架空输电线路课程设计

1、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 四、比载计算6五、计算临界档距，判断控制条件 8,六、判定最大弧垂 10七、计算各气象条件下的应力和弧垂 13八、安装曲线计算 15九、画应力弧垂曲线与安装曲线 19-十、感想19330Kv 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-400/503. 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，画出应力弧垂曲线与安装曲线三、整理已知条件1.气象条件与其作用弋象最最最最覆覆内外外安事年覆高低大大冰冰过过过装故均冰项目气气风风

2、有有电无有气气气无温温速速风风压风风象象温风(强间强间度)距)度)距)气温40-101010-5-5151515-5-1015-5风换算00303010101501010000速、八刖换算0032.32.10.10.16.010.10.000后01016767016767冰厚0000101000000010作用校计计校校校校校校检检防校验算算验验验验验验验验微验电导强电杆电绝地绝安杆风电气线度气塔气缘线缘装塔震气间强间强间子对子时强动间距度距度距风档风条度距偏距偏件后中后的央的间导间距线距的保护表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

3、米处的风速，所以应当进行风速高度换算。采用公式VhVo式中 vh 线路设计高度h处的风速，m/s ；V0 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2 6规定，取粗糙度等级为B；则相应的z=0.16 ；=1.0zh100 . 16151 . 06710则 最大风速时风速换算值为 v=1.067 X30=32.01m/sp则抗拉强度许用应力259.622.5103.85(MPa)年均运行应力上限cp259.6264.90(MPa)覆冰有风，外过有风，安装气象时风速换算值为v=1.067 X10=10.67m/s内过电压

4、时风速换算值为 v=1.067 xi5=16.0*m/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mm积导线直弹性系温膨计算拉计算质量抗拉强度 p安许用应力0年均A( )径数系数断 力(kg/km )(MPa )全(MPa )上卩d(mm)E(MPa)(N )系cp数(Mk451.5527.636900019.3 X1234001511259.622.5103.8564.10A-6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40.95Tj 0.95 123400 259.62 MPaA451.55四、比载计算1.自重比载qg103

5、1511 9.80665451.551032.82 10 3(MPa/m)2.冰重比载227.728b21 10 327.72810(1 63)10 彳A451.5523.1110 3(MPa/m)33-垂直总比载3 10 3(MPa/m)4.无冰风压比载24c f sc；d、2 10 3( MPa/m)(1)外过电压，安装有风此时风速v=10.67m/s1.0Wv234 c f scdsin 210 3A内过电压1.127.630.625f10.672451.551.0104.79 10sc 1.13(MPa/m)此时风速v=16.01m/s234 c f scdsin 100.75A0.7

6、51.1c 1.0f227.63 .625 160110 3sc1.1451.558.091033(MPa/m)(3 )最大风速此时风速v=32.01m/sc 1.0sc1.1计算强度时f0.7Sscdsin 2A10 30.751.127.630.625 32.012 _310451.5532.33校验电气间距时f0.614c f sc10 30.61 1.10.625 32.01227.63 -451.5510 310 3(MPa/m)26.29 10 3(MPa/m)5.覆冰风压比载5 c f sc(d 2b)罟sin2 10 3(MPa/m)此时风速v=10.67m/s1.0sc1.2

7、计算强度和检验风偏时均可取1.05 c f Sc(d 2b)叫sin 2 10 3 1.2A0.625 10.67247.63451.5510 39.01 10 3(MPa/m)6.无冰综合比载（1 ）外过电压，安装有风632.822 4.792 10 3 33.17 10 3 (MPa/m)(2 )内过电压6.32.822 8.092 10 3 33.80 10 3(MPa /m)(3 )最大风速计算强度时6、32.82232.33210 346.0710 3(MPa /m)校验风偏时6 32.82226.29210 342.0510 3(MPa/m)7.覆冰综合比载:, 227-35计算强

8、度和校验风偏时7 、55.932 9.012 10 3 56.65 10 3(MPa /m)各气象条件下的比载计算值列于下表三项目自重比冰重比无冰综无冰综覆冰综覆冰综载载合（强合（风合（强合（风度）偏）度）偏）数据32.8255.9346.0742.0556.6556.65(10 3MPa /m)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项目条件最大风速最厚覆冰最低气温年均气温许用应力 0103.85103.

9、85103.8564.90比载(MPa /m)346.07 10356.65 10332.82 10332.82 10/ 0(1/m)30.4436100.545510 30.3160 10 30.505710 3温度/t(c)010-5-1015排bdac序2.按等高悬点考虑，计算各临界档距由状态方程式E jF/cos324 o j2E i2lij2 cos324 oE cos t j ti可得临界档距的计算公式为lij22Eji3 cos0 j0 i24 o j o i Ecos tj ti所以各临界档距如下:240 b0 aEcostb ta1221 Eba3 cos0 b0 a240

10、c0 aEcostcta22Eca3 cosabac0 c0 a624 19.3 1069000 20.690000.44362 0.3160210 6309.16 mi624(64.90 103.85 19.3 1069000 25)69000 0.50572 0.31602 10 6虚数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:ad24ECOS td ta2a3COSf 24 19.3 10 6 69000 5T10108.23m240 C0 bEcostctb22ECb3 cos0 C0 b240 d

11、0 bEcostdtb22Edb3 cos0 d0 b240 d0 cEcostdtc22Edc3 cos0 d0 c1 be1 bded0 d0 a24(64.90 103.85 19.3 10 6 69000 5)690000.505720.443621024 19.3 102690000.545569000 ( 15)20.443610虚数24(103.85 64.90 19.3 10 6 69000 20)269000 0.505720.3160210 6虚数164.82m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

12、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 tb，比载为3，架空线水平应力为 b临界温度为为第二状态：温度为 tj，比载!。水平应力为j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tl比载 156.65 10(MPa/m),水平应力 1103.85MPa第二状态：覆冰无风,温度t2比载 255.93 10(MPa/m)

13、,水平应力2待求由状态方程式10 22 2E 2 l243cos20 22| 23E 1 l cos24224 0 1E cos t2 t1可求得覆冰无风条件下的应力 2取代表档距l=200m,将各数据代入上式得322 69.63 2359738.96采用试凑法可得 2103.33MPatj 135155.93 10 3103.3319.3 10 6 6900027.1 C最高气温tmax40 C,而临界温度tj27.1 C tj tmax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. 各已知条件与参数如下表六所示已

14、知条件年均气温最厚覆冰控制区间0164.82164.82 参数tm(C)15-5bm(mm)010Vm(m/s)010.67m( 10 3MPa/m)32.8256.65m(MPa)64.90103.85.2.待求条件的已知参数如下表七所示待求条件最高最低年均事故夕卜过夕卜过内过安装覆冰覆气温气温气温气象有风无风电压气象无风有参数(度tm(C)40-1015-10151515-5-5-5bm(mm)000000001010Vm(m/s)000010.67016.0110.67010m( 10 3MPa/m)32.8232.8232.8232.8233.1732.8233.8033.1755.9

15、3563. 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5 8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,103.85MPa第U状态：温度t2由状态方程式0 2第I状态：温度t,5 C，比载,56.65 10(MPa/m)，水平应力40 C，比载 2 32.82 10-3(MPa/m)，水平应力 2

16、待求E 22!2 cos3E ,2| 2 cos320 i2E COS t2 ti240 2240 1代入数据化简得23 92.96 22 495490.104可采用迭代法求解此方程令 A=92.96B=495490.104则上式变换为495490.104292.96495490.104. 50 92.9658.87495490.10458.87 92.9657.13 49549.10457.4657.13 92.96495490.104 57.46 92.9657.39495490.104“I,57.39 92.96495490.104 57.4057.41 92.96所以可取232最高气温

17、下相应的弧垂fv 132.82 10 峻 11.44m8 08 57.40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，即观测档距丨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 C，间隔5 C。各弧垂计算结

18、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。E J2l2 cos3E 2l 2 cos32424E costjtE J cosEcos tj t t式中 Ecos tj t E j cos E cos tj t j /说明增大架线应力相当于将架线时的气温降低t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=4.29 4.38钢绞线降温值 t(C )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399.73mm2，钢截面积为 51.82mm2则铝钢截面比m=。所以应当降温20 C以档距为400m，温度40 C为例计算应力和百米弧垂第I状态(最厚覆冰)：温度1 5C ,比载!56.65 10-3(MPa/m),水平应力 ,103.