35kv輸電線路設計

35KV輸電線路設計系別：電氣與信息工程系

專業(yè)班級：供電12姓名：張洪亮學號：192014/6/15摘要建設llOkV變電站35kV配電室出線到35kV變電站的單回路架空送電線路。本次設計新建35kV架空線路來保障用電安全。本次架空線路設計的主要內容根據(jù)當?shù)氐匦魏侠磉x擇架空線路徑；架空線導線的確定；架空地線的選擇；金具的選擇；架空線路的防雷設計；桿塔定位、桿塔結構的選擇、對地距離及交叉跨越的處理；基礎的設計等。本設計以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術規(guī)定準繩，結合工程實際情況，保證供電可靠，經(jīng)濟性合理，滿足各項技術要求。關鍵詞：35kV，線路設計，桿塔，防雷前言"特高壓電網(wǎng)”，是指1000千伏的交流或±800千伏的直流電網(wǎng)。目前，中國超高輸電線路以220千伏、330千伏、500千伏交流輸電和500千伏直流輸電線路為骨干網(wǎng)架。全國已經(jīng)形成5個區(qū)域電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。"特高壓電網(wǎng)”在國家電網(wǎng)公司2005年工作會議上已經(jīng)被作為戰(zhàn)略構想提出，即建設“跨區(qū)域、大容量、遠距離、低損耗的特高壓骨干網(wǎng)架"。此前，只有前蘇聯(lián)和日本建成過1000千伏的特高壓交流輸電線路。但是，日本特高壓線路建成后一直按500千伏降壓運行。前蘇聯(lián)解體后，俄羅斯的特高壓線路也開始降壓運行。意大利興建的特高壓實驗工程有兩座聯(lián)絡變電所和20公里線路，但由于用電量未見增長，也未納入商業(yè)運行線路。同時，特高壓電網(wǎng)在輸電線路走廊的選擇、桿塔結構、導線截面、分裂導線根數(shù)及分裂間距等方面，將涉及到電磁環(huán)境、可聽噪聲、無線電干擾等環(huán)保問題。第一章架空線路架空線路設計研究現(xiàn)狀輸電線路按結構分為架空線路和電纜線路。由于電纜線路的技術要求和施工費用遠高于架空線路，所以除了特殊情況外，目前廣泛采用架空輸電線路。輸電線路是電力不可缺少的重要組成部分，目前我國部分地區(qū)仍面臨著缺電這一問題，國家正在加緊電網(wǎng)建設，輸電線路的規(guī)劃設計在這其中起著重要的作用，輸電線路工程設計是電力建設的重要組成部分，同時也對輸電線路正常運行起著決定性作用！架空電力線路路徑的選擇是一項非常重要的工作，對架空電力線路的造價和安全性、適用性的影響至關重要。近年來由于工農業(yè)設施、市政設施的不斷發(fā)展，線路路徑的選擇越來越困難。因此在選擇、設計線路時，應認真進行調查。對各種影響因素，如地理條件、地形條件、交通條件、運行和施工條件等，應進行綜合比較。對影響路徑選擇的重要環(huán)節(jié)，應在選線時進行比較深入的技術經(jīng)濟比較。輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，擔負著輸送和分配電能的重要任務。電能是現(xiàn)代社會中最重要、也是最方便的能源。電能可以方便的轉化為其它形式的能，且易于遠距離運送和自動控制。電能最主要輸送途徑的輸電線路好壞也直接影響到電能的輸送，所以輸電線路的設計顯得尤為重要。電力線路按結構可分為架空線路和電纜線路兩種。架空線路相比電纜線路來說有許多優(yōu)點，如成本低、投資少、安裝容易、維護和檢修方便、易于發(fā)現(xiàn)和排除故障等。所以不論是輸電線路還是配電線路多數(shù)采用架空線路。但是架空線路由于直接暴露于空氣中非常容易受雷擊和污穢空氣危害，且架空線路要占用一定的地面和空間，有礙交通等，因此在一些特殊環(huán)境中架空線路的使用受到限制。（1）根據(jù)兩變電站之間的實際地形，進行架空線路路徑的設計，選擇最優(yōu)路徑。線路選徑要考慮線路的運行安全、經(jīng)濟合理、施工方便等多方面因素。（2）選擇導線型號、地線選擇、金具的設計、桿塔定型等，并通過計算驗證其可行性，確保輸電線路能長期安全運行。（3）線路防雷的設計及基礎設計并編制施工手冊。防雷是保證線路安全運行的重要工作。在基礎設計方面滿足成本低、維護檢修方便等條件。第二章設計規(guī)范要求路徑（參照GB50061-2010）⑴架空電力線路路徑的選擇，應認真調查研究，綜合烤爐運行、施工、交通條件和路徑長度等因素，統(tǒng)籌兼顧，全面安排，進行多方案的比較，做到經(jīng)濟合理、安全適用。（2） 在可能的條件下，應使路徑長度最短，轉角少，角度小，特殊跨越少，水文地質條件好，投資少，省材料，施工方便，運行安全可靠。（3） 市區(qū)電力線路的路徑，應與城市總體規(guī)劃想結合。線路路徑走廊位置應與各種管線和其他市政設施同一安排。（4） 架空線路路徑的選擇，應符合下列要求：應減少與其他設施交叉；當與其他架空線路交叉時，其交叉點不應該選在被跨越線路的桿塔頂上。3kV以上架空線路，不應跨越儲存易燃、易爆物的倉庫區(qū)域。架空電力線路與火災危險性的生產廠房和庫房、易燃易爆材料堆場以及可燃或易燃、易爆液（氣）體儲罐的防火間距,應符合現(xiàn)行國家標準《建筑設計防火規(guī)范》（GBJ16-87）的規(guī)定。應避開洼地、沖刷地帶、不良地質地區(qū)、原始森林區(qū)以及影響線路安全運行的其他地區(qū)。不宜跨越房屋。路徑協(xié)議當跨越與接近重要地區(qū)（如鐵路、公路、航運、廠礦、郵電、機場等）時，在路徑初步確定后，應與有關單位進行協(xié)議，取得書面答復文件。此外，還應與市、縣規(guī)劃部門協(xié)商，取得規(guī)劃部門的同意。絕緣子、金具及桿塔⑴絕緣子和金具的安裝設計可采用安全系數(shù)設計法。⑵35KV和66KV架空電力線路，宜采用懸式絕緣子。耐張絕緣子串的絕緣子數(shù)量，應比懸垂絕緣子串的同型絕緣子多一個。全高超過40m的有地線的桿塔，高度每增加10m，應增加一個絕緣子。⑶35KV及以上單回路桿塔，導線可采用三角排列或水平排列；多回路桿塔可采用鼓型、傘型或雙三角型排列。第三章導、地線設計導線的選擇如何選擇線路導線截面時電力網(wǎng)設計中的一個重要問題。線路的能量損耗同電阻成正比，增大導線截面可以減少能量損耗。但是線路的建設投資卻導線截面積的增大而增加。綜合考慮這兩個相互矛盾的因素，采用按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面，這樣可以使線路運行有最好的經(jīng)濟效果。機械強度校驗：根據(jù)規(guī)定35kV線路最小允許截面為35，導線LGJ-240/30型滿足機械強度4.2架空地線的設計架空地線的作用：減少了雷電直擊導線的機會，降低了線路絕緣承受的雷電過電壓幅值。當雷擊于塔頂或地線上時，塔身電位很高，加在絕緣子串上的電壓等于塔身電位與導線電位之差，這個電壓一般遠比雷直接擊中導線時絕緣子串上的電壓低，不會導致閃絡放電。但是，如果接地電阻很大，則塔身電位將會很高，這時就會發(fā)生逆閃絡，也就是通常說的“反擊”。對導線有耦合作用。當雷擊塔頂或地線時，由于耦合，導線電位將抬高，所以耦合可使絕緣子串上的電壓降低。因此，為了減少“反擊”，在接地電阻很難降低時，可以利用架空地線的分流、耦合性質，在導線下面再增加一條耦合地線。由于避雷線接地，所以它可以屏蔽感應雷對導線的作用，降低感應雷過電壓。金具設計絕緣子的設計4.3.1.1絕緣子的種類及選擇絕緣子是用來支撐和懸掛導線，并使導線與桿塔絕緣。它應具有足夠的絕緣強度和機械強度，同時對化學物質的侵蝕具有足夠的抵抗能力，并能適應周圍大氣條件的變化，如溫度和濕度變化對它本身的影響等。架空線常用的絕緣子有針式絕緣子、懸式絕緣子、瓷橫擔式絕緣子等。根據(jù)線路電壓等級、導線配合及經(jīng)濟性考慮，本線路選用XP---60型懸垂絕緣子串。防震錘的設計4.3.2.1導線的防震措施:(1)減弱震動的措施。(2)加強導線的耐震強度。4.3.2.2防震錘的選擇防震錘的自震頻率要和導線相近，當導線震動時，引起防震錘共振，使兩個重錘有較大的甩動，可以有效的消耗導線的震動能量。防震錘的重量應和導線型號適應。國家標準GB2336—80規(guī)定了防震錘所適用的導線型號。防震錘的個數(shù)選擇當導線直徑小檔距大，或者導線直徑大而檔距也大時，風傳給導線的能量就大，往往需采用多個防振錘才能防止振動的危害，一般取1?3個，大跨越至要6?7個之多。其個數(shù)的決定，應根據(jù)下表查出所需防振錘個數(shù)。此處取1個防震錘。間隔棒的設計送電線路分裂導線間隔棒的主要用途是限制子導線之間的相對運動及在正常運行的情況下保持分裂導線的幾何形狀。按照送電線路分裂導線的根數(shù)不同，我國500kv及以下送電線路的間隔棒可分為二、三、四根分裂導線用的三種類型。按間隔棒的工作特性分為兩類，即阻尼型間隔棒及非阻尼型間隔棒。阻尼式間隔棒特點：在間隔棒活動關節(jié)處利用橡膠作材料來消耗導線的振動能量，對導線振動起阻尼作用。因此，該類間隔棒可適用于各地區(qū)。重點作用于導線容易產生振動地區(qū)的線路（如平原、丘陵及一切開闊地帶）。本次設計的地形條件為平原，所以可選擇阻尼式間隔棒。間隔棒的技術要求（1）耐短路電流向心壓力的機械強度：送電線路發(fā)生短路事故時，分裂導線受電磁作用將產生較大的向心壓力，間隔棒的各部件應在經(jīng)受這一壓力時不發(fā)生破壞或永久變形。（2）兩夾頭之間的拉、壓強度：分裂導線間隔棒的機械強度應能承受導線覆冰不平衡張力（如僅單根導線覆冰）、次檔距振蕩及單根導線上人時在子導線之間產生的拉、壓力?？紤]到可能出現(xiàn)的嚴重情況，一般該強度應不低于4000N。（3）夾頭握力：送電線路不僅要求在正常運行或導線在微風振動情況下，間隔棒對導線有穩(wěn)固的握力，以防住導線，以保證外力消除（如覆冰脫落）后，導線能有自行恢復到原位置的能力?；謴土赜袃蓚€來源，即M=M1+M2，M1是因夾頭偏離其平衡位置后，由兩側張力合成的結果。國外資料及國內實測結果表明，在長期運行情況下，鋁截面為300mm2的鋼芯鋁絞線，間隔棒夾頭扭握力不應低于25?30N?m,鋁截面為400mm2的鋼芯鋁絞線，間隔棒夾頭扭握力不應低于35?40N?m.止磨損導線。而且還要求由于不均勻覆冰等原因使導線發(fā)生扭轉時，間隔棒夾頭應能握住導線，以保證外力消除（如覆冰脫落）后，導線能有自行恢復到原位置的能力。（4） 活動性：間隔棒應具有充分的活動性，以避免由于導線的振動、振蕩、弛度差及不均勻覆冰時，夾頭附近的導線出現(xiàn)高應力疲勞損壞。（5） 電氣性能：間隔棒應符合線路金具防電暈及無線電干擾的要求，此外，對采用橡膠做阻尼元件或做夾頭防松件的間隔棒而言，橡膠應具有一定的導電性能，以防止在子導線之間的不平衡電壓作用下橡膠元件發(fā)熱損壞。間隔棒的安裝：如何合理地選擇間隔棒的安裝位置，仍然是一個正在探索中的問題。但是，目前國內外已廣泛采用按不等距離安裝的方式。參考國外廠家所推薦的安裝距離，初步擬定下述幾項原則：（1）第一次檔距對第二次檔距（或倒第一對倒第二次檔距）的比值宜選在0.55?0.65左右。此外，間隔棒不宜布置成對于檔距中央呈對稱分布。（2）端次檔距長度，對阻尼性能良好的間隔棒可選在30?45m范圍內，對阻尼性能一般或非阻尼型間隔棒可選在25?35m范圍內。（3）最大次檔距長度，對阻尼性能良好的間隔棒，一般不宜超過80?90m,對阻尼性能一般或非阻尼型間隔棒一般不宜超過60?65m。4.4桿塔結構設計4.4.1桿塔定位桿塔定位是綜合與初勘測和終勘測的結果來確定的。4.4.1.1桿塔的呼稱高架空導線對地面、對被跨越物必須保證有足夠的安全距離。為此，要求線路的桿塔具必要的適當高度。同時還要求線路有與桿高相配合的適當?shù)臋n距。從地面到最低層橫擔絕緣子串掛點的高度，叫做桿塔的呼稱高。第五章基礎設計及防雷桿塔基礎指的是建在土壤中的桿塔的地下部分。其基礎設計是指根據(jù)線路經(jīng)過的地區(qū)的地質、土、土壤及施工運輸條件等實際情況，經(jīng)過技術經(jīng)濟比較后確定各類基礎的形式，然后對各類桿塔進行計算，使桿塔可以滿足桿塔的穩(wěn)定條件要求，保證線路長期的安全運行。桿塔必須要有穩(wěn)定的基礎，防止桿塔上撥、下沉和傾倒，保證架空線路的安全及可靠運行?；疽髼U塔基礎承載著塔身荷載和各種外力作用，桿塔基礎隨桿塔所受荷載不斷變化。桿塔基礎保證在各種不同的受力情況下桿塔可以正常工作，使線路能長期穩(wěn)定的運行。按施工特點和承載分開控基礎，掏空擴底基礎，巖石錨樁，鉆孔灌注樁等。本次基礎設計選定大開挖混凝土基礎，選用土重法計算。5.4防雷設計力架空線大多地處曠野，又是曠野中最高的物體，極易遭到雷擊。所以防雷的設計就顯得尤為重要，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。輸電線路防雷有兩個重要指標來衡量其防雷性能的好壞：一是耐雷水平，既雷擊線路絕緣不發(fā)生閃絡的最大雷電流幅值，以kA(千安)為單位。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。輸電線路防雷的原則和措施：(1)防止雷直擊導線沿全線架設避雷線，有時還要裝避雷針與其配合。防止雷擊塔頂或避雷線后引起絕緣閃絡降低桿塔的接地電阻，增大耦合系數(shù)，適當加強線路絕緣，在個別桿塔上采用避雷器等，是提高線路耐雷水平，減少絕緣閃絡的有效措施。防止雷擊閃絡后轉化為穩(wěn)定的工頻電弧適當?shù)脑黾咏^緣子片數(shù)，減少絕緣子串上的工頻電場強度，電網(wǎng)中采用不接地或經(jīng)過消弧線圈接地方式，防止建立穩(wěn)定的工頻電弧。防止線路中斷供電可采用自動重合閘，或雙回路、環(huán)網(wǎng)供電等措施。5.4.1一般地區(qū)耐雷水平計算根據(jù)《交流電氣裝置的接地》(DL/T621-1997)規(guī)定：在土壤電阻率的地區(qū)，采用水平敷設的接地裝置，接地極埋設深度不宜小于0.5m。本次設計在一般地區(qū)埋設接地極，其中：接地極材料為圓鋼，總長L=24X4+4.32X4=113.28，直徑d=10mm，埋入深h=1m，形狀系數(shù)A=1.76。5.4.2耐雷水平和雷擊跳閘率衡量線路防雷性能優(yōu)劣的重要指標一般有兩個：一是線路耐雷水平，一是線路雷擊跳閘率。線路耐雷水平是指雷擊線路時，線路絕緣子不會發(fā)生閃絡的最大雷電流幅值。低于耐雷水平的雷電流擊于線路不會引起閃絡，反之，則必然會引起閃絡。配電線路雷電流超過線路耐雷水平引起絕緣子發(fā)生閃絡沖擊時，由于沖擊閃絡時間很短不會引起線路跳閘，但若在雷電消失后由工作電壓產生的工頻短路電流電弧持續(xù)存在，將引起線路跳閘。線路雷擊跳閘率是指每100km線路每年(折算到40個雷暴日下)由雷擊引起的線路跳閘次數(shù)，它是衡量線路耐雷性能的綜合指標。線路耐雷水平越高，雷擊跳閘率越低，說明線路的防雷性能越好。所以如何提高線路耐雷水平，降低雷擊跳閘率是防雷設計中非常重要的工作。雷