35kV架空输电线路Ⅱ段初步设计方案

1、35kV 架空输电线路段初步设计方案1 设计的原始资料1.1 设计情况时代在进步， 科技在发展， 随着我们日益增长的需求，对电力能源的需求越来越大，高压输电线路作为电能输送的大家伙儿必然也要跟上发展的步伐进行大变革。所以此项目为新建35kV 架空输电线路工程 , 地处 * 省，属于马变到黑变输电线路工程项目。为满足电网建设的需要， 完善马变到黑变输电线路的网络结构，现在对马变到黑变35kV 架空输电线路进行初步设计。1.2 设计范围我的设计从已经建好的某变 110 千伏变电站 35 千伏构架， 到拟建 35 千伏某变变电站电缆间隔，额定电压是 35 千伏的单回线路工程，我所设计的线路的长度为

2、18.55km( 架空 )+0.05km （电缆）。设计的依据是实力考察与查阅各书本及规程规范。1.3 设计气象条件此项目沿线属于丘陵山地地带， 一般山地 50%，高山大岭 50，本线路沿线海拔高程为 14502850 米, 本设计线路覆冰为 10mm冰区根据实地勘察调查，和沿途村民反映 * 山上结冰比较严重。 结合书本，经综合分析确定本工程设计气象条件导线设计覆冰取 10mm，地线设计覆冰 10mm来进行计算。最大风速取 25m/s。表 1.3 本线路所经地区的自然条件气象条件气温( )风速 (m/s)覆冰 (mm)覆冰-51010最高气温4000.专业 .专注 .最低气温-1000年平均气

3、温1500最大风速-5250外过有风15100外过无风1500.专业 .专注 .续表内过电压15150安装情况0100事故情况-2000雷电日 (日/年)40冰比重（ kg/m3）0.91031.4 导地线型号及其物理特性我的设计的导线均采用OPPC-16B1-120/20型电线，地线采用 JLB1A-50-23AC型铝包钢绞线。地线逐基直接接地。表 1.4 导线和地线的机械 物理特性表导线 OPPC-16B1-120/20 参数表截 面 积导线弹性温度膨计 算单位长抗拉强安许用年 均 应A(mm2)直 径系 数胀系数拉 断度 质 量度全应力力 上 限d(mm)E(1/ C)力 (N)(Kg/

4、km p 系 0 cp (MPa)MPa数MpaMPaK136.1415.407600018.9 145700494318.892.8112.570.350-693366.专业 .专注 .地线 JLB1A-50-23AC 参数表截 面 积地 线弹 性温度膨胀计 算单 位 长抗 拉 强安许用年 均 应A(mm2)直 径系 数系数拉 断度 质 量度全应力力 上 限d(mm)E(1/ C)力 (N)(Kg/km p 系 0 cp (MPa)MPa数MpaMPaK49.489.0013410 12.9 10 53440 313.341080.03.5308.5192.890-63082 架空线力学计算

5、2.1 计算导线2.1.1导线的最大使用应力及平均应力上限计算导线的破坏应力 PP45700335.68N / mm2 。A136.14取导线的设计安全系数为k=2.833 ，则导线的最大使用应力为 :maxP335.68118.49 N / mm2 。k2.833取平均应力上限安全系数k=4，则导线的平均应力上限为：平P335.68 83.92N / mm2。442.1.2导线的比载计算（ 1）自重比载 11 (0,0)qG010 39.80665 494 10 335.585 10 3 MPa / mA136.41（ 2）冰重比载2.专业 .专注 .2(10,0) 27.728 b（bd）

6、 10 327.72810 （10 15.40) 10 351.732 10 3 MPa / mA136.14（ 3）垂直总比载33 (10,0) 1(0,0)2 (10,0)87.317 103 MPa / m（ 4）风压比载假设风向垂直于线路方向即=90， sin =sin90 =1，35kv 线路 c =1.0.因线路外径 d=15.40mm17mm，则风载体型系数 sc =1.2 ，基本风压 w v =v2 /1.6 ，所以（ 1） 外过电压，安装有风： v=10m/s，查表得 f =1.0 ，所以（）sin2103（ 0,10 ）c f csdw10=8.320 103MP a/m4

7、=A（ 2）内过电压： v=15m/s ，f =1.0 ，所以（）sin2103（ 0,15=18.720 10）c f csdw 153MP a/m4=A（ 3）最大风速： v=25m/s。计算强度时， f =0.85 ，所以（ 0,25（）sin2103）c f csdw 25=44.199 103MP a/m4=A计算风偏时， f =0.61 ，所以（ 0,25（）sin2103）c f csdw 25=31.719 103MP a/m4=A（ 4）覆冰风压比载： v=10m/s计算强度时， f =1.0 ，sc =1.2 ，所以（d+2b）w v）sin21033（ 10,10 ）c

8、f cs=19.125 10MPa/m5=A.专业 .专注 .计算风偏时， f =1.0 ，sc =1.2，所以（d+2b）w v）sin21033（ 10,10 ）c fcs=19.12510MPa/m5=A（ 5）无冰综合比载1 ）外过电压安装有风， 有 6 (0,10)1 (0,0) 24(0,10)236.54410 3 MPa / m2 ）内过电压，有6 (0,15)1 (0,0) 24(0,15)240.20810 3 MPa / m3 ） 最大风速计算强度，有6 (0,25)1(0,0)24 (0,25) 256.744103 MPa / m计算风偏，有6 (0,25)1(0,0

9、)24 (0,25) 247.669103 MPa / m（ 6） 覆冰综合比载计算强度，有7 (10,10)3 (10,0)25 (10,10)289.387 10 3 MPa / m计算风偏时，有7 (10,10)3 (10,0)25 (10,10)289.387 10 3 MPa / m表 2.1.1 比载汇总表项自重覆冰无风无冰综合无冰综合无冰综合无冰综合覆冰综合覆冰综合目1(0,0)3 (10,0)6 (0,10)6 (0,15)6 (0,25)6 (0,25)7 (10,10)7 (10,10)用于强度用于风偏用于强度用于风偏数35.58587.31736.54440.20856.

10、74447.66989.38789.387据10 310 310 310 310 310 310 310 3备f =1.0f =1.0f =0.85f =0.61f =0.10f =0.10注sc =1.2sc =1.2sc=1.2sc=1.2sc =1.2sc =1.2.专业 .专注 .2.1.3 计算临界档距（1）可能出现最大应力的控制气象条件有：最低气温、年平均气温、最大覆冰、最大风速，它们对应的比载与应力的比值计算如下。气象条件（ MPa/m）【 0 】（ MPa）/ 【0 】（ 1/m）气温 t （）/【0 】由小到大编号表 2.2.1最低温度最大风速最厚覆冰年均气温35.58510

11、 344.19910 389.38710 335.58510 3112.566112.566112.56670.350.31610 30.39310 30.79410 30.50610 3-10-5-5+15abdc气象参数最低气温最大风速覆冰有风年均气温气温-10-5+10+15风速0+25+100冰厚00+100（ 2）按照等高悬点考虑计算有效临界档距公式为24 0 j 0 i（） E t jtiLijjE（2i2） （）0 j 0 i若按照两种控制条件下架空线许用用力相等，即 0 j 0 i 0 则 Lij 024 （ t jti）22（j） （ i）利用上式计算各临界档距 =18.9

12、10-6 E=7600024 0 c0 a（）LacE t ct a虚数E （c2a2） （） 0 c 0 aLab 024（ tbt a）204.48822（ b） （ a）.专业 .专注 .Lad0 24（ t dta）67.11922（ d） （ a）240 c0b（tc）LbcEt b虚数E （c2b2） （）0 c0 b240 d0c（t d）LcdEt c106.62E （d2c2） （）0 d0 cLbd0 24（ t dtb）022（ d） （ b）（ 3）利用上式得到的有效临界档距判别表如下表 2.2.2有效临界档距判别气象条件abcd临界档距（ m）lab204.488l

13、bc虚数lcd106.62lad67.119l bd0lac虚数判断有效临界档距，确定控制条件某栏有虚数或 0，则该栏不起控制条件容易看出 lcd106.62 为有效临界档距，当l lcd 年均气温为控制条件，当实际档距 l l cd ，最厚覆冰为控制条件。2.1.4 判定条件应力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判定最大弧垂。（ 1）临界温度法定义设覆冰无风为第一状态临界温度为第二状态则根据状态方程式借的临界温度计算式tJtb(11 / 3 )( b / XE).专业 .专注 .（

14、2) 判定1 ） 当代表档距 l 106.62 时平均气温为控制条件第一状态：平均气温，温度 t=+15 ，比载 1=35.585 10 3 （MPa/m），水平应力1 =112.57MPa第二状态：覆冰无风，温度t 2 =-5 ，比载2 =87.317 10 3 （MPa/m）水平应力待求证。由状态方程式可求得覆冰无风下应力2 。取代表档距 l=50m，带入数据得2=81.256MPa临界温度 t j =tb(11 / 3 )( b / XE ) =24.4 最高气温 t max =40，而临界温度t j =24.4 ， t j tmax ，所以最大弧垂发生在最高气温条件下。2）当代表档距

15、l 269.686 时最厚覆冰为控制条件第一状态为最厚覆冰，温度t1= 5，比载3=106.20MPa1 =69.16 10 （ MPa/m ），水平应力 1第二状态覆冰无风，温度t 2 =-5 ，比载2 =67.98 10 3（MPa/m）水平应力待求由状态方程组2 =11可求得应力 2 。带入各数据得 2 =MPa。2临界温度 t j =tb(11 /3 )( b / XE ) =33最高气温 t max =40，而临界温度 t j =33 ， t jt max ，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。2.1.5 绘制应力弧垂曲线各气象

16、类型对应的比载及温度如表2.4.1所示。.专业 .专注 .表 2.4.1气象类型与及其对应的比载温度表气象类型风速（ m/s ） 温度（ C）覆冰厚度（ mm）23比载（ N/m-mm） 10最高气温0+40035.585最低气温0-10035.585年平均气温0+15035.585事故0-20035.585外过有风10+15036.544外过无风0+15035.585内过电压15+15040.208安装100036.544覆冰无风0-51087.317覆冰有风（强度）10-51089.387覆冰有风（风偏）10-51089.387最大风速（强度）25-5056.744最大风速（风偏）25-5

17、048.84（ 4）应力弧垂表表 2.4.2所示表 2.4.2OPPC-16B1-120/20 型导线应力弧垂计算表气象最高气温最低气温 年均气温事故安装外过有风外过无风条件f0 （ m）f0 （ m）0000000（ MPa）（ MPa） （ MPa）（MPa） （ MPa）（ MPa）（ MPa）档距5039.000.285105.1470.35119.3091.1470.4570.350.158106.6246.401.09108.1370.35114.8788.7870.7470.350.71915045.872.18286.79662.2298.4976.6562.9362.221.

18、60920045.513.9171.36755.6979.5765.2556.6655.693.19525045.296.13861.4051.9466.3158.3153.0351.945.35230045.168.86555.8349.7858.8054.3850.9249.788.04235045.0812.0952.6148.4554.5652.0449.6248.4511.2540045.0215.8150.6247.5951.9950.5648.7747.5914.9545044.9820.0349.3147.0050.3349.5748.1947.0019.1650044.952

19、4.7448.4046.5849.1948.8747.7946.5823.8755044.9229.9547.7546.2748.3848.3647.4746.2729.0860044.9135.6647.2646.0447.7747.9847.2446.0434.7865044.8941.8746.8845.8647.3147.6847.0645.8640.9870044.8848.5646.5945.7146.9547.4546.9145.7147.68.专业 .专注 .气象覆冰无风内 过 电覆冰有风覆冰有风最大风（强 最大风（风偏）条件压（强度）（风偏）度）0f 0（ m）00000档距

20、（ MPa）（ MPa）（ MPa）（ MPa）（ MPa（ MPa）5099.200.27570.87103.01103.0199.6298.891 106.62111.821.1172.28112.56112.56101.1998.33150111.402.20465.64112.57112.5793.7488.37200111.033.93260.29112.57112.5786.8178.91250110.766.15957.12112.57112.5782.1672.75300110.578.88455.22112.57112.5779.1968.98350110.4412.1154

21、.03112.57112.5777.2566.61400110.3415.8353.25112.57112.5775.9465.06450110.2720.0452.70112.57112.5775.0364.00500110.2224.7652.31112.57112.5774.3663.24550110.1829.9752.02112.57112.5773.8662.67600110.1435.6851.80112.57112.5773.4862.25650110.1241.8851.63112.57112.5773.1961.92700110.1048.5851.49112.57112.

22、5772.9561.66导线应力弧垂曲线图见附录一2.1.6 导线的安装曲线数据绘制安装曲线时以档距为横坐标， 弧垂和应力为纵坐标， 运用程序（同应力弧垂曲线程序） 从最高施工气温至最低施工气温没隔 10 绘制一条弧垂和应力曲线，程序计算数据如下表1-6 ：表 2.5.1导线的安装曲线数据表比载单位：22弧垂单位： m10 3 N/m-mm 温度单位： C应力单位： N/mm表 2.5.1导线的安装曲线数据表温度档 距（ m）-10010203040（ o C）500 (Mpa )105.1491.0877.1963.6150.6839.00.专业 .专注 .续表f100 (m)106.620

23、 (Mpa )f100 (m)1500 (Mpa )f100 (m)2000 (Mpa )f100 (m)2500 (Mpa )f100 (m)3000 (Mpa )f100 (m)3500 (Mpa )f100 (m)4000 (Mpa )f100 (m)4500 (Mpa )f100 (m)5000 (Mpa )f100 (m)5500 (Mpa )f100 (m)6000 (Mpa )f100 (m)6500 (Mpa )f100 (m)7000 (Mpa )f100 (m)0.4230.4880.5760.6990.8781.141108.1388.5076.1864.8154.784

24、6.400.4110.5030.5840.6860.8110.95986.8076.0566.5058.2951.4445.870.5120.5850.6690.7630.8650.97071.3764.3058.3153.2849.0645.510.6230.6920.7630.8350.9070.97761.4057.2053.5750.4247.6945.290.7240.7780.8300.8820.9330.98255.8353.2050.8548.7646.8745.160.7970.8360.8750.9120.9490.98552.6150.8449.2247.7246.354

25、5.080.8450.8750.9040.9320.9600.98750.6249.3548.1647.0546.0045.020.8790.9010.9240.9450.9670.98849.3148.3547.4446.5845.7644.980.9020.9200.9380.9550.9720.98948.4047.6546.9346.2445.5944.950.9190.9340.9480.9620.9760.99047.7547.1546.5646.0045.4544.920.9320.9430.9550.9670.9790.99047.2646.7646.2845.8145.354

26、4.910.9410.9510.9610.9710.9810.99146.8846.4646.0645.6645.2744.890.9490.9570.9660.9740.9830.99146.5946.2345.8845.5445.2144.880.9550.9620.9700.9770.9840.991导线安装曲线图见附录二.专业 .专注 .2.2 计算地线2.2.1地线的最大使用应力及平均应力上限计算地线的破坏应力 P P530231071.61 N / mm2 。A49.48取地线的设计安全系数为k=3.500 ，则地线的最大使用应力为 :maxP1071.61 308.58N / m

27、m2 。k3.500取平均应力上限安全系数k=17.86%，则地线的平均应力上限为：平P 17.86% 192.89N / mm2 。2.2.2 地线的比载计算（ 1）自重比载 11 (0,0)qG010 39.80665313.3410 362.102 10 3 MPa / mA49.48（ 2）冰重比载 2b（）310（332 (10,0)b d1010 9.00)106.472 10MPa / m27.728A27.7281049.48（ 3）垂直总比载 33 (10,0)1 (0,0)2 (10,0) 168.575103 MPa / m（ 4）风压比载假设风向垂直于线路方向即=90，

28、 sin=sin90 =1，35kv 线路 c =1.0.因线路外径 d=9.00mm17mm，则风载体型系数 sc =1.2 ，基本风压 w v =v2 /1.6 ，所以（ 1）外过电压，安装有风： v=10m/s，查表得 f =1.0 ，（）sin210310 3（ 0,10 ）c fcsdw10=13.378MP a/m4=A（ 2）内过电压： v=15m/s ，f =1.0 ，所以（ 0,15（）sin2103）c f csdw 15=30.101 103MP a/m4=A（ 3）最大风速： v=25m/s。.专业 .专注 .计算强度时， f =0.85 ，所以（ 0,25（）sin2

29、103）c f csdw 25=71.071 103MPa/m4=A计算风偏时， f =0.61 ，所以（ 0,25（）sin2103）c f csdw 25=50.168 103MP a/m4=A（ 4）覆冰风压比载： v=10m/s计算强度时， f =1.0 ，sc =1.2 ，所以（）23d+2bw vsin103（ 10,10 ）c f cs=43.107 10MP a/m5=A计算风偏时， f =1.0 ，sc =1.2 ，所以（）23d+2bw vsin103（ 10,10 ）c fcs=43.10710MP a/m5=A（ 5）无冰综合比载1 ）外过电压安装有风， 有 6 (0,

30、10)1(0,0) 24 (0,10)263.52710 3 MPa / m2 ）内过电压，有6 (0,15)1 (0,0) 24 (0,15)269.01310 3 MPa / m3 ） 最大风速计算强度，有6 (0,25)1(0,0)24 (0,25) 294.381 10 3 MPa / m计算风偏，有6 (0,25)1(0,0)24 (0,25) 279.83410 3 MPa / m（ 6） 覆冰综合比载计算强度，有7 (10,10)3 (10,0)25 (10,10)2173.99910 3 MPa / m计算风偏时，有7 (10,10)3 (10,0)25 (10,10)2173

31、.99910 3 MPa / m.专业 .专注 .表 2.6.1 比载汇总表项自重覆 冰无 冰无冰综合无冰综合无冰综合覆冰综合覆冰综合目1(0,0)无 风综 合6 (0,15)6 (0,25)6 (0,25)7 (10,10)7 (10,10)3 (10,0)6 (0,10)用于强度用于风偏用于强度用于风偏数62.102168.57563.52769.01294.38179.834173.999173.999据10 310 310 310 310 310 310 310 3备f =1.0f =1.0f =0.85f =0.61f =0.10f =0.10注sc =1.2sc =1.2sc =1

32、.2sc=1.2sc =1.2sc =1.22.2.3 计算临界档距（ 1）可能出现最大应力的控制气象条件有：最低气温、年平均气温、最大覆冰、最大风速，它们对应的比载与应力的比值计算如下。表 2.7.1条件气象最低温度最大风速最厚覆冰年均气温（ MPa/m）62.10210 394.38110 3173.99910 362.10210 3【 0】（ MPa）308.58308.58308.58192.89/ 【0 】（ 1/m）0.20110 30.30610 30.56410 30.32210 3气温 t （）-10-5-5+15/ 【0 】由小到abdc大编号气象参数最低气温最大风速覆冰有

33、风年均气温气温-10-5+10+15风速0+25+100冰厚00+100（ 2）按照等高悬点考虑计算有效临界档距公式为240 j0 i（t j） EtiLijj22E（） （i）0 j0 i若按照两种控制条件下架空线许用用力相等，即 0 j 0 i 0 则 Lij 0 24 （ t jti）22（ j） （ i）.专业 .专注 .利用上式计算各临界档距 =12.9 10-6 E=5344024 0 c0 a（）LacEt ct a虚数E （c2a2） （）0 c0 aLab24（ tbt a）170.828022（ b） （ a）Lad24（ t dta）74.696022（ d） （ a）24 0 c0 b（tc）LbcEt b虚数E （c2b2） （）0 c0 b24 0 d0 c（）LcdEt dt c260.2E （d2c2） （）0 d0 cLbd24（ t dtb）0022（ d） （ b）（ 3）利用上式得到的有效临界档距判别表如下气象条件abcd临界档距（ m）l ab170.828lbc虚数lcd260.2l