輸電線路基礎桿塔受力分析特桿塔外形尺寸確定學習教案

1、會計學1輸電線路基礎桿塔受力分析輸電線路基礎桿塔受力分析(fnx)特桿塔特桿塔外形尺寸確定外形尺寸確定第一頁，共34頁。3、導線覆冰不均勻以及覆冰脫落時的跳躍，使導線之間及導線與避雷線之間的垂直距離減小，導線之間必須(bx)保證一定的垂直距離。 4、在正常運行電壓、操作過電壓和雷電過電壓氣象條件下，帶電體(導線)與接地體(桿塔身、腳釘、拉線(l xin)等)之間必須保證一定的空氣間隙距離。 5、考慮帶電檢修時，帶電體與地電位人員或接地體與等電位人員之間要保證(bozhng)規(guī)程規(guī)定的空氣間隙。 6、導線掛點與避雷線掛點的位置關系要滿足避雷線對導線防雷保護的要求。 7、在雷電過電壓氣象條件下，檔

2、距中央導線與避雷線之間的距離應滿足s=0012L+1(m)(s為導線與避雷線在檔距中央斷面處的距離，L為檔距)的要求。 第2頁/共34頁第二頁，共34頁。（二）桿塔（二）桿塔(gnt)(gnt)呼稱高的確定呼稱高的確定 桿塔呼稱高的確定(qudng)主要考慮導線與地面、建筑物、樹木、鐵路、道路、河流、管道、索道、各電壓等級的電力線路的安全距離的要求。 桿塔的呼稱高是指桿塔下橫擔下緣到設計地面(dmin)的豎直距離，用H表示。如右圖所示，確定呼稱高的公式如下 hhfHm(4-2-1) 式中 懸垂絕緣子串長度（m）； fm導線最大弧垂（m）； h發(fā)生最大弧垂時，導線到設計地面的最小距離，見表2-4

3、-1、2-4-2； h施工裕度（m），主要考慮斷面測繪誤差和安裝導線的施工誤差，見表46。 第3頁/共34頁第三頁，共34頁。1、最大弧垂計算(j sun)原則 計算最大弧垂時，應根據(jù)(gnj)最高氣溫情況或覆冰無風情況的計算結果確定。計算最大風偏時，按最大風情況(qngkung)或覆冰情況(qngkung)求得的結果確定。計算弧垂可不考慮由于電流、太陽輻射引起的弧垂增加，但需計及導線架線后塑性伸長引起的弧垂增大和設計施工誤差可能導致的弧垂增大；重冰區(qū)的線路應計算導線覆冰不均勻引起的弧垂增大。 大跨越情況應按導線實際能夠達到的最高氣溫計算導線弧垂。 送電線路與標準軌距鐵路、高速公路、一級公路交

4、叉時，如交叉檔距超過200m，最大弧垂應按+70計算。 2、安全距離h的確定 安全距離是保證導線安全運行時導線對地面、建筑物、樹木、果樹、經(jīng)濟作物及城市綠化灌木之間的最小豎直距離，見第二章第四節(jié)表2-4-1、2-4-2。 第4頁/共34頁第四頁，共34頁。3、絕緣子串長度(chngd)的確定 在海拔1000m以下空氣清潔(qngji)地區(qū)，操作過電壓與雷電過電壓要求的懸垂絕緣子串的絕緣子片數(shù)，不應少于表4-2-1所列數(shù)值。 表表4-2-1 操作操作(cozu)過電壓與雷電過電壓要求懸垂絕緣子串的最少片數(shù)過電壓與雷電過電壓要求懸垂絕緣子串的最少片數(shù) 標準電壓(kV)356611022033050

5、0750 單片絕緣子長(mm)146146146146146155170 絕緣子數(shù)(片)35713172532耐張絕緣子串的絕緣子片數(shù)較表4-2-1數(shù)值上增加，3566kV、110330kV送電線路增加1片，500kV送電線路增加2片，對750kV輸電線路不需增加片數(shù)。 全高超過40m的有避雷線桿塔，高度每增加10m，應比表4-2-1增加1片相當于高度為146mm的絕緣子，全高超過100m的桿塔，絕緣子片數(shù)應根據(jù)運行經(jīng)驗結合計算確定。由于高桿塔而增加絕緣子片數(shù)時，雷電過電壓最小間隙也相應增大；750kV桿塔全高超過40m時，可根據(jù)實際情況進行驗算，確定是否需要增加絕緣子和間隙。 第5頁/共34

6、頁第五頁，共34頁。通過污穢地區(qū)的輸電線路，絕緣子串片數(shù)的確定依據(jù)污穢等級，按照規(guī)程(guchng)計算。 高海拔地區(qū)污穢絕緣子的閃絡電壓，隨著海拔升高或氣壓降低而變化，懸垂絕緣子串的片數(shù)，宜按下式進行(jnxng)修正。 11215. 01HmHnen（4-2-2） 式中 nH高海拔地區(qū)每串絕緣子所需片數(shù)； H海拔高度，km； m1特征指數(shù)，它反映氣壓對于污閃電壓(diny)的影響程度，由試驗確定。 4、施工裕度h取值 各種檔距下桿塔的施工裕度h參考表4-2-2。 表表4-2-2 施工裕度施工裕度 檔距(m) 操雷)，根據(jù)表4-2-7查取三種氣象條件的空氣間隙值R正、R操和R雷(R正R操R雷

7、)；根據(jù)計算(j sun)出的風偏角，標出絕緣子串的相應位置，根據(jù)絕緣子串長度，確定風偏后相應的導線掛點位置；分別以相應風偏下的導線掛點為圓心，以各自規(guī)定的最小空氣間隙值為半徑，畫間隙圓，如圖4-2-5所示。 圖圖4-2-5間隙間隙(jin x)圓校驗圓校驗 第17頁/共34頁第十七頁，共34頁。驗證間隙圓是否與桿塔(gnt)部分相切或相離，若不滿足要求，需要調(diào)整或加大塔頭橫向尺寸。一般來說，操作過電壓和雷電過電壓情況下的間隙圓控制著塔頭橫向尺寸。 規(guī)程規(guī)定在海拔為1000m以下(yxi)的地區(qū)，帶電部分與桿塔構件的空氣間隙，在相應的風偏下，不應小于表4-2-7、4-2-8所列數(shù)值。 表表4-

8、2-7 帶電體與桿塔帶電體與桿塔(gnt)接地體的最小空氣間隙接地體的最小空氣間隙 單位：單位：m 電壓等級(kV)33103566110220330500雷電過電壓0.050.20.450.651.001.902.303.30 3.30操作過電壓0.05O20.250,500.701.451.952.50 2.70工頻電壓0.050.20.100.20O250.550.901.20 1.30注注1 1按雷電過電壓和操作過電壓情況校驗間隙時的相應氣象條件，參見典型氣象區(qū)的取值；按雷電過電壓和操作過電壓情況校驗間隙時的相應氣象條件，參見典型氣象區(qū)的取值；2 2按運行電壓情況校驗間隙時采用最大風速

9、及相應氣溫；按運行電壓情況校驗間隙時采用最大風速及相應氣溫； 3 3500kV500kV空氣間隙欄，左側數(shù)據(jù)適用海拔高度不超過空氣間隙欄，左側數(shù)據(jù)適用海拔高度不超過500m500m的地區(qū)，右側數(shù)據(jù)適用超過的地區(qū)，右側數(shù)據(jù)適用超過500m500m但不超過但不超過 1000m1000m地地區(qū)。區(qū)。 第18頁/共34頁第十八頁，共34頁。表表4-2-8 750kV帶電部分與桿塔構件的最小間隙帶電部分與桿塔構件的最小間隙(jin x) 單位：單位：m 標稱電壓(kV)750海拔高度(m)5001000工頻電壓I串2.252.40操作過電壓邊相I串3.303.45中相V串5.055.30雷電過電壓4.2

10、0（或按絕緣子串放電電壓的0.80配合)注：1 按雷電過電壓和操作過電壓情況校驗間隙時的相應氣象條件。2 按運行電壓情況校驗間隙時風速采用基本風速修正至相應導線平均高度處的值及相應氣溫。3 只適用單回路。3、帶電作業(yè)條件的空氣(kngq)間隙校驗 確定塔頭橫向尺寸(ch cun)時，尚應適當考慮帶電作業(yè)對安全距離的要求。在海拔高度1000m 以下地區(qū)，為便利帶電作業(yè)，帶電部分對桿塔接地部分的校驗間隙不應小于表4-2-9 所列數(shù)值。 第19頁/共34頁第十九頁，共34頁。表表4-2-9 為便利帶電作業(yè)，帶電部分對桿塔與接地為便利帶電作業(yè)，帶電部分對桿塔與接地(jid)部分的校驗間隙部分的校驗間隙

11、 電壓等級(kV)103566110220330500750安全距離R(m)0.40.60.71.01.82.23.2*4.00/4.40(邊相串/中相)注：*為750kV單回路帶電作業(yè)間隙值。帶電作業(yè)條件校驗時，人體活動范圍(fnwi)為0.30.5m，氣象條件為：風速V=10ms，氣溫t=15。帶電作業(yè)安全距離校驗如圖4-2-6所示。 圖圖4-2-6帶電作業(yè)安全距離帶電作業(yè)安全距離(jl)校驗校驗 對于三相導線水平布置時，也可由表4-2-7、4-2-8和表4-2-9給定的空氣間隙值，先按式(4-2-8)確定在桿塔斷面上導線的水平線間距離，然后按公式(4-2-3)校驗檔距中央導線線間距離，即

12、 第20頁/共34頁第二十頁，共34頁。kkkTbRDsin2(4-2-8) 式中 Rk一起控制作用的氣象條件的空氣間隙； k起控制作用的氣象條件的風偏角； bk間隙圓與桿塔接地部分相切時，間隙圓的垂直切線與桿塔垂直中心線間的距離；帶電作業(yè)氣象條件時，bk取規(guī)定的人體活動范圍(fnwi)半徑； 絕緣子串長。 4、桿塔線間距離允許(ynx)的最大使用檔距桿塔的最大使用檔距受到線間距離的限制。檔距越大，導線受風荷作用時擺動的幅度越大，線間距離(jl)越不容易滿足要求。當塔頭尺寸確定后，最大使用檔距也隨之確定。線間距離允許的最大弧垂可由式(4-2-3)導出 2min65. 01104 . 0UDfm

13、(4-2-9) 第21頁/共34頁第二十一頁，共34頁。式中 Dmin導線(doxin)水平線間距離和斜向線間距離Ds中最小的。 根據(jù)fm查導線機械特性曲線，得線間距離(jl)允許的最大使用檔距LD。 5、避雷線支架(zhji)高度及避雷線水平線間距離的確定 避雷線支架高度(hb)是指避雷線金具掛點到上橫擔導線絕緣子串掛點之間的高度。避雷線支架水平距離是指雙避雷線系統(tǒng)的兩避雷線掛點之間的水平距離。防雷保護角是在桿塔斷面度量的角度，如圖4-2-7所示。 圖圖4-2-7塔頭導線與避雷線的相對位置圖塔頭導線與避雷線的相對位置圖 第22頁/共34頁第二十二頁，共34頁。避雷線支架高度和避雷線支架水平距

14、離的確定，主要(zhyo)考慮：在雷電過電壓氣象條件下，桿塔斷面位置上避雷線對最危險的邊導線防雷保護要求和雙避雷線系統(tǒng)中導線的防雷保護，檔距中央斷面位置上導線與避雷線之間最小距離的要求。 規(guī)程(guchng)規(guī)定： (1) 桿塔上地線對邊導線的保護角，對于(duy)同塔雙回或多回路，220kV 及以上線路的保護角均不大于0，110kV 線路不大于10；對于(duy)單回路，500750kV 線路對導線的保護角不大于10，330kV 及以下線路不大于15；單地線線路不大于25。對中重冰區(qū)線路的保護角可適當加大。 (2)雙避雷線之間的水平距離，不應超過導線與避雷線垂直距離的5倍，即 Db5hbd

15、(4-2-10) 第23頁/共34頁第二十三頁，共34頁。式中 Db避雷線水平線間距離； hbd避雷線與導線(doxin)間的垂直投影距離，如圖4-2-7所示。 (3)在雷電過電壓氣象條件下(氣溫+15C，無風)，應保證檔距中央導線(doxin)與避雷線之間距離滿足 s0012L+1(m) (4-2-11) 桿塔斷面上導線(doxin)與避雷線間的垂直距離hbd=hb+d-b，根據(jù)第(1)條規(guī)定，有 1tantanbdbbdhaa即 bdbdbaah11tan(4-2-12) 根據(jù)第(2)條規(guī)定，把hbd代人式(4-2-10)，有 第24頁/共34頁第二十四頁，共34頁。5(hb+d-b)Db

16、 即 hb2Db5+b-d (4-2-13) 檔距中央(zhngyng)導線、避雷線線間的垂直距離 bdbbddbffhffhs其中(qzhng) bdbhh根據(jù)(gnj)第(3)條規(guī)定，把s代入式(4-2-11)，有 1012. 0Lffhbd把弧垂關系式代入，移到不等式右端，得 bbddLgLgLh881012. 022(4-2-14) 第25頁/共34頁第二十五頁，共34頁。對上式求關于(guny)檔距L的導數(shù)并令其為零，得 bbddggL048. 0代回(4-2-14)式中并整理(zhngl)，得 11088. 243bdbbddbggh(4-2-15) 式中 gd、gb雷電過電壓氣象

17、條件下，導線(doxin)、避雷線的比載，N(mmm2)； d、b雷電過電壓氣象條件下導線(doxin)、避雷線的應力，Nmm2。 如按導線、避雷線線間的斜距s確定避雷線支架高度，有 1coscos1088. 2243bdbbddbggh(4-2-16) 第26頁/共34頁第二十六頁，共34頁。式中檔距中央(zhngyng)導線、避雷線之間的斜距與垂直線的夾角。 最后確定(qudng)的避雷線支架高度為 321,maxbbbbhhhAh (雙避雷線) 31,maxbbbhhAh (單避雷線) 第27頁/共34頁第二十七頁，共34頁。例例4-2-1 某某110kV線路，導線為線路，導線為JL/G

18、1A-315-267型，避雷線為型，避雷線為JG1A-10-7型，型，氣象區(qū)，桿塔采用帶拉線的等徑水泥桿，如圖氣象區(qū)，桿塔采用帶拉線的等徑水泥桿，如圖4-2-8所示，桿徑所示，桿徑300mm，水平檔距，水平檔距Lh=300m，垂直檔距，垂直檔距Lv=250m，導線問水平距離，導線問水平距離5m，垂直距離為，垂直距離為35m，導線與避雷線間的垂直距離為，導線與避雷線間的垂直距離為26m，保護角不大于，保護角不大于22，導線懸垂絕緣子串長，導線懸垂絕緣子串長1.45m，重力為，重力為520N，避雷線金具長，避雷線金具長0.182 m，導線最大弧垂，導線最大弧垂，fm=6.9m?？紤]帶電檢修，試校驗

19、?？紤]帶電檢修，試校驗(xio yn)電桿頭部外形尺寸。電桿頭部外形尺寸。 解：解： 1校驗(xio yn)頭部間隙 根據(jù)(gnj)IV氣象區(qū)查表1-7-2可得有關氣象參數(shù)，從附錄B表4中查得JL/G1A-315-267型導線截面A=366mm2、G=1269.7kg/km、d=24.9mm、g1=3575 210-3Nmmm2，g4（10）=745310-3Nmmm2、g4（15）=16.77010-3Nmmm2， 第28頁/共34頁第二十八頁，共34頁。比載計算(j sun) 333)0, 0(110021.34103667 .1269807. 910807. 9AGgNmmm2 3323

20、2 4(0,10)10587. 4101366109 .240 . 11 . 10 . 1613. 01090sin613. 0gAducscNmmm2 33232 4(0,15)10322.10101366159 .240 . 11 . 10 . 1613. 01090sin613. 0gAducscNmmm2 Pj忽略不計，則雷電(lidin)過電壓時 49. 8252025036610021.3430036610587. 4tan22tan3311)10(41jvjhGALgPALg第29頁/共34頁第二十九頁，共34頁。操作(cozu)過電壓時 57.18252025036610021.3430036610322.10tan22tan3311)15(41jvjhGALgPALg 查表4-2-7得最小空氣間隙雷過電壓e1=1.0m、操作過電壓e2=0.7m，帶電檢修時風速(fn s)與雷電過電壓時風速(fn s)相同,允許間隙也相同。 第30頁/共34頁第三十頁，共34頁。右圖分別(fnbi)作出了外過電壓、內(nèi)過電壓兩種情況的間隙圓圖。 第31頁/共34頁第三十一頁，共34頁。 從上導線橫擔的間隙(jin x)圓圖看出，