（导线覆冰综合比载）+（绝缘子串覆冰综合比载）另注：=gAA——导线截面积，mm；——直线档距最大值(的值先估计为300m)2）按导线断线条件计算为（2.17）式中T——悬式绝缘子1h机电荷载，N；K2——悬式绝缘子在断线情况下的机械强度安全系数，K2=1.3；TD——导线的断线张力，N。（2）耐张绝缘子。它应承受导线的全部张力，因其联数计算公式为：（2.18）式中T——悬式绝缘子1h机电荷载，N；K1——悬式绝缘子在运行情况下的机械强度安全系数，K1=2.0；Tm——导线的最大使用张力，N。2.4.32.4.3.1金具是将杆塔、导线、避雷线、绝缘子联结起来所用的金属零件。金具可分为：悬垂线夹、耐张线夹、联结金具、保护金具和拉线金具等。由文献[8]可知。绝缘子串的主要特性及绝缘子串的组装：在此设计中,导线,避雷线绝缘子串金具由<<线路金具手册>>查得如下表所示。1）直线杆绝缘子串组装材料如下表所示：表2.12悬垂绝缘子串组装材料件号金具名称型号数量每个质量（kg）总共质量(kg)主要尺寸H(mm)总质量(kg)1挂板Z-1211.31.380184.12U型挂环U-1211.01.0803联板L-124014.74.7704挂板Z-720.60.8605球头挂环QP-720.30.6506悬式绝缘子XP-718×24.6128.8146×187碗头挂板WS-721.02.0708联板LS-125518.78.7659挂板ZS-720.61.26010悬垂线夹XGU-61325.811.614311预胶丝FYH-300/5022.34.62）耐张杆绝缘子串：表2.13耐张绝缘子串组装材料表件号名称型号数量每个质量kg共计质量kg主要尺寸H(mm)总质量kg1U型挂环U-1231.03.080107.62挂环PH-1210.90.91203联板L-124024.79.4704挂板Z-720.61.2605绝缘子XP-7194.6138146×196球头挂环QP-720.30.6507碗头挂板WS-721.02.0708耐张线夹NY-300/5013.13.1560(L1)3）避雷线绝缘子串：表2.14避雷线组装材料表金具名称型号每组数量每个质量kg共计质量kg主要尺寸H(mm)总质量kg悬垂金具U型螺丝U-188010.80.880(L)3.1挂环ZH-710.50.595悬垂线夹XGU-211.81.882耐张金具耐张线夹NX-211.81.8140(L)/r/