配电线路设计施工、运行与维护李光辉课件-6第6章线路设计

1、第六章配电线路设计第一节现场勘测第一节现场勘测第二节设计图绘制第二节设计图绘制第三节导线选择第三节导线选择第四节电杆选型第四节电杆选型第五节电杆受力计算第五节电杆受力计算第六节第六节配电线路绝缘配合配电线路绝缘配合第七节接地与接地装置第七节接地与接地装置 第一节现场勘测第一节现场勘测v 线路勘察，即对线路走廊的实际调查与分析；也就是说是对线路走径（路径）的选择。v一、线路走径的选择一、线路走径的选择v 线路路径，是指电力线路通过的地带；沿线线路路径的一定范围称线路的走廊。一般情况下线路的走径选择要经历两个步骤：一是室内选择线路路径；二是线路的勘察。v1线路路径线路路径v 2线路走径和勘察时应考

2、虑的原则线路走径和勘察时应考虑的原则v二、配电线路供电半径确定原则二、配电线路供电半径确定原则 为了减少电能损失和提高供电可靠性，配电线路不能设计过长。一般情况下，低压配电线路的供电半径，在市区中心一般不宜大于100m，繁华地区不大于150m，农村配电网最大供电半径不大于500 m。v若因条件限制，配电线路供电半径已确定，可采用允许电压降计算原理进行校验，以便确定正确的配电线路的供电半径。第一节现场勘测第一节现场勘测三、配电线路杆型选择及杆顶设计三、配电线路杆型选择及杆顶设计v 根据现场状况，在线路中选择不同类型的电杆及杆顶设计，以满足不同要求。配电线路杆型选择及杆顶设计.第二节第二节 设计图

3、绘制设计图绘制v一、配电线路设计图纸一、配电线路设计图纸 v 1设计说明应填写的基本内容设计说明应填写的基本内容 v(1)设计依据。 (2)设计主要内容。 v(3)主要工作量。 (4)一般要求。 v (5)特殊要求。v2对线路设计图纸的基本要求对线路设计图纸的基本要求平断面图实例平断面图实例 图图61 平面图实例平面图实例第一节现场勘测第一节现场勘测v2对线路设计图纸的基本要求对线路设计图纸的基本要求v 第二节第二节 设计图绘制设计图绘制第三节第三节 导线选择导线选择v 配电线路导线选择，关系到线路的运行质量和运行的可靠性。导线选择必须考虑的因素很多，如气象条件、导线比载、导线荷载、档距、导线

4、弛度和导线长度和导线的应力等。v一、基础知识一、基础知识v二、导线截面的选择二、导线截面的选择v三、架空配电线路电气计算三、架空配电线路电气计算v四、配电线路的接线方式和导线排列设计四、配电线路的接线方式和导线排列设计v一、基础知识一、基础知识v 电力架空线路是在大气中运行的，作用在架空线上的力和力矩，都和气象条件密切有关。为此，在进行导线选择设计时必须考虑以下因素。v气象条件气象条件 v比载比载v3档距档距v4导线长度和弛度的计算导线长度和弛度的计算v5导线选择设计的安全系数选取基本要求导线选择设计的安全系数选取基本要求第三节第三节 导线选择导线选择v1气象条件v 气象条件（气温、风速和覆冰

5、厚度），是电力线路计算的重要因素，一般根据沿线的气象资料（采用15年一遇的数值）和附近已有线路的运行经验确定。 第三节第三节 导线选择导线选择v 2、导线比载v 即平均折算到导线单位长度、单位面积上的荷载，与导线材料及所在地区气象条件有关，是导线受力计算的必要条件。v(1)自重比载 v（2）覆冰比载 v（3）自重、覆冰总比载 v（4）风压比载 v（5）有覆冰时，风压比载 v6）综合比载 v（7）导线荷载第三节第三节 导线选择导线选择v比载比载第三节第三节 导线选择导线选择2、比载第三节第三节 导线选择导线选择v 4档距档距 直线杆塔档距（简称直线档距），是相邻两个杆塔中心轴线间的水平距离。v

6、耐张杆塔档距（又称耐张段长度），是相邻两个耐张杆塔之间的水平距离。在一个耐张段中有许多档距，这些档距连接在一起，称连续档。 第三节 导线选择4档距档距第三节第三节 导线选择导线选择v 4档距档距v 代表档距，又称规律档距，是指各个耐张段中各档距大小不等的情况下具有代表性的档距，在此档距情况下，全耐张段中所有的导、地线应力被认为是相同的。代表档距的计算 33331212nnd blllllllll第三节第三节 导线选择导线选择v4、档距 第三节第三节 导线选择导线选择v4导线长度和弛度的计算导线长度和弛度的计算 208lf22 3208324flLlll 0f第三节第三节 导线选择导线选择 5、

7、导线选择设计的安全系数选取基本要求铝绞线、钢芯铝绞线的允许最小安全系数，规程规定一般地区为2.5，重要地区为3，实际都大于3；铜绞线规程规定一般地区为2，重要地区为2.5，实际也都在2.55之间。v v有关资料，建议取安全系数为45为宜。第三节第三节 导线选择导线选择v 6导线的应力与导线状态方程导线的应力与导线状态方程v悬挂于两固定点间的导线，当气象条件变化时，导线的应力亦将随之变化。为了从已知气象条件下的应力（N/mm2）求另一条件下的应力，可应用导线状态方程式来计算，即2()nnAB2 20020()24nlAtt 222 4lB第三节第三节 导线选择导线选择7导线应力弛度曲线和弛度表的

8、绘制第三节第三节 导线选择导线选择v二、导线截面的选择二、导线截面的选择1按发热条件选择导线截面按发热条件选择导线截面2按满足机械强度条件确定导线截面按满足机械强度条件确定导线截面3按线路导线经济电流密度选择导线截面按线路导线经济电流密度选择导线截面第三节第三节 导线选择导线选择1按发热条件选择导线截面按发热条件选择导线截面第三节第三节 导线选择导线选择按发热条件选择导线截面，举例按发热条件选择导线截面，举例第三节第三节 导线选择导线选择第三节第三节 导线选择导线选择v 2、 按满足机械强度条件确定导线截面v 即导线架设在杆塔上在不断变化的气象条件中，应保证线路在电气安装和正常运行过程中导线不

9、被拉断。第三节第三节 导线选择导线选择v3按线路导线经济电流密度选择导线截面 线路导线经济电流密度，是指单位导线截面所通过的电流值（单位：Amm2）。它是指通过对各种经济、技术方面的比较而得出的最合理的电流密度，采用这一电流密度可使该架空线路投资、线路电能损耗、维护运行费用等综合效益都是最佳的。第三节第三节 导线选择导线选择（1）按经济电流密度选择架空线路导线截面第三节第三节 导线选择导线选择按经济电流密度选择电缆导线截面第三节第三节 导线选择导线选择第三节第三节 导线选择导线选择v 第三节第三节 导线选择导线选择 v 三、架空配电线路电气计算v电压损失计算v线路功率损耗计算v短路电流计算v配

10、电变压器容量计算v变压器熔丝选择计算第三节第三节 导线选择导线选择三、架空配电线路电气计算三、架空配电线路电气计算1电压损失计算电压损失计算v2线路功率损耗计算线路功率损耗计算 架空配电线路功率损耗，分架空配电线路功率损耗，分理论线损耗、管理损耗，以及电力变压器功率损耗等。理论线损耗、管理损耗，以及电力变压器功率损耗等。eUQXPRUUU213223210103RUSRIP3223210103XUSXIQ第三节第三节 导线选择导线选择v 20NKNSSPPP（2）架空配电线路中的电力变压器功率损耗3线路短路电流计算线路短路电流计算v 架空配电线路计算短路电流的目的，是为了计算出短路点的最大短路

11、电流，用来选择线路上的电缆及高低压设备，使其满足动稳定和热稳定的要求。即，为了正确地选择配电线路的电气设备，以使电气设备有足够的动稳定和热稳定能力，以确保在短路时不致产生设备损坏。（1）线路的电抗计算v（1）线路的电抗计算0157. 0lg1445. 00rDx导线中心间几何平均距离 v导线中心间几何平均距离v-等边三角排列方式v不等边三角排列方式 3CBADDDD 3CPDDDDD3123CPDDDD（2）线路短路容量计算v（2）线路短路容量计算v（3）电力变压器短路容量 v（4）线路短路电流计算XUSe/2%/100KNKUSSN）（KSIS1/3三相短路电流周期分量有效值 v三相短路电流

12、周期分量有效值 kkkUSI3/)3()3(第三节第三节 导线选择导线选择例第三节第三节 导线选择导线选择例第三节第三节 导线选择导线选择四、配电线路的接线方式和导线排列设计四、配电线路的接线方式和导线排列设计1配电线路的接线方式和适用范围配电线路的接线方式和适用范围v配电线路结线图配电线路结线图(a) (b (c)(d) (e) (f)图图62 配电线路结线图配电线路结线图第四节第四节 电杆选型与杆顶组装图设计电杆选型与杆顶组装图设计第四节第四节 电杆选型与杆顶组装图设计电杆选型与杆顶组装图设计v一、电杆选型一、电杆选型v二、杆顶组装及电杆安装设计举例二、杆顶组装及电杆安装设计举例第四节第四

13、节 电杆选型与杆顶组装图设计电杆选型与杆顶组装图设计v2导线的排列设计导线的排列设计v对于310kV架空配电线路的导线，一般采用三角形排列；多回路线路的导线，一般采用的是三角、水平混合排列或垂直排列；低压配电线路的导线一般采用水平排列。v3架空配电线路的电气安全距离设计规定架空配电线路的电气安全距离设计规定第四节第四节 电杆选型与杆顶组装图设计电杆选型与杆顶组装图设计v二、杆顶组装及电杆安装设计举例二、杆顶组装及电杆安装设计举例第四节第四节 电杆选型与杆顶组装图设计电杆选型与杆顶组装图设计v一、电杆选型一、电杆选型v1选用电杆要求选用电杆要求v 图图63 10kV装开管直线耐张杆（装开管直线耐

14、张杆（0.4kV直线杆）组装图直线杆）组装图二、杆顶组装及电杆安装设计举例二、杆顶组装及电杆安装设计举例图图64 10kV三角排列转角杆（三角排列转角杆（0.4kV水平排列单回路耐张杆）组装图水平排列单回路耐张杆）组装图二、杆顶组装及电杆安装设计举例二、杆顶组装及电杆安装设计举例图图65 10kV单回路大转角耐张杆（单回路大转角耐张杆（0.4kV转角耐张杆）组装图转角耐张杆）组装图杆顶组装及电杆安装设计举例杆顶组装及电杆安装设计举例图图66 10kV双回路双横担直线杆（双回路双横担直线杆（0.4kV耐张杆）组装图耐张杆）组装图图图67 10kV单回路终端杆（电缆单回路终端杆（电缆+开关）开关）

15、 0.4kV终端杆终端杆 组装图组装图杆顶组装及电杆安装设计举例杆顶组装及电杆安装设计举例图图68 10kV鼓型双回路十字转角耐张杆（鼓型双回路十字转角耐张杆（0.4kV转角耐张杆）组装图转角耐张杆）组装图第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算v一、基础受力计算一、基础受力计算v 二、直线电杆受力计算v 三、抱箍受力及强度计算三、抱箍受力及强度计算v五、电杆横担受力计算五、电杆横担受力计算第五节 电杆受力计算v一、基础受力计算一、基础受力计算v1、底盘v2、卡盘v3、拉线盘PNAa2000JK mb hMKS H11 1101122sin6ababababQKP0sinaa12 tanaah

16、电杆安装卡盘后作用力分布图电杆安装卡盘后作用力分布图第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算v一、基础受力计算一、基础受力计算v3、拉线盘的拉力与拉线盘的自重力有关 图图613拉线盘计算受力图拉线盘计算受力图11 1101122sin6aba ba babQKP0sinaa12 tanbbh第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算v二、直线电杆受力计算二、直线电杆受力计算v1直线杆的受力计算直线杆的受力计算v一根导线上的风压一根导线上的风压v电杆上的风压 10PgSL20cpPP HD2122012216()16232ncpVnVDDPPHDKHHDD Kv2电杆中弯矩的确定电杆中弯矩的确定第五节

17、第五节 电杆受力计算电杆受力计算v2电杆中弯矩的确定电杆中弯矩的确定v 电杆的危险断面在埋深的1/3位置因此，要对AA断面进行强度计算。由导线及电杆上风压所产生的弯曲力矩：01110102/3113332hHMP hhP HhP第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算2电杆中弯矩的确定电杆中弯矩的确定第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算v二、抱箍受力及强度计算二、抱箍受力及强度计算 在配电线路中，直线杆塔上的拉线抱箍（见图615），除必须依靠固定螺栓紧紧的固定于电杆上承受来紧外，还要承受拉线对它的剪力。v1直线杆塔上的拉线抱箍受力直线杆塔上的拉线抱箍受力afaRNcossin22第五节第五节

18、电杆受力计算电杆受力计算2电杆中弯矩的确定电杆中弯矩的确定 v2抱箍本体强度的计算抱箍本体强度的计算 hNH22第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算11112cccMaNWW22cMaR22222cccMaRWW抱箍的受力抱箍的受力第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算v3特殊杆型上的抱箍受力及强度计算特殊杆型上的抱箍受力及强度计算v12331简易变压器台及台方强度计算简易变压器台及台方强度计算1台方；2穿心螺丝（木杆使用）； 3托梁抱箍（水泥杆使用v3特殊杆型上的抱箍受力及强度计算特殊杆型上的抱箍受力及强度计算第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算2穿

19、心螺栓的强度计算穿心螺栓的强度计算第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算)cos(sin2afaPNPPfPN7 . 16 . 023托梁抱箍和水泥杆的摩擦力托梁抱箍和水泥杆的摩擦力托梁抱箍在电杆上的固定托梁抱箍在电杆上的固定受力情况受力情况第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算v 3抱箍固定螺栓与抱箍强度计算抱箍固定螺栓与抱箍强度计算v（1）抱箍固定螺栓强度计算）抱箍固定螺栓强度计算v（2）抱箍本体强度计算）抱箍本体强度计算第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算v（2）抱箍本体强度计算）抱箍本体强度计算 v 当抱箍钢板的厚度比较小时，在紧固螺栓时，当抱箍钢板的厚度比较小时，在紧固螺栓时，抱箍

20、柔软而均匀地抱紧电杆。抱箍柔软而均匀地抱紧电杆。 第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算v（1）抱箍固定螺栓强度计算21.50.75 NNFF第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算v （2）抱箍本体强度计算第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算v三、电杆横担受力三、电杆横担受力v1横担设计常识横担设计常识v2直线杆塔上横担强度验算直线杆塔上横担强度验算v3耐张杆塔横担强度验算耐张杆塔横担强度验算v4杆塔横担尺寸结构设计图例杆塔横担尺寸结构设计图例第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算v1横担设计常识横担设计常识v常用（部分）铁横担、抱箍、角戗、连板、立铁等常用（部分）铁横担、抱箍、角戗、连板、

21、立铁等 图图622 102角铁横担图（角铁横担图（63632 26 6850850）图图623 104 角铁横担图角铁横担图（63632 26 618001800）反正）反正图图624 235连板图（连板图（65656 6830830）图图625 123、124、125角戗图角戗图（50502 25 5L L）反正）反正 直线杆塔横担作用力分部情况直线杆塔横担作用力分部情况2直线杆塔上横担强度验算直线杆塔上横担强度验算 直线杆塔上的横担，在远离杆塔中心的横担一端，主要承受的垂直(铅直)荷载。混凝土电杆，根据结构的不同分固定横担、转动横担和压屈横担。高压（35110kV）配电线路，多采用转动横担

22、。第五节第五节 电杆受力计算电杆受力计算v3耐张杆塔横担强度验算耐张杆塔横担强度验算v 转角杆塔主要除要承受导线张力产生弯曲力矩之外，还有横担和导线的重量所引起的弯曲力矩。但耐张横担主要承受的作用力还是导线张力，而导线和横担重量所引起的弯曲力矩比起导线张力所引起的弯曲力矩要小得多而将其忽略掉。如果线路挡距和导线较大时，可以用横担拉筋补强之。v（1）角钢和槽钢横担的强度计算v（2）组合横担的强度计算v（3）耐张横担、转角杆横担强度计算v（4）横担桁架杆件的截面选择图图628 横担两头铰链连接横担两头铰链连接CCMMSCC Cc cC CMm W第五节 电杆受力计算3耐张杆塔横担强度验算耐张杆塔横担强度验算第1章配电网及配电线路构成3耐张杆塔横担强度验算耐张杆塔横担强度验算 (b)图图629 耐张横担耐张横担(a) 35kV桁架式角钢横担（单线图）； (b) 耐张横担受力分析(a)第1章配电网及配电线路构成 转角杆横担，当导线在转角杆处，其跳线要向转角杆横担，当导线在转角杆处，其跳线要向内角位移（图内角位移（图6 63030）。当转角杆横担是按直线耐）。当转角杆横担是按直线耐张杆横担标准设计，则跳线对电杆的距离，就会张杆横担标准设计，则跳线对电杆的距离，就会产生电杆在跳线外角的距离增大，电杆在跳线内产生电杆在跳线外角的距离增大，电杆在跳线内角的距离减小的