110kV白云安线架空线路设计毕业设计论文

1、 毕毕业业设设计计说说明明书书 110kv 白云-安线架空线路设计 学 生 姓名: 班 级 学号: 院、系、 部: 电力工程学院 专 业: 电气工程及其自动化（输配电工程） 指 导 教师: 合作指导教师： 2013 年 06 月 南 京 undergraduate design(thesis) the design of 110kvbaiyun overhead power transmission line by duan yuan-yu supervised by associate professor ni liang-hua school of electric power engin

2、eering nanjing institute of technology june 2013 摘 要 本设计是白云变电站至安线变电站的一条 110kv 送电线路。根据提供的气象 条件，导线型号，平断面图等资料，对这条线路进行全面的设计包含了导线、避 雷线的应力和弧垂计算；杆塔型式和金具的选择；弧垂模版的制作和杆塔定位； 导线的防振设计；耐张杆荷载计算；杆塔主材和斜材内力计算；基础的设计和校 验。本设计原题来自设计院实际设计项目，具有较强的现实意义。 关键词 架空线路，应力弧垂曲线，杆塔荷载，杆塔定位 abstract this design is a new 110kv transmiss

3、ion lines from the baiyun substation to ann line substation. according to the weather conditions, wire type, flat profile and other materials,i carries on the comprehensive design ,this design involves the content: the calculation of conductor,; tower type and hardware fittings selection; definite p

4、ole position and sag template; anti-vibration design of conductors; calculation of tower material internal force ; design and verification foundation. this design is actual design project comes from the design institute, has the strong practical significance key words overhead lines , curves of load

5、,tower loads,tower location 目 录 摘要.i abstract.i 1 绪论.1 2 说明书.2 2.1 设计工程概况.2 2.2 导线、避雷线的应力弧垂计算.2 2.3 杆塔型式的选择.6 2.4 绝缘子及金具的选择.7 2.5 杆塔室内定位10 2.6 线路的防振设计13 2.7 杆塔头部尺寸校核.14 2.8 上字型耐张杆塔强度计算.10 2.9 铁塔基础的稳定性设计.27 2.10 本章小结.31 3 计算书.32 3.1 架空线路的应力和弧垂计算.32 3.2 杆塔的选择.45 3.3 绝缘子和金具的选择46 3.4 排杆定位的计算50 3.5 线路的防振

6、设计.56 3.6 杆头尺寸校核计算.60 3.7 上字型耐张杆强度校核.67 3.8 铁塔基础设计.78 3.9 本章小结.83 4 结论.84 谢辞.85 参考文献.86 附录 1 图纸 . . . .87 a1.1 导线应力弧垂曲线.87 a1.2 避雷线应力弧垂曲线.88 a1.3 直线杆塔金具图.89 a1.4 耐张杆塔金具图.90 a1.5 弧垂模版.91 a1.6 直线杆塔图.92 a1.7 耐张杆塔图.93 a1.8 杆塔定位结果表(1).94 a1.8 杆塔定位结果表(2).95 附件 2 外文资料翻 译.96 a2.1 输电线路设计应注意的问题（译文） .97 a2.2 外

7、文资料翻译（原文）.59 1 绪 论 电力工业是关系国计民生的重要基础产业和公用事业。电力的安全、稳定和 充分供应，是国民经济全面、协调、可持续发展的重要保障。新中国成立以来， 特别是改革开放以来，电力工业走过了一条不平凡的发展道路，发展速度不断加 快，发展质量日益提高，服务党和国家工作大局、服务经济和社会发展、服务电 力用户的能力逐步增强，取得了举世瞩目的成绩，实现了历史性的跨越。 随着我国经济的快速发展，我国的电力事业也发展到了一个新的水平。电力 用户对电力供应的安全性、可靠性和服务质量的要求越来越高。输电线路作为电 力输送的大动脉，其安全性和稳定性尤为重要。保证电力输送的稳定对电力企业

8、自身的供电稳定能力和服务水平也提出了更加高的要求，电力企业正面临着前所 未有的机遇与挑战。 本文基于拟建的白云安线架空线路，根据平断面图、地区污秽等级等资料， 进行了导线和避雷线应力弧垂计算、金具绝缘子的选取、线路导线的防振设计、 杆塔型号的选择、杆塔的定位、杆塔荷载的计算、杆塔强度校验以及基础校验等。 本文主要分为两大部分：一是说明书，二是计算书。以及附录包含的线路金 具和绝缘子连接图、杆塔型式图、导线和避雷线应力弧垂曲线图、弧垂模版以及 排干定位表。 在说明书中，讲述了导线以及避雷线的应力弧垂计算的原理和公式、选择杆 塔型式的要求、杆塔定位的方法和模版、金具绝缘子选择的要求、杆塔荷载计算

9、的分析和公式选用、防振锤的安装原理和个数选择方法、基础底盘校验都做了详 细的说明。计算书对线路设计的过程进行了具体介绍，详细的阐述了导线避雷线 应力弧垂的计算过程、金具的选择计算、线路防振设计计算和校验具体的过程、 杆塔荷载和强度计算过程等相关计算。 在整个设计的过程中，参考了许多的设计方面的书。运用了常用算法、公式 以及一些常用参数，参考文献也从图书馆或指导老师借阅，绘表、绘图较清晰， 文本易读、理解。 2 说明书 2.1 线路基本资料 本设计是根据电力系统规划设计，拟在白云变电站新建一条 110kv 送电线路， 向安线变电站供电，导线采用 lgj-240/40。线路路径：沿线路路径情况见提

10、供的 平断面图，沿线路的地质为粘土，孔隙比 0.8，液性指数 0.75，地下水在表面下 2.4 米，地区污秽等级 4 级。气象条件：相当于我国典型气象区的第 ix 区。 2.2 导线、避雷线的应力、弧垂计算 2.2.1 导线应力、弧垂计算 （1）确定所采用的计算气象条件（ix 级气象区） 表 2.1 气象区参数 代表情况温度()风速(m/s)冰厚(mm) 最高气温4000 最低气温-2000 最大风速-5300 覆冰-51520 年平均气温1000 外过电压（有风）15100 外过电压（无风）1500 内过电压10150 安装有风-10100 （2）确定导线的计算参数（lgj-240/40）

11、表 2.2 导线的计算参数 名称数据 导线总面积 a(mm2)277.75 导线外径 d (mm)21.66 导线温度膨胀系数 (1/) 6 10 9 . 18 导线单位长度质量(kg/km)964.3 导线瞬时破坏应力 p(n/mm2)300.16 导线安全系数2.5 (3) 比载计算 表 2.3 导线的各种比载 名称符号公式(10-3mpa/m)结果(10-3mpa) 自重比载1(0,0)9.8 q.g/a34.02 冰重比载2(20,0)27.709 b(d+b)/a83.18 垂直比载3(20,0)1(0,0)+ 2(5,0)117.2 4(0,10)9.8cdv2/(16a)4.87

12、 4(0,15)9.8cdv2/(16a)12.063无冰风压比载 4(0,25)9.8cdv2/(16a)36.189 覆冰风压比载5(20,15)9.8c(d+2b) v2/(16a)37.46 6(0,10)12(0,0)+42(0,25)1/234.37 6(0,15)12(0,0)+42(0,15) 1/236.094 无冰有风 综合比载 6(0,30)12(0,0)+42(0,10) 1/249.67 覆冰有风综合比载7(20,15)32(10,0)+ 52(10,10) 1/2120.52 上表中 c 为风载体型系数：线径17mm 取 1.2； 线径17mm 取 1.1； 覆冰(

13、不论线径大小) 取 1.2。 为风速不均匀系数。 表 2.4 风速不均匀系数 设计风速(m/s)20 以下2030303535 及以上 1.00.850.750.7 (4) 确定应力值 使用应力 、 (2.1) )(06.120mpa k p 平均运行应力 cp (2.2)(04.7525 . 0 mpa pcp (5) 判断临界档距 将最低气温，年平均气温，最大比载三种控制气象条件，按比载与应力的 比值()按从大到小，如 d、c、b、a 表示并将算得的临界档距 lk按 d、c、b 两种条件与其他控制条件组合顺序排成表，表格如下： 表 2.5 导线的各种控制条件 项目最低温年平均气温覆冰 许用

14、应力 0 120.0675.04120.06 比载 3 1002.34 3 1002.34 3 1004.123 气温-2010-5 0 / 3 10284 . 0 3 10453 . 0 3 10025. 1 编号cba 计算各种临界档距 ij l 计算公式： 2 1 12 2 2 1212 ) () ( )(24 24 tt e lij （2.3） 由计算公式可以求出各临界档距如下： lab=93.639 lac= 83.754m lbc= 虚数 本设计判断出气象控制条件为： 当 l93.639m 时，由最低温控制； 当 l93.639 时，由年平均气温控制。 83.754 虚数 93.6

15、39 c b a 图 2.1 临界档距判断图 2.2.2 避雷线的应力、弧垂曲线 (1) 根据导线的型号确定避雷线的型号， 按下表选取： 表 2.6 导线避雷线配合 导线型号 lgj-35 lgj-70 lgj-95 lgj-185 lgj-240 lgj-300 lgj-300 向上 避雷线型号gj-25gj-35gj-50gj-70 (2) 确定避雷线的计算参数： 表 2.7 避雷线的计算参数 名称数据 避雷线的计算外径 d(mm)9.0 避雷线的面积 a(mm2)49.48 避雷线的温度膨胀系数 (1/) 6 10 5 . 11 避雷线的瞬时破坏应力 p(n/mm2)14329.02 避

16、雷线的弹性系数 e(n/mm2)181400 避雷线的安全系数3.5 (3) 避雷线的各种比载计算： 表 2.8 避雷线的各种参数 名称符号公式(10-3mpa/m)结果(10-3mpa) 自重比载1(0,0)9.8 q.g/a81.58 冰重比载2(20,0)27.728 b(d+b)/a325.03 垂直比载3(20,0)1(0,0)+ 2(5,0)406.61 4(0,10)9.8cdv2/(16a)13.64 无冰风压比载 4(0,30)9.8cdv2/(16a)92.08 覆冰风压比载5(20,15)9.8c(d+2b) v2/(16a)167.12 6(0,30)12(0,0)+4

17、2(0,30)1/2123.02无冰有风 综合比载6(0,10)12(0,0)+42(0,10) 1/287.27 覆冰有风综合比载7(20,15)32(20,0)+ 52(20,15) 1/2439.61 (4) 根据防雷要求，避雷线在 15，无风，无冰时的应力为 b (2.4) 2 2 2 80.0121 b b d d g lsh g l 式中 s、h 导线、避雷线杆塔上悬挂点间水平距离和垂直距离， m； 、 导线、避雷线的自重比载，； d g b gmmpa/ 、 导线、避雷线在在 15，无风，无冰时应力，n/。 d b 2 mm 使为最大值的档距 定义为控制档距，当 s = 1 时，

18、=166.7(h-1) b l q l q l =166.7(6-1)=833.5 (m)绘制避雷线应力弧垂曲线时， 取 0700m，而 ，故ll q l 取 =700 代入 式中，求出。以，15，无风，无冰为已知状态，应用状l b b b 态方程求出气象条件下的应力弧垂值，并画出应力弧垂曲线。验证档距 l=50m、300m、600m 时，最大风速、覆冰时的应力都小于最大使用应力 导线、避雷线的应力弧垂曲线见附录 1 的图 a1.1 和图 a1.2。 2.3 杆塔型式的选择 2.3.1 杆塔的选择 (1) 杆塔选择的原则 按线路的电压等级及线路所经过的地区的地形、地貌条件、交通情况来 选择杆塔

19、的型式。 应采用材料消耗量较少的杆塔，尽量简化杆塔的尺寸和种类，尽量选用 定型杆塔。 导线和避雷线的规格及气象条件也可作为选择杆塔的依据。 2.3.2 选择杆塔 (1) 由于高压等级为 110 kv，电压等级比较高，而且导线型号为 lgj- 240/40，避雷线型号 gj-50，所以对杆塔的强度等级要求比较高，所以选择上字 型直线铁塔和上字型耐张铁塔。 (2) 线路所经地区有较多的河道和建筑物，还有很多其它电力线路和通讯线。 (3) 由于以上原因，直线杆塔选用呼称高为 18m 的上字型铁塔；耐张杆和转 角杆塔采用呼称高为 15m 的上字型铁塔。杆塔按被跨越物和根据地形适当的按 3m 逐段加高。

20、 2.4 绝缘子及金具的选择 耐张绝缘子型式为 xwp3-70，耐张绝缘子与悬垂绝缘子的相同，根据对于 110kv 以下线路每串耐张片数比悬垂片数多 1 到 2 片，所以耐张绝缘子片数为 10 片，悬垂绝缘子片数为 9 片。 2.4.1 绝缘子的选择 (1) 根据运行电压为 110kv，导线型号 lgj-240/40，地区污秽等级为 4 级， 所以选择 xwp3-70 型绝缘子。 xwp3-70 型绝缘子的电气性能如下： 2.9 绝缘子的各种电气性能 工频电压有效值 kv 产品型号 盘经 mm 高度 mm 泄漏 距离 mm 干闪湿闪击穿 50闪络电 压幅值 kv 额定 机电 破坏 重量 kg

21、kn xwp3-7025516045045120120707.5 (2) 绝缘子串片数的选择 (2.5) 8 . 8 0 x n kl u n 式中 泄漏比距 现取 3.6 绝缘子泄露距离的有效系数 取 1。 x k 根据操作过电压的要求校验所选的绝缘子的片数 (2.6)720 e kuku 由以上得悬垂绝缘子片数 9 片 耐张绝缘子型式为 xwp3-7，耐张绝缘子的型号与悬垂绝缘子的相同， 根据运行经验对于 110kv 以下线路每串耐张片数比悬垂片数多 1 到 2 片，所以耐 张绝缘子片数为 10 片。 (3) 绝缘子串数的选择 悬垂绝缘子串的串数应由以下两个条件进行计算: 按导线的最大综合

22、比载决定 (2.7) t g kn 1 式中 n 串数 ； t 悬式绝缘子一小时机电荷载 n； k1 运行条件下的机械强度安全系数 k1=2.0。 按导线的断线条件计算 (2.8) t tk n d . 2 式中 导线的断线张力 n； d t 断线条件下的机械强度安全系数。 2 k 2.4.2 金具的选择 (1)线路金具选择如下表: 表 2.10 导线双联悬式绝缘子配合 件 号 金具名称型号 单 位 数 量 每个质量 （kg） 小计质 量(kg) 总质量 (kg) 主要尺寸 h(mm) 1u 型螺栓uj-1880副20.851.745 2q 型球头挂环q-7个20.300.650 3耐污型绝缘

23、子xwp3-70片187.5135.01609 4w 型碗头挂板w-7a个20.821.670 5悬垂线夹cgu-4副23.06109 6铝扁带110m60.030.2 145.1 - (2) 耐张绝缘子串组装绝缘子表: 表 2.11 导线耐张绝缘子配合 件号名称型号 单 位 数 量 每个质 量 kg 小计质 量 kg 总质量 kg 主要尺 寸 h(mm) 1u 型挂环u-10副30.541.685 2ph 型挂环ph-10个10.610.6100 3l 型联板l-1040块24.438.985 4z 型挂板z-7副20.641.370 5qp 型球头挂环qp-7个20.270.580 6耐污

24、型悬式绝缘子xwp2-70片205.50110.014610 7ws 型碗头挂板ws-7个20.971.970 8螺栓型耐张线夹nld-4副17.107.170 9铝扁带110m30.030.1 132.0 85 (3) 避雷线组装材料表: 表 2.12 避雷线的金具配合 2.5 室内定位 2.5.1 杆塔定位的原则: (1)应尽量少占耕地和好地，减少土石方量。 (2)杆塔应尽可能避免洼地和池塘、水库、冲沟发育地段、断层等水文、地 质条件不良的处所，对如带拉线的铁塔还应考虑打拉线的条件。 (3)应具有较好多施工条件。 2.5.2 杆塔排杆定位 所谓室内排杆定位是指在已提供好的平断面图上进行杆塔

25、的合理安置。常见 步骤如下： (1) 判断到现代最大弧垂出现的气象条件： 导线的最大弧垂只有出现在最高气温或者最大比载两种气象条件下，通常用 临界温度法或者临界比载法来判断最大弧垂出现的气象条件。通过计算知道最大 弧垂出现在最高气温气象条件下，具体计算详见计算书。 (2) 最大弧垂与杆塔定位的关系： 杆塔定位的主要要求是导线的任意点在任何情况下保证对地的安全距离（限 距） 。最大允许弧垂计算公式为： 金具名称型号每组数量 每个质量 kg 共计质量 kg 总质量 kg 主要尺寸 h(mm) u 型螺丝u-188010.80.880(l) 挂环zh-710.50.595悬垂金具 悬垂线夹xgu-2

26、11.81.8 3.1 82 耐张线夹nx-211.761.76140(l) u 型挂环u-710.440.4460耐张金具 挂环zh-710.50 .5 2.7 95 (2.9)(12 max mdef 式中 杆塔的呼称高度 m；e 悬垂绝缘子串长度 m； 导线对地安全距离 m，由线路电压和所经地区决定； d 限距裕度 m，其取值见下表 表 2.13 导线对地的限距裕度 档距600 0.50.50.70.70.91.0 (3) 杆塔的标准定位高度的确定 d h 直线杆： (2.10)(9 mhdehd 耐张杆： (2.11) )(8 mhdehd 式中 杆塔的呼称高度 ；em 悬垂绝缘子串长

27、度 ；m 导线对地安全距离 ；dm 裕留度 ；m 杆塔施工基面 ；hm (4) 最大弧垂模板的制作 根据允许的最大弧垂，估算代表档距，现取 0.9 倍的代表档距作为 max f d l d l 定位档距。根据假定的查出其所对应的最大弧垂相对应的，最大弧垂模板 j l d l 值由求得，采用与平断面图相同的比例，根据，制成模板，通过k 2 k 2 kxf 计算求出。 4 1003. 5 k 2.5.3 用最大弧垂模板排定杆塔位置的方法 根据公式，求出实际代表档距，与估计的代表档距不相 l l l l l 3 0 d l d l d l 等时，由求出。如果与的误差在，就满足要求。如果与不 d l

28、kk k 5 105 . 0 k k 在误差范围之内，再按模板从新定位，直到与在误差范围之内。 kk k (1) 定位结果 第一耐张段： 共 1 档： )(154 1 ml )(154 mld 第二耐张段： 共 3 档：，)(240 1 ml )( 5 . 272 2 ml )( 5 . 168 3 ml )(826.238mld 第三耐张段： 共 3 档：，)(265 1 ml )(276 2 ml )(284 3 ml )(33.275mld 第四耐张段： 共 3 档：，)(5 .242 1 ml )(310 2 ml )( 5 . 290 3 ml )(65.269mld 第五耐张段：

29、共 1 档： )(326 1 ml )(326 mld 第六耐张段： 共 3 档：，)(270 1 ml )(214 2 ml )(300 3 ml 412.268 d l 第七耐张段： 共 2 档：，)(234 1 ml )(192 2 ml )(083.216mld 第八耐张段： 共 4 档：，)(250 1 ml )(245 2 ml )(264 3 ml )(174 4 ml )(576.240mld 第九耐张段： 共 3 档：，)(250 1 ml )(290 2 ml )(191 3 ml )(516.253mld 第十耐张段： 共 1 档：)(259 1 ml )(259 mld

30、 第十一耐张段： 共 2 档：，)(225 1 ml )(219 2 ml )(061.222mld 2.6 线路的防振设计 本设计采用我国最广泛的防振装置-防振锤。由于防振锤是目前送电线路上 最广泛采用的一种积极的防振措施，其可将振动的振幅降低到没有危险的范围内， 对于减落或消除线路振动危险效果很显著。防振锤的计算主要解决两个问题：一 是确定其型号和个数；二是计算防振锤的安装距离。 2.6.1 根据导线和避雷线的型号、直径选用防振锤 导线 lgj-240/30；fd-4 避雷线 gj-50；fg-50 2.6.2 确定防振锤的数量 根据下表，由导线的直径是 21.66，结合定位知mm 表 2

31、.14 防振锤个数选择表 防振锤安装数量表 当需要安装下列防振锤个数时的相应档距 m防振锤型号 导线直径 mm 1 个2 个3 个 fg-50，fg-70，fd- 2 d12300300600600900 fd-3，fd-412d223503507007001000 fd-6，fd-5d2，则满足要求。 max t p k 式中 p 绝缘子一小时的机电荷载 n； 绝缘子串中最靠近横担的一片绝缘子所受到的最大使用荷载 max t n。 (2.17) in ggt max 式中 导线覆冰时的综合荷载 ； n g 2 3 2 5 alalg vhn 绝缘子覆冰时的综合荷载 n。 i g (2.18)

32、 278 . 6 21.10324 70000 max t p k (3) 事故情况下绝缘子的安全系数 由公式，计算 k 的大小，如果 k1.3，则满足要求 max t p k (2.19) i n ggt max (2.20)%50 3 vii algg (2.21) 3 . 129. 6 75.11127 70000 max t p k 满足要求。 本设计选取档距相差较小，进行绝缘子强度的校核均满足条件，并且选取的 情况安全预度比较大，则整条线路均可保证安全。 2.7.2 绝缘子串的串数选择 (1) 悬垂绝缘子串的串数是根据最大荷载和断线情况下来选择的 按导线最大综合荷载计算 (2.22)

33、 t ggk n in 1 式中 导线覆冰时的综合比载 n； n g 绝缘子串覆冰时的综合比载 n； i g 绝缘子一小时机电荷载 n。t (2.23)35 . 0 )( 1 t ggk n in 按导线断线条件计算 (2.24) t tk n d2 式中 悬式绝缘子在断线情况下的机械强度的安全系数； 2 k3 . 1 2 k 导线断线张力 n； d t 绝缘子一小时机电荷载 n。t (2.25)22. 0n 经校核悬垂串数为 1 串，考虑安全等情况选择 2 串。 (2)对于耐张绝缘子串 (2.26) t tk n m1 式中 悬式绝缘子在运行情况下的机械强度的安全系数； 1 k0 . 2 1

34、 k 导线的最大使用张力 n； m t 绝缘子一小时机电荷载 n。t (2.27)95 . 0 1 t tk n m 经校核耐张串的穿数为 1 串。考虑重覆冰等安全原因选择 2 串。 2.7.3 直线杆塔头尺寸的校核 (1) 直线杆悬垂绝缘子串的风偏角计算及校验 计算风偏角 悬垂绝缘子串在横线路方向的风偏角 (2.28) v j h j la g la p 1 4 2 2 arctan (2.29) 6 . 1 2 21 v kannp zzj 式中 悬垂绝缘子的重量 n； j g 悬垂绝缘子的风荷载 ， j p 校验条件下的垂直荷载； v l 校验条件下的水平档距； h l 绝缘子串的受风面

35、积，单盘每片取 0.02m2 金属零件对单导线a 每片取 0.03 m2。 表 2.16 悬垂绝缘子的风偏角 情况)/(10 3 4 mmpa )/(10 3 1 mmpa () 运行电压29.4334.0240.16 内过电压12.0634.0217.82 外过电压4.8734.027.4 (2) 导线间水平距离的校验 根据我国长期的试验和参考国外公式，提出了档距小于 1000m 时公式为： (2.30) m f u d65. 0 110 4 . 0 式中 导线间水平相间距离 m；d 悬垂绝缘子串的长度 m；l 额定电压 kv；u 导线的最大弧垂 m。 m f 本设计选用的典型杆塔相间距离为

36、 7m，经过校验满足条件 (3) 避雷线保护计算 避雷线应十分重视其防雷保护 避雷线与导线在档距中央的距离配合应按下式校验 （气象条件为无风 +15） (2.31)1012 . 0 ls (2.32) bd ffhs 式中： 档距 m；l 悬挂点之间的距离；h 导线在外过电压无风下的弧垂 m； d f 避雷线在外过电压无风下的弧垂 m。 b f 避雷线对边导线的保护角的校验 通常情况下为 2030，110kv 线路，一般采用 20 左右。 (2.33)33.22arctan h s 式中 导线与避雷线之间的水平距离 m；s 导线与避雷线之间的垂直距离 m。h 避雷线的最大使用应力 避雷线的最大

37、使用应力不应超过瞬时破坏应力的 70% (2.34)(29.19114 max mpa k p (3.35) maxp 46830%70 2.7.4 非直线杆塔的跳线风偏角 (2.36) 1 4 arctan 表 2.17 非直线杆塔的跳线风偏角 情况)/(10 3 4 mmpa )/(10 3 1 mmpa )( 运行电压29.4334.0245.4 内过电压12.06234.0221.69 外过电压4.8734.029.05 带电作业4.8734.029.05 2.7.5 做间隙圆对风偏角进行校验做间隙圆对风偏角进行校验 具体校核详见计算书，通过校验，对正常运行、内过电压、外国电压均满 足

38、下表各种条件下最小间隙： 表 2.18 各种条件下的最小间隙 各种电压(kv) 计算条件 3560110 接地 110 不接 地 154220330500 运行电压0.10.20.250.40.550.551.01.15 内过电压0.250.50.70.81.101.452.02.5 外过电压0.450.651.01.902.63.7 直线塔风偏角和间隙圆图见下图： 图 2.2 直线塔风偏角和间隙圆图 2.8 上字型耐张杆强度计算 2.8.1 承力杆塔运行情况的荷载计算条件 (1)最大风无冰,相应气温,未断线 (2)覆冰，相应气温，未断线 (3)最低气温，无风无冰，未断线.(用于终端杆塔和转角

39、杆) (4)断上避雷线 断上导线 安装情况 安装避雷线 安装上导线 安装左下导线 安装右下导线 2.8.2 承力杆塔断线情况的荷载计算条件： （1）在同档内断两根导线，无风无冰. （2）断一根导线，风无冰，在断线情况下,所有导线张力取导线最大使用张 力的 70%。 （3） 杆塔安装情况的荷载计算条件： 一侧装一根导线，另一根未装好，其它任何线都未装；各类荷载的组合系 数. 运行情况: 1.0 断线情况(包括耐张杆及 220kv 以上直线杆): 0.9 110kv 及以上直线杆:0.75 安装情况:0.9 2.8.3 荷载的计算: （1）转角耐张杆塔, 正常情况 (最大风 无冰 无断线) 垂直荷

40、载 )(39.4441ngd )(03.845ngb 水平荷载 )(23.9339npd )(23.3682npb 纵向荷载不考虑. （2）转角耐张杆塔, 正常情况:（最大覆冰） 垂直荷载 )(9 .10789ngd )(72.4016ngb 水平荷载 )(98.9050npd )(28.4469npb 纵向荷载不考虑. （3）转角耐张杆塔, 正常情况:（最低温 无冰无风） 垂直荷载 )(39.4441ngd )(03.845ngb 水平荷载 )(39.6724npd )(39.2716npb 纵向荷载不考虑. （4）转角耐张杆塔断上导线 垂直荷载 正常相 )(39.4441ngd )(03.

41、845ngb 断线相 )(29.3514 ngd 水平荷载 正常相 )(86.9844npd )(96.6448npb 断线相 )(43.4922 npd 纵向荷载 )(71.22818 ntd （5）转角耐张杆塔断避雷线 垂直荷载 正常相 )(39.4441ngd 断线相 )(98.448 ngb 水平荷载 正常相 )(86.9844npd 断线相 )(48.3224 npb 纵向荷载 )( 6 . 14947 ntb (6) 安装情况 垂直荷载 )(03.845ngb 水平荷载 已装避雷线)(71.5151npb 正装避雷线)(71.5151npb 纵向荷载 已装避雷线)(46.23542

42、ntb 正装避雷线)(46.23542ntb (7) 安装情况 垂直荷载 已装避雷线)(03.845ngb 正装避雷线)(23.14091 ngb 水平荷载 已装避雷线)(42.10303npb 正装避雷线)(71.5151 npb 纵向荷载 已装避雷线0 b t 正装避雷线)(46.23542 ntb (8) 安装情况 垂直荷载 已装导线 )(39.4441ngd 正装导线)(29.3514 ngd 已装避雷线)(97.448ngb 水平荷载 已装导线 )(96.9116npd 正装导线)(96.9116npd 已装避雷线)(71.5151npb 正装避雷线)(34.5572 npb 纵向荷

43、载 )(67.41073ntd )(67.41073ntd )(46.23542ntb (9) 安装情况 垂直荷载 已装导线 )(39.4441ngd 未装导线)(91.29118 ngd 水平荷载 已装导线 )(93.18123npd 已装避雷线)(71.5206npb 纵向荷载 )(69.41073 ntd 图 2.3 各种情况下的杆塔荷载。 2.8.4 塔身风荷载计算 主材内力一般受大风情况及断线张力控制： 当时 耐张杆塔风压为： 1u n )(33 . 2 2 2 mas )(96.1127 1 nps 当时 耐张杆塔风压为： 2u n )(4 . 9 2 2 mas )(55.455

44、0 2 2 mps 2.8.5 铁塔自重 因为资料原因，本铁塔的自重默认为。mn /600 2.8.6 铁塔内力计算 (1) 铁塔主材内力计算： 利用节点法对点求力矩： (2.37) 42 g a m n 式中 截面以上所有垂直荷载之和；g 截面以上所有外力力矩之和； m 力作用点到截面点之间距离。 a (2) 铁塔斜材内力计算： 利用节点法对点求力矩： (2.38) d m ns 2 式中 截面以上所有外力力矩之和； m 力作用点到截面点之间距离。 b 2.9 铁塔基础的稳定性设计 2.9.1 基础的选择原则 应根据基础的受力，杆塔的形式，沿线的地形，工程地质、水文以及施工运 输等条件综合确

45、定，设计基础时应该符合安全、经济、方便的原则。 2.9.2 计算基础受力 铁塔的每个塔腿基础承受着铁塔上部传下来的压力、上拔力、下压力、水平 力和扭力。 (1)运行情况下的上拔力 t、下压力 n 计算: 下压力 (2.39) )(25.156691 42 n g b m n y 上拔力 (2.40)(437.141936 42 n g b m t y 式中 所有外力对塔腿 y-y 面的力矩之和； y m 铁塔所有垂直力之和；g 塔身正面宽度。b (2) 断线情况下的上拔力 t、下压力 n 计算: (2.41)(07.153530 42 n g b m n x (2.42)(64.140121

46、42 n g b m t x 式中 所有外力对塔腿 y-y 面的力矩之和； y m 铁塔所有垂直力之和；g 塔身正面宽度。b 2.9.3 确定计算参数 (1) 确定和 1 k 2 k 表 2.19 上拔和倾覆基础稳定设计安全系数 上拔稳定倾覆稳定 杆塔类型 1 k 2 k 3 k 直线型1.61.21.5 悬垂转角、耐张型2.01.31.8 转角型、终端型、大 跨越 2.51.52.2 (2)土壤，土质为粘土。 75 . 0 l i8 . 0e 表 2.20 粘性土的分类 表 2.21 粘性土状态的划分 表 2.22 各种土质的上拔角和计算容重 粘土、亚粘土、轻亚粘土 参 数坚硬、硬塑可塑软塑

47、 粗砂、中砂细纱粉砂 （kn/） 0 v 3 m171615171615 (度)262010282622 (3) 确定临界深度： 粘土7 p i 亚粘土1017 p i 轻亚粘土310 p i 坚硬0 l i 硬塑00.25 l i 可塑0.250.75 l i 软塑0.751 l i 表 2.23 临界深度 c h土名及状态 圆形底板方形底板 沙类土2.5d3.0b 粘性土（坚硬的、硬塑的）2.0d2.5b 粘性土（可塑的）1.5d2.0b 粘性土（软塑、流塑1.2d1.5b 由上表可知。)(630 . 2mhc (4) 确定地基的基本容许承载应力r 表 2.24 基本容许承载应力表 塑性指

48、标pi1010 液性指标li00.51.000.250.500.751.001.20 0.5350310280450410370(340) 0.6300260230380340310280(250) 孔 隙 比 0.7250210190310280250230200160 本设计结合已知条件r=170kn/m。 (5) 确定基础宽度和埋深的承载应力修正系数和 b m h m 表 2.25 基础宽度和埋深的承载应力修正系数 土的类别 b m h m 粘土、亚粘土0.31.5老粘性土和一般粘性 土轻亚粘土0.52.0 按上表，因上为粘土，则=0.3，=1.5。 b m h m 2.9.4 基础强度

49、稳定设计 (1) 设计条件 沿线地质为粘土，孔隙比，液性指标，地下水在表面下 2.48 . 0e75. 0 c i 米。 (2) 基础受力 铁塔的每个塔腿基础，承受着铁塔传来的压力、上拔力、水平力和扭力。 (3) 基础基本尺寸 ，)(3 mh )(7 . 2mht)(3 . 0 1 mh )(3 . 0 2 mh ，)(3 mb )(5 . 1 1 mb )(8 . 0mb (4) 基础强度设计 不考虑粘土与基础之间的摩擦，采用“土重法”进行计算。 上拔稳定计算 上拔土锥体的体积 t v 深度内基础体积 t h 当时， (2.43) ct hh ) 3 4 2( 222 tghtgbhbhv

50、tttt 当时， (2.44) ct hh )( 3 4 2 222 ctccct hhbtghtgbhbhv 式中 计算上拔角； 根开 m.。b 基础上拔稳定按下式计算 满足公式 (2.45) 21 0) ( k q k vv t f t 式中 上拔力；t 基础自重； f q 土的计算容量； 0 v 、 土抗力和基础自重相关的上拔设计安全系数。 1 k 2 k 下压稳定计算 地基容许承载应力 r 计算： (2.46)5 . 1()0 . 3(hvmbvmrr bhbb 求双向偏心受压基础地面的压应力： (2.47) x y y x f w m w m ab g gnp 0 max min (

51、2.48)6/ 2 abwx (2.49) 6/ 2b awy 式中 下压力；n 基础混凝土自重； f g 底板正上方土重力。 0 g 2.9.5 地基的容许承载应力核算 当基础受轴心压力时: (2.50)rp2 . 1 max 基础满足要求 2.10 本章小节 本章节主要对设计内容及方法进行具体的说明并列出各项设计结果。本章根 据设计的基本条件和相关条件，翻阅了相关书籍，依次进行了设计。主要分为导 地线的应力弧垂计算并制作曲线图，杆塔荷载和内力计算，线路室内定位，基础 校验和相关金具、绝缘子的选配和校验。本章只是对设计过程进行理论的阐述和 说明，具体的计算过程见计算书。 3 计算书 3.1

52、架空线路的应力和弧垂计算 3.1.1 导线的应力弧垂计算书 (1) 确定导线各气象条件的比载 自重比载计算 由得 001 . 0 0, 0 1 a qg )/(1002.34 5 . 277 8 . 9 3 . 964 )0 , 0( 3 1 mmpa 冰重比载计算 由得 001 . 0 )( 728.270, 2 a bdb b )/(1018.83 75.277 )66.2120(20 728.27) 0 , 20( 3 2 mmpa 垂直总比载计算 由得 ) 0 , ()0 , 0()0 ,( 213 bb )/(10 2 . 117)0 ,20()0 , 0() 0 , 20( 3 2

53、13 mmpa 无冰风压比载计算 最大风)(5 .562 6 . 1 302 30 paw )/(1019.3610 75.277 5 . 562 66.211 . 175 . 0 0 . 130, 0 33- 4 mmpa 强度 )/(1043.2910 75.277 5 .562 66.211 . 161. 00 . 130, 0 33- 4 mmpa 校验 内过电压 )(625.140 6 . 1 152 15 paw )/(10063.1210 75.277 625.140 66.211 . 10 . 10 . 1)15, 0( 33 4 mmpa 外过电压(有风) 安装(有风) )(

54、 5 . 62 6 . 1 102 10 paw )/(1087 . 4 10 75.277 5 . 62 66.211 . 10 . 10 . 1)10, 0( 33 4 mmpa 覆冰时的风压比载 )(63.140 6 . 1 152 15 paw )/(1046.3710 75.277 63.140 20266.212 . 10 . 10 . 1)15,20( 3-3- 5 mmpa）（ 强度 )/(1010.2810 75.277 63.140 20266.212 . 175 . 0 0 . 1)15,20( 3-3- 5 mmpa）（ 校验 无冰时综合比载计算 最大风 )/(1067

55、.4910189.3602.34)30, 0( 3322 6 mmpa 内过电压 )/(10094.361006.1202.34)15, 0( 3322 6 mmpa 外过电压(有风) 安装(风) )/(1037.341087. 402.34)10, 0( 3322 6 mmpa 覆冰综合比载计算 )/(1004.1231046.37 2 . 117)15,20( 3322 7 mmpa 强度 )/(1052.12010 1 . 282 .117)15,20( 3322 7 mmpa 校验 (2) 许用应力、 年均应力的确定 由 k p )(16.300 75.277 83370 mpa a

56、tp p )(06.120 5 . 2 16.300 mpa )(04.7525 . 0 mpa pcp (3) 可能有控制气象条件 表 3.1 控制气象条件排序 项目最低温年平均覆冰有风 许用应力)( 0 mpa120.0675.04120.06 比载)/(10 3 mmpa 34.0234.02123.04 气温-2010-5 )(10 1 3 0m 0.2840.4531.025 编号cba (4)临界档距计算 2 1 12 2 2 1212 ) () ( )(24 24 tt e lij )(639.93 )10025. 1 ()10453 . 0 (76000 )510(760001

57、0 9 . 1806.12004.7524 2323 6 mlab )(754.83 )10025. 1 ()10284. 0(76000 )520(7600010 9 . 1806.12006.1224 2323 6 mlac 虚数 )10453 . 0 ()10284. 0(76000 )1020(7600010 9 . 1804.7506.12024 2323 6 bc l (5) 导线应力和弧垂计算： 状态方程式： 0 24 )( 24 22 22 212 2 1 22 1 1 3 2 le tte le c c cc 令 )( 24 12 2 1 22 1 1 tte le a c

58、c 24 22 2l e b 则 0 2 2 3 2 ba cc 弧垂计算公式： o m l f 8 2 最高温时（）40,/1002.34 3 n tmmpa 表 3.2 最高温时导线应力弧垂 档距（m）ab（）mpaf(m) 50-30.3219162.43737.020.287 93.639-26.24132135.45943.3450.860 15019.40982461.92937.0252.523 20077.611146598.98435.9344.734 250152.442229060.91334.9617.602 300243.902329847.71434.42511.1

59、18 350351.99448959.38934.10015.276 400476.709586395.93633.88920.077 450618.056742157.35733.74425.520 500776.032916243.65033.64031.603 550950.6381108654.81733.56338.327 6001141.8721319390.85633.50445.693 6501349.7361548451.76933.45953.698 最低气温时（）20,/1002.34 3 n tmmpa 表 3.3 最低温时导线应力弧垂 档距（m）ab（）mpa 50-

60、116.50526932.500117.172 93.639-112.42532135.459114.861 150-66.77582461.92979.743 200-8.573146598.98455.746 25066.258229060.91345.311 300157.718329847.71440.766 350265.807448959.38938.416 400390.525586395.93637.034 450531.872742157.35736.147 500689.848916243.65035.540 550864.4541108654.81735.106 6001