架空輸電線路課程設(shè)計備課講稿

1、架空輸電線路課程設(shè)計班級目錄一、設(shè)計條件 3二、設(shè)計要求3三、整理已知條件4四、比載計算5五、計算臨界檔距，判斷控制條件 6六、判定最大弧垂8七、計算各氣象條件下的應(yīng)力和弧垂 9八、安裝曲線計算11九、畫應(yīng)力弧垂曲線與安裝曲線 14十、感想14一、 設(shè)計條件1 . 典型氣象區(qū)V 區(qū)2 .導(dǎo)線型號LGJ-400/503 .電壓等級330Kv二 、 設(shè)計要求計算出比載，判斷臨界檔距，最大弧垂氣象，畫出應(yīng)力弧垂曲線及安列出各氣象條件，裝曲線。整理已知條件氣象 最Wj 氣溫最低 氣溫取大風(fēng)速（強 度）取大 風(fēng)速（間 距）覆冰 有風(fēng) （強 度）覆冰 有風(fēng) （間 距）內(nèi)過 電壓外過 無風(fēng)外過 有風(fēng)安裝 氣

2、象事故 氣象年均 氣溫覆冰 無風(fēng)氣吊40-101010-5-5151515-5-1015-5風(fēng) 速換算前00303010101501010000換算后0032.0132.0110.6710.6716.01010.6710.67000冰厚0000101000000010作用校驗 電氣 間距計算 導(dǎo)線 強度計算 強度校驗 電氣 間距校驗 桿塔 強度校驗 電氣 間距校驗子風(fēng) 偏后 的間 距校驗 地線 對檔 距中 央導(dǎo) 線的 保護校驗 權(quán) 子風(fēng) 偏后 的間 距檢驗 安裝 時條 件檢驗 桿塔 強度防微 風(fēng)震 動校驗 電氣 間距1.氣象條件及其作用表2.風(fēng)速換算由于此處的風(fēng)速是高度為 10米處的基準風(fēng)速，

3、而 處的風(fēng)速，所以應(yīng)當進行風(fēng)速高度換算。采用公式110330Kv輸電線路應(yīng)取離地面15米VhV0式中 Vh 一線路設(shè)計高度h處的風(fēng)速，m/s；10V0 標準高度10m處的風(fēng)速，m/s;一風(fēng)速高度變化系數(shù)；z為粗糙度指數(shù);為修正系數(shù)在此設(shè)計中采用架空輸電線路設(shè)計孟遂民版中表則相應(yīng)的z=0.16;=1.0則最大風(fēng)速時風(fēng)速換算值為h10 v=1.067X30=32.01m/s26規(guī)定，取粗糙度等級為0 . 161510B；.067覆冰有風(fēng)，外過有風(fēng)，安裝氣象時風(fēng)速換算值為v=1.067 X 10=10.67m/s內(nèi)過電壓時風(fēng)速換算值為v=1.067 x 15=16.01m/s3.導(dǎo)線參數(shù)此處采用LG

4、J-400/50導(dǎo)線，其相應(yīng)參數(shù)如下表二所示7截面積A( mnm)導(dǎo)線直 徑 d(mm)彈性系 數(shù)E(MPa)溫膨 系數(shù)計算拉 斷力 (N)計算質(zhì)量(kg/km )抗拉強度 p(MPa)安全 系數(shù)k許用應(yīng)力 0(MPa)年均應(yīng) 力上限cp(MPa)451.5527.636900019.3 X10人-61234001511259.622.5103.8564.90導(dǎo)線的安全系數(shù)取 2.5,控制微風(fēng)震動的年均氣象條件下的年均運行應(yīng)力設(shè)計安全系數(shù)取4Tj1234001111c則抗拉強度0.95 0.95 259.62 MPa451.55許用應(yīng)力259.622.5103.85(MPa)年均運行應(yīng)力上限2

5、59.62cp64.90(MPa)四、比載計算1 .自重比載qg 31511 9.8066533110 1032.82 10 (MPa/m)A451.552 .冰重比載crrc°b(d b) m3 "”。1加化 27.63) “c 3227.728 1027.728 10A451.553 .垂直總比載3 1255.93 10 3(MPa/m)23.11 10 3(MPa/m)4 .無冰風(fēng)壓比載4 c f scd 叫 sin 2 10 3(MPa/m) A(1) 外過電壓，安裝有風(fēng)此時風(fēng)速 v=10.67m/s01.0 f 1.0cfsc1.14 c f(2)內(nèi)過電壓WV2s

6、cd vsinA101.1 27.630.625 10.672451.5510 34.79 10 3(MPa/m)此時風(fēng)速 v=16.01m/sWV24 c f scdsin 10A(3)最大風(fēng)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此時風(fēng)速 v=32.01m/s c 1.0 sc 1.1csc計算強度時f 0.75 4f scd 叫 sin 2 10 3A0.75 1.1 27.630.625 32.012451.5510332.33 10 3(MPa/m)校驗電氣間距時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各氣象條件下的比載計算值列于下表三項目自重比載冰重比載無冰綜合 （強度）無冰綜合 （風(fēng)偏）覆冰綜合 （強度）覆冰綜合 （風(fēng)偏）數(shù)(10據(jù)3MPa /m )32.8255.9346.0742.0556.6556.655.覆冰風(fēng)壓比載W.,235 c f sc(d 2b) vsin10 (MPa/m)A此時風(fēng)速 v=10.67m/s c 1.0 sc 1.2 csc計算強度和檢驗風(fēng)偏時均可取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 .無冰綜合比載22614(1)外過電壓，安裝有風(fēng)6,32.822 4.792 10 3 33.17 10 3(MPa/m)(2)內(nèi)過電壓632.822 8.092 10 3 33.80 10 3(MPa/m)(3)最大風(fēng)速計算強度時 632.822 32.332 10 3 46.07 10 3(MPa/m)校驗風(fēng)偏時 6632.822 26.292 10 3 42.05 10 3(MPa/m)7.覆冰綜合比載計算強度和校驗風(fēng)偏時755.932 9.012 10 356.

9、65 10 3(MPa/m)五、計算臨界檔距，判斷控制條件1.當氣象條件變化時，應(yīng)力隨之變化，在應(yīng)力達到最大時的氣象條件即為控制條件，在輸電線路設(shè)計時，應(yīng)考慮的四種氣象條件分別為最低氣溫，最大風(fēng)速，最厚覆冰，年均氣溫。這四種氣象條件的有關(guān)參數(shù)如表四所示條巳/"最大風(fēng)速最厚覆冰最低氣溫年均氣溫許用應(yīng)力0 1103.85103.85103.8564.90比載(MPa / m)46.0710 356.6510 332.8210 332.8210 3/0 (1/ m)0.443610 30.545510 30.316010 30.505710 3溫度t(c)10-5-1015/0排序bdac

10、2. 23Ej lijcos0j二2j24° j可得臨界檔距的計算公式為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所以各臨界檔距如下: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 虛數(shù)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) 虛數(shù)69000 0.50572 0.44362 10 61 bd240 d 0 b2Ecos td tb2b3 cos 0 bL24 19.3 10= 69000 ( 15)虛數(shù)1, 69000 0.54552 0.44362 10 62.按等高懸點考慮，計算各臨界檔距 由狀態(tài)方程式

12、可能的控制條件a （最低氣溫）b（最大風(fēng)速）c（年均氣溫）d （最厚覆冰）臨界檔距（m）1ab 309.16mlac虛數(shù)lad 108.23mlbc虛數(shù)lbd虛數(shù)lcd 164.82m一由上表五可得出如下結(jié)論:cd240 d0 cEcostd tcEd22c3 cosI0 d0 c將結(jié)論列于下面表五24(103.85 64.90 19.3 10 6 69000 20)69000 0.50572 0.31602 10 6164.82 m當代表檔距l(xiāng)<164.82m時年均氣溫是控制條件；當代表檔距l(xiāng)>164.82m時最厚覆冰是控制條件。六、判定最大弧垂此處最大弧垂是指架空線在無風(fēng)氣象條

13、件下垂直平面內(nèi)檔距中央弧垂的最大值。出現(xiàn)最大弧垂的氣象條件是最高氣溫或覆冰無風(fēng)，在此設(shè)計中采用臨界溫度法判定最大弧垂。1 .臨界溫度法在某一溫度下，架空線在自重比載作用下產(chǎn)生的弧垂與覆冰無風(fēng)時的弧垂相等，則此溫度稱為臨界溫度。設(shè)覆冰無風(fēng)為第一狀態(tài)：氣溫為 tb ,比載為3,架空線水平應(yīng)力為b臨界溫度為為第二狀態(tài)：溫度為 力，比載1。水平應(yīng)力為 j則可根據(jù)狀態(tài)方程式解得臨界溫度計算式為tjtb1 -3 E2 .判定（1）當代表檔距l(xiāng)<164.82m時，年均氣溫為控制條件第一狀態(tài)：年均氣溫，溫度匕 15 C ,比載 132.82 10-3(MPa/m),水平應(yīng)力164.90MPa第二狀態(tài)：覆

14、冰無風(fēng)，溫度t25 C ,比載2由狀態(tài)方程式E2. 232 l cos02240 220 155.93 10-3(MPa/m),水平應(yīng)力 2待求223E 1 l cos24E cost2 t1可求得覆冰無風(fēng)條件下的應(yīng)力2取代表檔距l(xiāng)=100m,將各數(shù)據(jù)代入上式得 32284.18 289934.74采用試湊法可得2 94.3MPa臨界溫度 tj tb 1 ,51 32.82 10 3 943 24.3 Cj3 E55.93 10 3 19.3 10 6 69000最高氣溫tmax 40 C,而臨界溫度t j 24.3 C t j tmax所以最大弧垂發(fā)生在最高氣溫條件下。(2)(2)當代表檔距

15、l>164.82m時，最厚覆冰為控制條件第一狀態(tài)：最厚覆冰，溫度t15 C ,比載 1 56.65 10-3(MPa/m),水平應(yīng)力1103.85MPa第二狀態(tài)：覆冰無風(fēng)，溫度t25C,比載255.93 10-3(MPa/m),水平應(yīng)力 2待求由狀態(tài)方程式122l23cos24 o 2 22. 23E 1 l cos240 12E cost2 t1可求得覆冰無風(fēng)條件下的應(yīng)力2取代表檔距l(xiāng)=200m,將各數(shù)據(jù)代入上式得32269.63 2359738.96采用試湊法可得2 103.33MPa臨界溫度tj tb 1 5j3 E1 32.82 10 3103.3327 1 C55.93 10

16、3 19.3 10 6 69000最高氣溫tmax 40 C,而臨界溫度tj 27.1 C tj tmax所以最大弧垂發(fā)生在最高氣溫條件下。綜上所述，在整個檔距范圍內(nèi)最大弧垂都發(fā)生在最高氣溫條件下。七、計算各氣象條件下的應(yīng)力和弧垂1.各已知條件及參數(shù)如下表六所示已知條件年均氣溫最厚覆冰區(qū)間參數(shù)0164.82164.82tm( C)15-5bm(mm)010Vm(m/s)010.673m( 10 MPa/m)32.8256.65m(MPa)64.90103.85.2.待求條件的已知參數(shù)如下表七所示寺求條件參數(shù)最局氣溫最低氣溫年均氣溫事故氣象外過有風(fēng)外過無風(fēng)內(nèi)過電壓安裝氣象覆冰無風(fēng)覆冰 有風(fēng)（強

17、度）覆冰 有風(fēng) （風(fēng)偏）最大 風(fēng)速 （強 度）最大 風(fēng)速 （風(fēng)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.利用狀態(tài)方程式求得各條件下的應(yīng)力與弧垂，列于下表八中。由架空輸電線路設(shè)計孟遂民版中表5 8規(guī)定，導(dǎo)線的應(yīng)力曲線應(yīng)當計算表七中的十三中氣象條件，而弧垂曲線只需計算最高氣

18、溫，覆冰無風(fēng)，外過無風(fēng)三種氣象條件。（1） 應(yīng)力計算在此取檔距范圍為 50800m,間隔為50m以檔距400m為例計算最高氣溫下的應(yīng)力和弧垂：檔距l(xiāng)=400m時，控制條件為最厚覆冰。則可以最厚覆冰為第一狀態(tài)，最高氣溫為第二狀態(tài)第I狀態(tài)：溫度t15 C，比載3 ,56.65 10 (MPa/m),水平應(yīng)力 1103.85MPa第n狀態(tài)：溫度t240 C，比載32.82-310 (MPa/m),水平應(yīng)力2待求由狀態(tài)方程式E 22l2243cosE 12l 2 cos3240 12E cost2 t1代入數(shù)據(jù)化簡得92.96 22495490.104可采用迭代法求解此方程令 A=92.96B=495

19、490.104則上式變換為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最高氣溫下相應(yīng)的弧垂fvl232.82 10240028 57.4011.44m計算出各檔距與各種氣象條件下的應(yīng)力,算出弧垂，列于下表八、安裝曲線計算1 .架線施工時，常以觀測弧垂方式確

20、保線路符合設(shè)計要求，因此事先將各種施工氣溫（無冰無風(fēng)）下的弧垂繪制成相應(yīng)的曲線，以備施工時查用。 安裝曲線以檔距為橫坐標，弧 垂為縱坐標一般從最高施工氣溫至最低施工氣溫每隔 5度繪制一條曲線。為了使用方便提高 繪圖精度，對不同的檔距，可根據(jù)其應(yīng)力繪制成百米檔距弧垂，即f1001 1002觀測檔距l(xiāng)的弧垂可由下式換算f100100此設(shè)計中檔距范圍取 50800m,間隔50m,溫度介于最高氣溫至最低氣溫之間，取-1040 C ,間隔5 Co各弧垂計算結(jié)果如下表九所示。2 .架空線并不是完全彈性體，初次受張力作用后不僅產(chǎn)生彈性伸長，還會產(chǎn)生永久的塑蠕伸長。在線路運行初期最為明顯，故在線路工程上稱為架

21、空線的初伸長。 架空線的初伸 長使檔內(nèi)線長增加， 弧垂增大，使架空線對地或跨越物的安全距離減小而造成事故。所以線路設(shè)計時必須考慮架空線初伸長的影響。此處采用恒定降溫法補償架空線的初伸長。設(shè)架空線單位長度塑性伸長量為j，則架空線的應(yīng)力狀態(tài)方程式為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 ,鋼截面積為以檔距為400m,溫度40 C為例計算應(yīng)力和百米弧垂第I狀態(tài)（最厚覆冰）：溫度t1比載56.653 ,10 (MPa/ m),水平應(yīng)力說明增大架線應(yīng)力相當于將架線時的氣溫降低t各種導(dǎo)線消除架空線初伸長的降溫值如下表架空線類型鋁鋼截面比m=7.717.91鋁鋼截面比m=5.056.16鋁鋼截面比m=4.294.38鋼絞線降溫值 t （ C）202515201510此處架空線型號為導(dǎo)線型