220kv單回路架空輸電線路設計

1、河南工業(yè)職業(yè)技術學院HenanPolytechnicinstitute畢業(yè)設計（論文）題目：220kv單回路架空輸電線路設計目錄摘要2第一章導線地線設計31.1第III氣象區(qū)的條件及參數(shù)31. 2臨界檔距及控制氣象的判斷51.3地線比載計算6第二章桿塔結構設計92. 1桿塔定位9第三章金具設計113. 1絕緣子的選擇113.2確定每聯(lián)絕緣子片數(shù)113. 3選擇絕緣子后校驗1234防震錘設計13第四章防雷設計154. 1桿塔接地154. 2雷擊跳閘率計算16第五章基礎設計185. 1關于鐵塔基礎的設計185.2鐵塔基礎四種類型185.3下壓穩(wěn)定校驗18后記20參考文獻21摘要隨著國民經濟快速增長

2、，各地電網建設迅猛發(fā)展，從過去的“幾年建一條線路”到現(xiàn)在的“一年建幾條線路”實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，供電可靠性進一步提高，電網輸送能力大大增強，但輸電線路建設的內部環(huán)境和外部空間卻越來越小。如何應對新形勢，最大限度地滿足電網建設需要己成為技術部門不斷研究的課題.本文從設計角度圍繞導線的選擇和導線的風荷載以及桿塔的定位和校驗，桿塔的結構，金具的選擇，基礎的設計，防雷接地的設計等方面提出了意見和看法。本論文的設計分為二個部分，第一部分為設計和計算部分，通過設計地形，選擇導線，計算相關參數(shù)能確定導線弧垂位置.，桿塔的結構和形狀以及荷載情況。第二部分為校驗階段，根據220KV輸電線路高安全性，保證送電線路穩(wěn)

3、定運行等條件，進行詳細準確的荷載、間隙、電阻值等校驗，為提高線路安全運行的安全系數(shù)提供有利參數(shù)。關鍵詞輸電線路桿塔設計防雷設計金具設計第一章導線地線設計1.1導線比載計算LL1相關參數(shù)的確定本架空送電線路設計中，導線選用LGJ-3OO/7O型鋼芯鋁絞線，查閱鋼芯鋁絞線規(guī)格表(GB1179-83)得LGJ-3OO/7O導線的規(guī)格參數(shù)如表2-1表2-1LGJ-3OO/7O導線規(guī)格參數(shù)總裁面積A(nun2)導線外徑d(mm)計算質量GTa(kg/km)計算拉斷力T.(N)376.6125.21402128000查閱鋼芯鋁絞線彈性系數(shù)和膨脹系數(shù)表(GB1179-83)得導線的彈性系數(shù)和膨脹系數(shù)如表2-

4、2表2-2LGJ300/70導線彈性系數(shù)和膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)a(1/-C)最終彈性系數(shù)E(N/mm2)17.8X10“80000線路穿越第VIII氣象區(qū)，查閱全國典型氣象區(qū)氣象參數(shù)表得第川氣象區(qū)氣象條件：覆冰厚度b=15mm,覆冰時風速v=15m/s,最大風速片30m/s,雷電過電壓時風速v=10m/s,內過電壓時風速v=15m/s。1.1.2導線比載計算作用在導線上的機械荷載有自重、冰重和風壓。這些荷載可能是不均勻的,但為了便于計算，一般按沿導線均勻分布考慮。在導線計算中，常把導線受到得機械荷載用比載表示，所以比載是指導線單位長度、單位截面積上的荷載。常用的比載共有七種，計算如下：1 .自重

5、比載：導線本身重量所造成的比載。gH。獷箋一3=暇滬10-3=36/72 .冰重比載：導線覆冰時，由于冰重產生的比載。2(15.0)=27,73)xl0-3=27.73x15x(25-2+15)x10-3376.613 .覆冰時導線的垂直總比載：架空線自重比載和冰重比載之和。g3(o,o)=gi(o,o)+2(15,0)=36.48x10-3+44.40xlO-3=80.88xl0-3N/m-mm24 .無冰時風壓比載：無冰時作用在導線上每米長每平方毫米的風壓荷載。計算公式:afcdvr、g4(0r)=0.6125siirOxiO-3當風速v=25m/s時，風壓不均勻系數(shù)a,=0.61,因為導

6、線直徑d=27.63nun17mm，故導線的風載體型系數(shù)c=Ll,風向與架空線軸線之間的夾角。=90。,此時風壓比載為：4（030）43xlO_3N/m-mmt當風速v=15m/s時，風*不均勻系數(shù)%=1.0,導線的風載體型系數(shù)c=i.i,風向與架空線軸線之間的夾角e=9o。，此時風壓比載為：g4（0,15）=10.14x10-3N/m-mm*當風速v=10m/s時，風壓不均勻系數(shù)%=1.0,導線的風載體型系數(shù)c=l.l,風向與架空線軸線之間的夾角。=90。，此時風壓比載為：g4（u,io）=451xlTN/m-向5.覆冰時風壓比載：覆冰導線每米長每平方亳米的風壓荷載。覆冰時風速v=10m/s

7、,查得風速不均勻系數(shù)a=1.0,導線的風載體型系數(shù)c-1.2,風向與架空線軸線之間的夾角。-90。，此時風壓比我為：9.8afc(d+2b)v-=sin-0x103=24.24xlO3N/m-mm6(15,15)16A6 .無冰有風時的綜合比載：無冰有風時，導線上作用著垂直方向的比載和水平方向的比載，按向量合成得綜合比載。6（0,30）=7uo,o）+4（0,30）=47.51Xio-36（0,15）=Si（o,o）+4（0,15）=37.86xlO3N/m-mm2&（o,io）=yjoi（o,o）+S4（o,io）=36.76x103N/m-mm7 .有冰有風時的綜合比載：導線覆冰有風時，綜

8、合比載為垂直比載和覆冰風壓比載的向量和。7（15,15）=Jg*i5,o）+g&i5,i5）=84.43x10N/m-mm1.2臨界檔距及控制氣象的判斷1.2.1 導線的機械物理特性1 .導線的抗拉強度：導線的計算拉斷力與導線的計算接面積的比值稱為導線的抗拉強度或瞬時破壞應力。A128000376.67=339.82MPa2 .最大使用應力:339.822.5=135.93MP其中K為導線地線的安全系數(shù)，在設計中K取值不應小于2.5,避雷線的設計安全系數(shù)，宜大于導線的設計安全系數(shù)。3 .年平均運行應力上限:Tp=25%ap=25%x339.82=84.96MPa1.2.2 可能控制氣象條件列表

9、根據比載、控制應力，將有關數(shù)據按&值由小到大列出表格，并按A、B、%C、D順序編號，如表2-3所示最低氣溫最大風速年平均氣溫覆冰比載（N/m-nrnT）36.48X10“47.51X10336.48X10“84.43X10“應力（MPa）135.93135.9384.96135.93溫度CO-20-5+10-5g/a（1/m）2.68X10-43.50XW4.29X10-46.21X1。-，排列序號ABCD表2-3可能的控制氣象條件列表1.2.3 臨界檔距計算W（xll一）+24Z（tn-tj）1L=（盧）、（裊-imjHninlIlab=355.6m13=虛數(shù)1=142.8971皿=虛數(shù)Ln

10、n=11rd=209.91iii1.3地線比載計算1.3.1 相關參數(shù)的確定本架空送電線路設計中，導線選用LGJ-3OO/7O型鋼芯鋁絞線，查閱避雷線與導線配合表選用避雷線型號JLB4-150,鍍鋅鋼絞線規(guī)格表得JLB4-15O地線的規(guī)格參數(shù)如表2-5表2-5JLB4-150導線規(guī)格參數(shù)總截面積A(mm2)導線外徑d(mm)計算質量Gn(kg/km)計算拉斷力T.(N)148.0715.75696.358720查閱鍍鋅鋁絞線彈性系數(shù)和膨脹系數(shù)表(SDJ3-79)得導線的彈性系數(shù)和膨脹系數(shù)如表2-6表2-6GJ-70導線彈性系數(shù)和膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)a(1/)最終彈性系數(shù)E(N/mm2)13X10

11、-6109000線路穿越第VIII氣象區(qū)，查閱全國典型氣象區(qū)氣象參數(shù)表得第VIII氣象區(qū)氣象條件：覆冰厚度b=15mm,覆冰時風速v=15m/s,最大風速v=30m/s,雷電過電壓時風速v=10m/s,內過電壓時風速v=15m/s。1.3.2 地線比我計算1 .自重比較：有地線本身自重引起的比載。gl(0,0)=9.8Go/AX10s=46.08X10-5N/m-mm22 .冰重比載：由于第I氣象區(qū)的覆冰厚度為零，故冰重比載為&(0,0)=27.73b(d4-b)X1Q-3=19.43N/m-mm2A3 .覆冰時地線的垂直總比載：架空線自重比載和冰重比載之和。gs(0,0)=gi+g2=65.

12、51XlON/m-mm24 .地線風壓比載：導線每單位長度、每單位截面積上的風壓荷載。Q.6125afc(hr).gi=sirfBX10當v=30m/s時%=0.85c=l.16=90gl(0,30)=38.07X10-sN/m-nun2當v=15m/s時的=1.0c=l.10=90g(0,15)=16.12XlON/m-mm2當v=10m/s時ai=1.0c=l.19=90g(0,10)=7.17X10-3N/m-mm25 .復冰時風壓比載：覆冰時導線每單位長度、每單位截面積的風壓荷載。6 (15.15)=0735(d-2b)vesin：exi0-s=12.78X10-5N/m-mm2A6

13、.無冰有風時的綜合比載：在地線上垂直方向作用的H重和風壓比載的幾何和。g5=g1+g；&(0,30)=59.77X10-sN/m-mm:&(0,15)=48.82X10-sN/m-mm2&(0,10)=46.63X10sN/m-mm27 .有冰有風時綜合比載：是垂直總比載與復冰風壓比載的幾何和。&=733+52g-(15,15)=66.74X10-3N/m-mm21. 3.3地線的機械物理特性1 .地線的抗拉強度：地線的計算拉斷力與地線的計算截面積的比值稱為地線的抗拉強度或瞬時破壞應力。ap=Tm/A=58720/148.07=396.57MPa2 .最大應力：amax=ap/K=158.63

14、MPa(K=2.5)其中K為導線地線的安全系數(shù)，在設計中K取值不應小于2.5,避雷線的設計安全系數(shù)，宜大于導線的設計安全系數(shù)。3 .平均應力：a=apX25%=99.14MP第二章桿塔定位桿塔定位，是把桿塔的位置測設到已經選好的線路中線上，并釘立桿塔樁作為標志。3.1 桿塔定位3.1.1 桿塔的定位高度桿塔定位的主要要求是使導線上任一點在任何正常運行情況下都保證有足夠的對地和其他被交叉跨越物的安全距離。假定某檔距及兩側桿塔高度已定，畫出最下層導線在最大弧垂時的懸掛曲線1,最大弧垂亶由下式確定：tx=H_d-式中耳一一桿塔的定位高度，m：H一一桿塔的呼稱高度，m：d一對地安全距離，m；4一一懸掛

15、絕緣子串長，m；6一一考慮各種誤差的裕度，mo選用2B-ZM1桿塔呼稱高H=27m：220KV線路經過非居民區(qū)時，對地安全距離d=6.5m：絕緣子串由15片XWP-6絕緣子組成，總長2=3.035m；各種誤差的施裕度=則最大弧垂加,為：g=H-d之一5=276.53.305-0.8=16.43m此時要檢查導線對地距離是否滿足安全距離的要求，就要逐點檢查。為此，可將導線兩端懸掛點在桿塔上下移一段對地安全距離d后，畫出導線的懸掛曲線2,此時只要曲線2不與地面相交，則實際導線懸掛曲線處滿足對地安全距離的要求。于是，稱曲線2為導線的對地安全線，導線懸掛點下移后桿塔施工基面間的高差值稱為桿塔的定位高度（

16、簡稱定位高），用表示。2. 1.2弧垂曲線摸板的確定最大弧垂氣象條件時的導線懸掛點曲線按縱斷面圖相同的縱、橫比例尺縮小，然后刻在硬質板材上所得的模板，稱為定位模板，其制作方法是：1 .判定線路經過地區(qū)最大弧垂的氣象條件為最高氣溫氣象條件。2 .估計耐張段代表檔距在應力-弧垂曲線上查出最大氣溫氣象條件時最大弧垂口x對應的檔距1=480ni,即定位檔距。以0.9乘以定位檔距1作為估算的代表檔距l(xiāng)d=0.91=0.9x480=432mo3 .由此代表檔距在應力-弧垂曲線上查出最大氣溫氣象條件時的應力%=135.93MPa：gu=84.43xlO_3N/m-mm:c4 .導線懸掛起來為一條懸鏈線，其曲

17、線方程：Z=-?5_x22分將上數(shù)值帶入得：rgn、84.43xio-3.八7rZ=-xr=3.11xl0x-2an2x135.935 .制作模板，把模板曲線畫一條曲線，是最大弧垂曲線，在其下端相距d+b=6.5+0.8=7.3畫對地安全線（比例：橫向1：5000,縱向1：500）。2. 1.3桿塔定位終端塔、轉角塔、耐張塔先行定位。再排直線塔位，步驟是：1 .從耐張桿開始排起，il算桿塔的定位高度：耐張塔：hf=H-d-J=24-6.5-0.8=16.7m：直線塔：hf=H-d-A-Ud式中D一一絕緣子的泄露距離，cm：U線路額定電壓，KV；d一泄露比距，emo表3-1污穢等級及線路直線桿絕

18、緣子串單位泄漏距離污穢等級污穢情況單位泄漏距離0非污穢區(qū)的山丘或平原（但湖泊沼澤地帶除外）非污穢區(qū)的湖泊沼澤1.531.61.8地帶。1空氣污穢的工業(yè)區(qū)邊緣（距污源中心38公里）；鹽堿地區(qū)：爐煙污穢向地區(qū)。2.22.52空氣污穢較重的地區(qū)（距大廠中心L53公里）：沿海地帶及鹽場附近，重鹽堿地區(qū)，空氣污穢乂有重霧的地帶：距化學污源300米外地帶。2.63.23導電率很高的空氣污穢地區(qū)（距在大廠和冶金工廠中心1.5公里以內）；位于大發(fā)電廠煙囪附近且有冷水塔時；嚴重的鹽霧侵襲地區(qū)；距化學污源300米以內地區(qū)。3.8據此.設計確定使用XWP-6（1x15片）并配置相應的金具c3. 3選擇絕緣子后校驗3

19、.3.1根據我國長期運行經驗，在一般的輕污穢區(qū)，片數(shù)按下式選定時可滿足工作電壓n2L6Ue/A其中：Ue系統(tǒng)的額定電壓kv,有效值。A每個絕緣子的泄漏距離cm.1.6單位泄漏距離cm/kv.nl.6Ue/An=2.6X2204-40=14.3所以取15片絕緣子合格。3.3.2.按最大垂直荷載進行校驗Gn=41.94X1。-X477X425.24=8507NGv=771.2Nn=1.3X(884.2+8507)/70000=0.174串3. 3.3.按短路拉力校驗nkT/Rn=l.3X0.25X103900/70000=0.482串取一串是正確的。3.4防振錘的設計3. 4.1.導線的防振措施一

20、是減弱震動，一是增強導線耐振強度。4. 4.2.防振錘的選擇防振錘的向振頻率要和導線相近，這樣，當導線震動時，引起防振錘共振,使兩個重錘有較大的甩動，可以有效的消耗導線的振動能量。防振錘型號導線直徑（mm）當需要裝置下列防震錘個數(shù)時的相應檔距（m）1個2個3個FDT、5、6d12300-600600-900FD-2、312dW22W350350-700700-1000FD-1d450-800800-1200采用LGJ300/70型導線，導線直線D=25.2mm,檔距大于450m。選用FD-1型2個防振錘。振動風速范圍根據下表采用（0.55.0m/s）表3-4振動風速范圍檔距(m)導線懸掛點高度

21、(m)引起振動的風速(m/s)150-250120.5-4.0300-450二50.5-5.0500-700400.5-65-8.0最高氣溫時導線最小拉力5nm=56.2N/mm2最低氣溫時導線最大拉力。a=66.2N/mm2則最小半波長為nin_D2400Vmax9.86un=21.6g1400x59.8x56,2=144m31.09xl03!98x66.2=15.6mV31.09xl03加lax_D9.8o_2162400Vmingi400x0.5maxzvmin但=L32m22采用等距離安裝第一個距離為S=l.32m,第二個距離為2S=2.64mo第四章防雷設

22、計在整個電力系統(tǒng)中的防雷中，輸電線路的防雷問題最為突出，這是因為輸電線路長度長，地處曠野，乂往往是地面上最為高聳的物體，因此極易遭受雷擊。輸電線路的防雷性能單位。二是雷擊跳閘率，既100KM線路每年由雷擊引起的跳閘次數(shù)，這是衡量線路防雷性能的綜合指標。顯然，雷擊跳閘率越低，說明線路防雷性能越好。設計條件：220KV輸電線路，導線型號為LGJ-400/35,地線采用JLB-150型單避雷線，保護角17.93889386（由桿塔外形計算得），避雷線平均高度l=25.833n:,導線的平均高度a=15.737m,鐵塔高度3L5m,絕緣子串長=2.709m,年均雷暴口為40天，rb=4mm4.1桿塔接

23、地_般地區(qū)P=10。+16x5=180。,ni高土壤電阻率地區(qū)：P=2000+16x1=216(0111桿塔水平接地裝置的工頻接地電阻可利用下式進行計算：甲白P為土壤電阻率L水平接地體的總長度h水平接地體的埋設深度d水平接地體的直徑或等效直徑A為水平接地體的形狀系數(shù)根據標準:在102000Q-m的地區(qū)，可采用68根總長度不超過500m的放射形接地體,或連續(xù)伸長接地體，放射形接地體可采用長短結合的方式，接地體埋深不宜小于0.3mo5. 2雷擊跳閘率的計算4. 2.1對于0=18OQni的地區(qū)1、雷擊塔頂：雷擊總次數(shù)N=0.28x(b+411)=31.48擊桿率山區(qū)g=1平原g=146雷電流峰值超

24、過雷擊桿塔的耐雷水平L的概率：L=106239KAlgPIx=-得耳=0.06204s881建弧率rj=(4.5E075-14)xl0-2E=22。=56.7057(中性點非直接接地)2x2.184得=0.79雷擊桿塔時的跳閘率由為=Ng411,=31.48xL0.062049x0.79=0.26126872462、繞擊跳閘率叫！叫=阻耳雷擊總次數(shù)N=0.28x(b+4h)=31.58次/100KM.40個雷暴口雷電流峰值超過雷擊導線的耐雷水平L的概率：1410100=14.1KA得P,=0.73052繞擊率對平原地區(qū)igPa=q巫一3.9巳=0.00134114,86,29833tan6Z-

25、15050-2500h=29.833ma=16.563278423建弧率=(4.5E75-14)x10-2E=22=49.1071(中性點非直接接地)2x2.184得=0.79繞擊的K閘率n?：=31.48x0.001341144:0.73052x0.79=0.02475315：輸電線路雷擊跳閘率n平原n=i】+z=0.28602188.4. 2.2對于夕=2150Qm的地區(qū)1、雷擊塔頂:雷擊總次數(shù)N=0.28x(b+4h)=31.48次/100KM.40個雷暴F1擊桿率山區(qū)g=L4雷電流峰值超過雷擊桿塔的耐雷水平L的概率：L=66.39KAlgPh=-得耳=0.17602249：88建弧率=

26、(4.5E75-14)xl()7得=0.79雷擊桿塔時的跳閘率由為=Ng4.1山區(qū)111=31.48x-x0.1760224x0.79=1.111176668982、繞擊跳閘率內%=阿耳雷擊總次數(shù)N=0.28x(b+4h)=31.48雷電流峰值超過雷擊導線的耐雷水平L的概率：繞擊率1410100=14.1KA對山區(qū)樂*3.9Pl2=0.73052工=0.00475855a=16.563278423建弧率naSEORlJxloT得=0.79繞擊跳閘率”：山區(qū)n,=0.08779991；輸電線路雷擊跳閘率u11=111+n2=1.19897660：第五章基礎設計4.1 關于鐵塔基礎的設計因為鐵塔基

27、礎設計的要求比較簡單，所以我們只要選擇合適的基礎對其進行校驗滿足經濟、安全等后可使用。所謂桿塔基礎是指筑在土壤里的桿塔地下部分的總體。桿塔必須有穩(wěn)定的基礎，一防止桿塔上拔、下沉和傾倒，確保架空線路安全、可靠運行。4.2 鐵塔基礎的四種類型1 .整體式基礎，四只腳澆在一起，一般用于窄基鐵塔；2 .四角分立式基礎，四只腳分立，但尺寸均相同的基礎，一般用于直線塔:3 .四腳分立，但有兩只腳受拉，另兩只腳受壓的基礎，一般用于轉角塔；4 .四腳分立，但有三只腳受拉，另一只腳受壓的基礎，一般用于轉角另有拉線的鐵塔。表5-1基礎上拔土計算容重和上拔角土名參數(shù)粘土及粉質粘土砂土堅硬硬塑可塑軟塑棟砂粗砂中砂細砂粉砂計算容重(KN/m3)171716151917171615計算上拔角()252520103028282622注：位于地下水以下土的容重考慮浮力的影響，計算上拔角仍按本表5. 3下壓穩(wěn)定校驗下壓穩(wěn)定條件&=N+Qf+G0土吧(考慮單向偏心荷載作用)(4-3)PmAW式中M一一作用于基礎底面上的力矩；W一一基礎底面對垂直與力矩的形心軸的抵抗矩?；A頂面設計軸心壓力N=120700NQf=76602N基礎臺階上士重Go=2.23xl.25-(1.82x0.4+1.23x0