架空输电线路课程设计.doc

架空输电线路课程设计 班级 姓名 学号 指导老师 年 月 日目录一、设计条件3二、设计要求3三、整理已知条件4四、比载计算5五、计算临界档距，判断控制条件6六、判定最大弧垂8七、计算各气象条件下的应力和弧垂9八、安装曲线计算11九、画应力弧垂曲线与安装曲线14十、感想14330Kv架空输电线路设计一、设计条件 1.典型气象区V区 2.导线型号LGJ-400/50 3.电压等级330Kv二、设计要求 列出各气象条件，计算出比载，判断临界档距，最大弧垂气象，画出应力弧垂曲线及安装曲线。三、整理已知条件1. 气象条件及其作用 气象 项目 最高气温最低气温最大风速（强度）最大风速（间距）覆冰有风（强度）覆冰有风（间距）内过电压外过无风外过有风安装气象事故气象年均气温覆冰无风气温40-101010-5-5151515-5-1015-5风速换算前00303010101501010000换算后0032.0132.0110.6710.6716.01010.6710.67000冰厚0000101000000010作用校验电气间距计算导线强度计算强度校验电气间距校验杆塔强度校验电气间距校验绝缘子风偏后的间距校验地线对档距中央导线的保护校验绝缘子风偏后的间距检验安装时条件检验杆塔强度防微风震动校验电气间距表一2.风速换算由于此处的风速是高度为10米处的基准风速，而110330Kv输电线路应取离地面15米处的风速，所以应当进行风速高度换算。采用公式 式中 线路设计高度h处的风速，m/s； 标准高度10m处的风速，m/s； 风速高度变化系数；z为粗糙度指数；为修正系数在此设计中采用架空输电线路设计孟遂民版中表26规定，取粗糙度等级为B；则相应的z=0.16；=1.0 则 最大风速时风速换算值为v=1.06730=32.01m/s 覆冰有风，外过有风，安装气象时风速换算值为v=1.06710=10.67m/s内过电压时风速换算值为v=1.06715=16.01m/s3.导线参数 此处采用LGJ-400/50导线，其相应参数如下表二所示截面积A( )导线直径d(mm)弹性系数E(MPa)温膨系数计算拉断力（N）计算质量（kg/km）抗拉强度（MPa）安全系数k许用应力（MPa）年均应力上限 （MPa） 451.5527.636900019.310-61234001511259.622.5103.8564.90导线的安全系数取2.5，控制微风震动的年均气象条件下的年均运行应力设计安全系数取4则抗拉强度许用应力年均运行应力上限四、比载计算1.自重比载2.冰重比载3.垂直总比载4.无冰风压比载（1） 外过电压，安装有风此时风速v=10.67m/s (2)内过电压此时风速v=16.01m/s （3）最大风速此时风速v=32.01m/s 计算强度时校验电气间距时5.覆冰风压比载此时风速v=10.67m/s 计算强度和检验风偏时均可取6.无冰综合比载（1）外过电压，安装有风（2）内过电压（3）最大风速计算强度时校验风偏时7.覆冰综合比载计算强度和校验风偏时各气象条件下的比载计算值列于下表三项目自重比载冰重比载无冰综合（强度）无冰综合（风偏）覆冰综合（强度）覆冰综合（风偏）数据（）32.8255.9346.0742.0556.6556.65五、计算临界档距，判断控制条件 1. 当气象条件变化时，应力随之变化，在应力达到最大时的气象条件即为控制条件，在输电线路设计时，应考虑的四种气象条件分别为最低气温，最大风速，最厚覆冰，年均气温。这四种气象条件的有关参数如表四所示 条件 项目 最大风速最厚覆冰最低气温年均气温许用应力103.85103.85103.8564.90比载温度10-5-1015排序bdac2.按等高悬点考虑，计算各临界档距由状态方程式可得临界档距的计算公式为所以各临界档距如下：将结论列于下面表五可能的控制条件a（最低气温）b(最大风速)c(年均气温)d（最厚覆冰）临界档距（m） 由上表五可得出如下结论：当代表档距l164.82m时最厚覆冰是控制条件。六、判定最大弧垂此处最大弧垂是指架空线在无风气象条件下垂直平面内档距中央弧垂的最大值。出现最大弧垂的气象条件是最高气温或覆冰无风，在此设计中采用临界温度法判定最大弧垂。1. 临界温度法在某一温度下，架空线在自重比载作用下产生的弧垂与覆冰无风时的弧垂相等，则此温度称为临界温度。设覆冰无风为第一状态：气温为，比载为，架空线水平应力为临界温度为为第二状态：温度为，比载。水平应力为则可根据状态方程式解得临界温度计算式为2. 判定（1） 当代表档距l164.82m时，最厚覆冰为控制条件第一状态：最厚覆冰，温度，比载，水平应力第二状态：覆冰无风，温度，比载，水平应力由状态方程式1可求得覆冰无风条件下的应力取代表档距l=200m,将各数据代入上式得采用试凑法可得临界温度最高气温 所以最大弧垂发生在最高气温条件下。综上所述，在整个档距范围内最大弧垂都发生在最高气温条件下。七、计算各气象条件下的应力和弧垂1. 各已知条件及参数如下表六所示已知条件年均气温最厚覆冰 控制区间参数0164.8215-5010010.6764.90103.852.待求条件的已知参数如下表七所示待求条件 参数最高气温最低气温年均气温事故气象外过有风外过无风内过电压安装气象覆冰无风覆冰有风（强度）覆冰有风（风偏）最大风速（强度）最大风速（风偏）40-1015-10151515-5-5-5-510100000000010101000000010.67016.0110.67010.6710.6732.0132.0132.8232.8232.8232.8233.1732.8233.8033.1755.9356.6556.6546.0742.053. 利用状态方程式求得各条件下的应力与弧垂，列于下表八中。由架空输电线路设计孟遂民版中表58规定，导线的应力曲线应当计算表七中的十三中气象条件，而弧垂曲线只需计算最高气温，覆冰无风，外过无风三种气象条件。（1） 应力计算在此取档距范围为50800m，间隔为50m以档距400m为例计算最高气温下的应力和弧垂：档距l=400m时，控制条件为最厚覆冰。则可以最厚覆冰为第一状态，最高气温为第二状态第状态：温度，比载，水平应力第状态：温度，比载，水平应力由状态方程式代入数据化简得可采用迭代法求解此方程令A=92.96 B=495490.104则上式变换为 取 所以可取最高气温下相应的弧垂计算出各档距与各种气象条件下的应力，并计算出弧垂，列于下表八、安装曲线计算1.架线施工时，常以观测弧垂方式确保线路符合设计要求，因此事先将各种施工气温（无冰无风）下的弧垂绘制成相应的曲线，以备施工时查用。安装曲线以档距为横坐标，弧垂为纵坐标一般从最高施工气温至最低施工气温每隔5度绘制一条曲线。为了使用方便提高绘图精度，对不同的档距，可根据其应力绘制成百米档距弧垂，即观测档距的弧垂可由下式换算此设计中档距范围取50800m，间隔50m，温度介于最高气温至最低气温之间，取-1040,间隔。各弧垂计算结果如下表九所示。2.架空线并不是完全弹性体，初次受张力作用后不仅产生弹性伸长，还会产生永久的塑蠕伸长。在线路运行初期最为明显，故在线路工程上称为架空线的初伸长。架空线的初伸长使档内线长增加，弧垂增大，使架空线对地或跨越物的安全距离减小而造成事故。所以线路设计时必须考虑架空线初伸长的影响。此处采用恒定降温法补偿架空线的初伸长。设架空线单位长度塑性伸长量为,则架空线的应力状态方程式为式中说明增大架线应力相当于将架线时的气温降低各种导线消除架空线初伸长的降温值如下表架空线类型铝钢截面比m=7.717.91铝钢截面比m=5.056.16铝钢截面比m=4.294.38钢绞线降温值（）202515201510此处架空线型号为导线型号LGJ-400/50，查附表得其铝截面积为，钢截面积为则铝钢截面比m=。所以应当降温 以档距为400m，温度40为例计算应力和百米弧垂第状态（最厚覆冰）：温度，比载，水平应力第状态（无冰无风）：温度，比载，水平应力由状态方程式代入数据得采用迭代法令A=66.32 B=495490.104则上式变换为 取 可取 百米弧垂同理可求得其他温度下的应力与百米弧垂 气象条件档距l（m）最高气温最低气温年均气温事故气象外过有风外过无风内过电压安装气象覆