输电线路工程毕业设计

1、东北电力大学毕业设计论文设计题目：长吉单回路送电线路新建工程学 院：建筑工程学院班 级：土木043班姓 名：曾淑珍指导教师：第一章 架空线力学计算及排塔定位第一节 导线的力学计算一、设计资料查询，选择导线型号1、耐张段总长6000m，高差350m，经过第七气象区。2、根据架空送电线路设计第8页，500kv送电线路可不验算电晕的导线最小外径为9.6，本设计采用四分裂导线，选择导线型号为LGJ240/30。 由架空送电线路设计第245页查得所选的导线(LGJ240/30)相关数据如下：导线面积，导线直径，计算拉断力,单位长度质量，由第47页查得LGJ240/30导线的最终弹性系数，线膨胀系数。3、

2、由架空送电线路设计第45页查得第七气象区的资料如表1-1：表1-1 第七气象区资料表气象类型最大风速最低气温年平均气温最大覆冰温度（） -5 -40 -5 -5风速(m/s) 30 0 0 10最高气温内过电压外过电压安 装 事 故 40 -5 15 -15 -20 0 15 10 10 10覆冰厚度为b=10mm。二、计算导线比载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。取导线的设计安全系数为k=2.5，则导线的最大使用应力为:。取平均应力上限安全系数k=4，则导线的平均应力上限为：。2、导线的比载计算（1）自重比载（2）冰重比载（3）垂直总比载（4）风压比载，其中F为风速不均

3、匀系数，c为风载体型系数。当v=30m/s时，F=0.61，c=1.1，则当v=15m/s时，F=0.75，c=1.1，则当v=10m/s时，F=1.0，c=1.1，则（5）覆冰时的风压比载覆冰时的风速为vb=10m/s，F=1.0，c=1.2，则（6）有冰无风时的综合比载（6）有冰有风时的综合比载三、计算临界档距，判断控制气象1、计算临界档距可能出现最大应力的气象条件有：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：a 最低气温：;b 年平均气温：;c 最大覆冰：;d 最大风速：。 2、判断控制气象把最低气温（a）、年平均气温（b）、最大覆冰（c）和最大风速（

4、d）按比载与应力的比值从小到大排列，制成表1-2，并将以上六个档距填入下表：表1-2 导线的临界档距判别表 a d b clad=485.84 lbd=439.98 lbd=325 lab=145.69 Lcd=0 lab=284.24因a栏中无零值和虚数值，故选取a栏中最小的一个临界档距值lab=145.69，故lab=145.69是第一个有效临界档距。紧接着对第一个临界档距lab的第二个下标b代表的b栏进行判别，由于b栏只有一个临界档距lbd，且lbd=325>0,故lbd是第二个有效临界档距。紧接着对第二个代表档距的第二个下标d对应d栏进行判别，由于d栏中有一个零值，故淘汰此栏。因

5、此，有两个代表档距，它们是lab=145.96 和lbd=325。当实际档距l< lab=145.69时，控制气象为a-最低气温；当实际档距lab=145.69<l< lbd=325时，控制气象为b-年平均气温；当实际档距l> lbd=325时，控制气象为c-最大覆冰，如表1-3所示：表1-3 导线的档距与控制气象关系表最低气温 年平均气温 最大覆冰 145.69m 325m三、绘制导线的应力弧垂曲线 1、各气象类型对应的比载及温度如表1-4所示；表1-4 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）比载（N/m-mm2）

6、 最高气温 0 40 0 g1 最低气温 0 -40 0 g1 年平均气温 0 -5 0 g1 最大覆冰 10 -5 10 g7 最大风速 30 -5 0 g6（0，30） 内过电压 15 -5 0 g6（0，15） 外过电压 10 15 0 g6（0，10） 安 装 10 -15 0 g6（0，10） 事 故 0 -20 0 g1 2、以控制气象为第一状态，待求状态为第二状态，将第一状态与第二状态所对应的数据分别代入状态方程式： （1-1）其中令,则式（1-1）可简化为。以年平均气温为第一状态，最大覆冰为第二状态为例，运用迭代法编得C程序如下：main()floatl,g1=0.03275,

7、f,g2=0.06544,A,B,t1=-5,t2=-5,c=68.51,x,x1,x0,dx;scanf("%f",&l);A=c-(73000*g1*g1*l*l)/(24*c*c)-73000*0.0000196*(t2-t1);B=73000*g2*g2*l*l/24;printf("%f,%f",A,B);x0=1.0; do dx=(x0*x0*x0-A*x0*x0-B)/(3*x0*x0-2*A*x0); x1=x0; x0=x0-dx; while(x0!=x1);printf("nc=%fn",x0); f=

8、(g2*l*l)/(8*x0); printf("f=%f",f);每隔50m，利用以上程序，分别求得表1-4中九中气象类型下的应力和弧垂，见表1-5：表1-5 地线的应力弧垂曲线数据表比载单位：N/m-mm2 温度单位：°C 应力单位：N/mm2 弧垂单位m控制气象 档距最高气温最低气温最大覆冰年平均气温g1=32.75t=40g1=32.75t=-40G7=65.44t=-5g1=32.75t=-5ffff最低气温年平均气温最大覆冰5018.440.55109.610.0966.270.3161.040.1710029.621.38109.610.3778.1

9、51.0564.630.63145.6937.812.30109.600.7988.811.9668.511.27150 38.362.40109.110.8489.482.0668.511.3420043.933.73103.071.5796.573.3968.512.3925048.255.3096.872.64102.524.9968.513.7330051.657.1391.284.04107.466.8568.515.3832553.078.1588.844.87109.617.8868.516.3135053.279.4183.795.98109.619.1466.687.5240

10、053.5812.2276.188.60109.6111.9463.9210.2545053.8115.4071.0411.67109.6115.1161.9913.3750053.9918.9667.5215.16109.6118.6660.6116.8955054.1322.8865.0419.04109.6122.5859.5920.7860054.2327.1763.2223.31109.6126.8758.8225.0665054.3231.8461.8627.96109.6131.5358.2329.71控制气象 档距最大风速内过电压外过电压安装g6(0,30)=43.71t=-5

11、g6(0,15)=33.94t=-5g6(0,10)=33.17t=15g6(0,10)=33.17t=-15 f f ff最低气温年平均气温最大覆冰5062.560.2261.190.1736.510.2874.660.1410069.020.7965.090.6544.840.9276.800.54145.6975.431.5469.261.3051.711.7079.351.11150 75.691.6269.291.3852.051.7979.191.1820078.462.7969.622.4455.522.9977.372.1425080.764.2369.893.7958.204

12、.4575.793.4230082.605.9570.115.4560.276.1974.515.0132583.386.9270.206.3861.127.1773.985.9235082.198.1468.447.5960.438.4071.447.1140080.3110.8965.7610.3259.3811.1767.619.8145078.9314.0263.8913.4558.6314.3264.9612.9250077.9117.5362.5416.9658.0717.8563.0916.4355077.1321.4361.5420.8557.6521.7661.7220.32

13、60076.5325.7060.7825.1357.3226.0460.6924.5965076.0530.3560.1929.7857.0730.7059.9029.24控制气象 档距事故g1=32.75t=-20 f最低气温年平均气温最大覆冰5081.540.1310083.010.49145.6984.841.02150 84.591.0920081.712.025079.113.2330076.974.7932576.085.6835073.086.8640068.589.5545065.5012.6650063.3416.1655061.7720.0560060.6024.32650

14、59.7028.973、绘制导线的应力弧垂曲线图,如图1。四、绘制导线的安装曲线1、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1-6 导线的安装曲线数据表比载单位：N/m-mm2 温度单位：°C 应力单位：N/mm2 弧垂单位：m控制气象温度40°C30°C20°C10°C档距ffff最低气温年平均气温最大覆冰5018.440.5523.520.4431.370.3342.010.2410029.621.38

15、34.361.1940.721.0148.960.84145.6937.812.3042.332.0548.021.8155.111.58150 38.362.4042.822.1548.421.9055.361.6620043.933.7347.783.4352.423.1258.022.8225048.255.3051.594.9655.504.6160.084.2630051.657.1354.556.7557.876.3761.685.9732553.078.1555.787.7558.847.3562.336.9435053.279.4155.679.0158.368.5961.39

16、8.1740053.5812.2255.5011.8057.6211.3759.9410.9345053.8115.4055.3814.9757.0814.5258.9214.0750053.9918.9655.2918.5156.6818.0658.1717.5955054.1322.8855.2222.4356.3821.9757.6021.5060054.2327.1755.1626.7256.1426.2557.1725.78控制气象温度0°C-10°C-20°C-30°C档距ffff最低气温年平均气温最大覆冰5054.450.1967.780.

17、1581.540.1395.520.1110059.030.6970.530.5883.010.4996.120.43145.6963.691.3673.681.1884.851.0296.910.90150 63.771.4473.581.2584.591.0996.520.9520064.712.5372.612.2681.712.0091.921.7825065.483.9171.793.5679.113.2387.482.9230066.075.5871.135.1876.974.7983.674.4032566.316.5270.876.1076.085.6882.055.27350

18、64.807.7468.687.3073.086.8678.106.4240062.5210.4865.3910.0268.589.5572.169.0845060.9213.6163.1113.1465.5012.6668.1412.1750059.7617.1261.4816.6563.3416.1665.3415.6655058.9121.0260.2920.5461.7720.0563.3519.5560058.2525.3059.3924.8160.6024.3261.8723.82控制气象温度40°C档距f最低气温年平均气温最大覆冰50109.610.09100109.6

19、10.37145.69109.610.79150 109.110.84200103.071.5925096.872.6430091.284.0432588.844.8735083.795.9840076.188.6045071.0411.6750067.5215.1655065.0419.0460063.2223.312、绘制导线的安装曲线，如图2。第二节 地线的力学计算一、设计资料，选择地线型号1、根据架空输电线路设计第9页表1-5规定，500KV线路的地线采用镀锌钢绞线时标称截面不应小于70mm2。根据此规定选择结构形式、直径11mm、抗拉强度1270MPa、A级锌层的钢绞线，标记为,所选

20、择的地线直径d=11.0mm，A=72.22mm2，G0=60.12kg/hm=601.2kg/km，P=1270N/mm2。2、由于地线只有钢线构成，由架空输电线路设计第46页查得钢线的弹性系数E=200900N/mm2,线膨胀系数二、计算地线比载1、地线的最大使用应力及平均应力上限计算： 由于地线采用钢绞线，易腐蚀，其设计安全系数按规定应比导线的设计安全系数大，取地线最大使用应力的设计安全系数为3.0>2.5,年平均运行应力的设计安全系数为5.0>4.0，即。地线的最大使用应力为: ；地线的平均运行应力上限为：。2、地线的比载计算（1）自重比载（2）冰重比载（3）垂直总比载（4

21、）风压比载，其中F为风速不均匀系数，c为风载体型系数。当v=30m/s时，F=0.61，c=1.2（线径<17mm时，c取1.2），则当v=15m/s时，F=0.75，c=1.2，则当v=10m/s时，F=1.0，c=1.2，则（5）覆冰时的风压比载覆冰时的风速为vb=10m/s，F=1.0，c=1.2，则（6）有冰无风时的综合比载（6）有冰有风时的综合比载三、计算临界档距，判断控制气象1、计算临界档距可能出现最大应力的气象条件有：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：a 最低气温：;b 年平均气温：;c 最大覆冰：;d 最大风速：。 2、判断控制

22、气象把最低气温（a）、年平均气温（b）、最大覆冰（c）和最大风速（d）按比载与应力的比值从小到大排列，制成表1-7，并将以上六个档距填入下表：表1-7 地线的临界档距判别表 a d b clad=676.98 虚数 lbd=642.15 lab=虚数 Lcd=0 lab=289.52因a栏中有一虚数值，故淘汰a栏中的所有临界档距，直接对d栏进行判别；由于d栏中有一虚数值和一个零值，故淘汰d栏中的所有临界档距，直接对b栏进行判别；b栏中无零值和虚数值，且b栏中只有一个临界档距值lbd=642.15，故lbd=642.15是唯一的有效临界档距。当实际档距l< lbd=642.15时，控制气象

23、为b-年平均气温；当实际档距l> lbd=642.15时，控制气象为c-最大覆冰，如表1-8所示：表1-8 地线的档距与控制气象关系表 年平均气温 最大覆冰 642.15三、绘制导线的应力弧垂曲线 1、各气象类型对应的比载及温度如表1-4所示；表1-4 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）比载（N/m-mm2） 最高气温 0 40 0 g1 最低气温 0 -40 0 g1 年平均气温 0 -5 0 g1 最大覆冰 10 -5 10 g7 最大风速 30 -5 0 g6（0，30） 内过电压 15 -5 0 g6（0，15） 外过电压

24、 10 15 0 g6（0，10） 安 装 10 -15 0 g6（0，10） 事 故 0 -20 0 g1 2、以控制气象为第一状态，待求状态为第二状态，将第一状态与第二状态所对应的数据分别代入状态方程式： （1-1）其中令,则式（1-1）可简化为。以年平均气温为第一状态，最大覆冰为第二状态为例，运用迭代法编得C程序如下：main()floatl,g1=0.08158,f,g2=0.16525,A,B,t1=-5,t2=-5,c=254,x,x1,x0,dx;scanf("%f",&l);A=c-(200900*g1*g1*l*l)/(24*c*c)-200900

25、*0.0000115*(t2-t1);B=200900*g2*g2*l*l/24;printf("%f,%f",A,B);x0=1.0; do dx=(x0*x0*x0-A*x0*x0-B)/(3*x0*x0-2*A*x0); x1=x0; x0=x0-dx; while(x0!=x1);printf("nc=%fn",x0); f=(g2*l*l)/(8*x0); printf("f=%f",f);每隔50m，利用以上程序，分别求得表1-4中九中气象类型下的应力和弧见表1-9：表1-9 地线的应力弧垂曲线数据表比载单位：N/m-mm

26、2 温度单位：°C 应力单位：N/mm2 弧垂单位m控制气象 档距最高气温最低气温最大覆冰年平均气温g1=81.58t=40g1=81.58t=-40g7=165.25t=-5g1=81.58t=-5ffff年平均气温最大覆冰50153.770.17333.950.08260.280.202540.10100162.500.63331.300.31275.480.752540.40150 172.651.33327.150.70294.051.582540.90200182.442.24321.841.27312.872.642541.61250191.253.33315.802.0

27、2330.683.902542.51300198.974.61309.492.97347.075.362543.61350205.646.07303.284.12361.966.992544.92400211.377.72297.455.49375.398.802546.42450216.309.55292.167.07387.4710.802548.13500220.5311.56287.498.87398.3212.9625410.04550224.1713.76283.4310.88408.0615.3125412.14600227.3116.15279.9313.11416.8117.

28、8425414.45642.15229.5118.32277.1915.17423.3320.12253.8516.56650229.0618.81275.4715.64423.3320.62252.7817.04700226.4922.06265.7418.80423.3323.91246.7320.25750224.3725.57257.8922.24423.3327.45241.8023.72800222.6029.32251.5125.95423.3331.23237.7527.45850221.1133.32246.2729.92423.3335.25234.3931.4390021

29、9.8437.57241.9434.14423.3339.52231.5835.67控制气象 档距最大风速内过电压外过电压安装g6(0,30)=102.14t=-5g6(0,15)=83.74t=-5g6(0,10)=82.44t=15g6(0,10)=82.44t=-15 f f ff年平均气温最大覆冰50255.190.13254.110.10208.890.12276.800.09100258.440.49254.430.41211.840.49275.940.37150 262.981.09254.900.92215.841.07274.640.84200268.071.91255.4

30、41.64220.191.87273.081.51250273.172.92256.012.56224.422.87271.412.37300277.994.13256.553.67228.314.06269.753.44350282.385.54257.054.99231.765.45268.214.71400286.307.14257.496.50234.777.02266.816.18450289.768.92257.888.22237.378.79265.587.86500292.7910.90258.2210.13239.6210.75264.519.74550295.4413.07

31、258.5112.25241.5512.91263.5911.83600297.7515.44258.7514.56243.5217.88260.8316.69642.15293.8621.29251.8420.37239.2221.11253.8919.89650298.5018.07257.7417.16243.5217.88260.8316.69700293.8621.29251.8420.37239.2221.11253.8919.89750289.9924.77247.0123.84235.6924.59248.2423.35800286.7428.50243.0327.57232.

32、7728.33243.6127.07850284.032.48239.7331.55230.3332.32239.7831.05900281.6836.71236.9635.78228.2736.57236.5835.28控制气象 档距事故g1=81.58t=-20 f年平均气温最大覆冰50288.170.09100286.790.36150 284.690.81200282.111.45250279.322.28300276.513.32350273.874.56400271.466.01450269.327.67500267.479.53550265.8611.60600264.4913.

33、88642.15263.3215.97650261.9916.45700254.4819.63750248.3923.09800243.4126.81850239.3030.79900235.8735.023、绘制地线的应力弧垂曲线图，如图3。四、绘制导线的安装曲线1、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1-10 地线的安装曲线数据表比载单位：N/m-mm2 温度单位：°C 应力单位：N/mm2 弧垂单位：m控制气象温度40°C30

34、°C20°C10°C档距ffff年平均气温50153.770.17175.500.15197.650.13220.060.12100162.500.63181.430.56201.350.51222.010.46150 172.651.33188.851.21206.271.11224.731.02200182.442.24196.382.08211.511.93227.761.79250191.253.33203.363.13216.532.94230.762.76300198.974.61209.584.38221.104.15233.553.93350205

35、.646.07215.05.81225.125.55236.055.29400211.377.72219.687.42228.627.14238.246.85450216.309.55223.719.23231.648.91240.138.60500220.5311.56227.1611.22234.2310.88241.7610.55550224.1713.76230.1313.40236.4513.05243.1612.69600227.3116.15232.6915.78238.3615.40244.3615.02控制气象温度0°C-10°C-20°C-30

36、°C档距ffff年平均气温50242.650.11265.370.10288.170.09311.040.08100243.230.42264.860.39286.790.36308.960.33150 244.060.94264.090.87284.690.81305.740.75200245.021.66263.181.55282.691.45301.701.35250246.012.59262.222.43282.112.28297.212.14300246.953.72261.283.51279.323.32292.603.14350247.805.04260.414.802

37、76.514.56288.164.34400248.566.56259.636.28273.876.01284.065.74450249.228.29258.947.97271.467.67280.397.36500249.7910.21258.359.87269.329.53277.179.20550250.2812.33257.8411.96267.4711.60274.3911.24600250.7014.64257.4014.26265.8613.88271.9913.50控制气象温度40°C档距f最低气温年平均气温最大覆冰50333.950.08100331.300.311

38、50 327.150.70200321.841.27250315.802.02300309.492.97350303.284.12400297.455.49450292.167.07500287.498.87550283.4310.88600279.9313.112、绘制地线的安装曲线，如图4。第三节 排塔定位一、选择塔型、经济呼称高及绝缘子，计算杆塔的定位高度1、500KV输电线路直线塔选择酒杯型塔5B-ZBC4，经济呼称高取33m，耐张塔也选择酒杯型塔5B-ZBC4，呼称高取27m； 2、线路通过人口稀少的非居民区，有输电杆塔结构及其基础设计书第12页表2-1中查得导线对地安全距离d=11

39、m； 3、施工裕度取=1.0m； 4、本线路采用双联绝缘子串，由于本线路电压等级为500KV，塔高全高为39m<40m，故选择XP-16型绝缘子。根据输电杆塔结构及其基础设计书第13页表2-5规定，悬垂绝缘子串按操作过电压与雷电过电压，直线塔每单联绝缘子片数取25片，则每组片数为50片；耐张塔按规定比直线塔每联多2片，故耐张塔每联取27片，每组54片。 由电力工程高压送电线路设计手册表11-3-4中查得XP-16型绝缘子的单个高度为155mm，质量为6.5kg。则悬垂绝缘子串总长为，耐张绝缘子串的绝缘子串总长为。 5、对直线型杆塔，杆塔的定位高度计算如下： 对耐张型塔，杆塔的定位高度计算

40、如下： 直线塔与耐张塔定位高度示意图如图5所示： 图5 直线塔和耐张塔定位高度示意图二、排塔定位 1、估算耐张段的代表档距，绘制模板曲线，由fmax在导线的应力弧垂曲线上查得对应的最上方的一条曲线为最高温度下的弧垂曲线，且其对应的最高温度下的档距为474.87m，由于是丘陵地区，估算代表档距的计算如下： 由估算代表档距在导线的应力弧垂曲线上查得最高气温对应下的应力，则弧垂模板系数K值计算如下： 则弧垂曲线方程为，按横向比例为1/5000、纵向比例为1/500绘制模板曲线。 2、排塔定位 a、先排第一基耐张塔，呼称高为27m，杆塔定位高度为15m，如图1-6所示，以图示3条曲线为模板，同时移动三条曲线使上两条曲线与耐张塔的A、B两点分别相交，并且使中间的那条曲线与地面相切，则最底部的一条曲线与地面的交点C就是第一基直线塔的位置。 b、同时复制三条曲线，使上两条曲线与第一基直线塔的D、E两点分别相交，并且使中间的那条曲线与地面相切，由几何尺寸可得，第三条曲线必经过C点，后面的直线