输电线路杆塔课程设计

1、输电线路杆塔课程设计输电线路杆塔课程设计输电线路杆塔课程设计三峡大学电气与新能源学院课程设计说明书学期:专业：输电线路工程课程名称：输电杆塔及基础设计班级学号：姓名：指导老师：输电杆塔设计课程设计任务书一、设计题目：110KV门型直线电杆设计（自立式带叉梁）二、设计参数：电压等级：110kV避雷线型号：GJ一35电杆锥度：1/75电杆根部埋深：3m顶径：270mm气象条件：级绝缘子：7片一4.5地质条件：黏土，s=16kN/m3，=20，=30，设计参数以下：参数导线型号水平档距垂直档距避雷线支持力姓名（m）（m）TmaxTminLGJ-150/2523037044004300三、设计成就要求

2、:1设计说明书一份（1.5万字,含设计说明书插图）2图纸若干（1）电杆尺寸部署图（2）电气缝隙效验图（2）正常运转状况下的抵抗弯矩图（3）事故时的弯矩图目录.1.1.1LGJ-150/35.1.1.3.3.38.49.4.41.42.53.54.65.7.71.72.9.11.11.11.12.13.13.14.14215315.161.172.183.194.20一、整理设计用相关数据1、任务书所给参数：表1导线型号水平档距垂直档距地线支持力TmaxTminLGJ150/30240360440043002、气象条件列表：表2气象条件气温（）风速（m/s）覆冰（mm）最高温+4000最低温-2

3、000覆冰-5105最狂风-5250安装-10100外过电压+15100内过电压、年均温+101503、依据任务书供给导线LGJ-150/35的参数，（参照书二）整理后列下表：表31截面积A导线直径弹性系温度膨胀计算拉计算质量抗拉强度安全许用应力年均应力上(mm2)d(mm)数E系数断力(Kg/km)p系数0限cp(MPa)(1/C)(N)KMPaMpaMPa181.6217.508000017.810-665020676.2340.102.5136.0485.034、计算导线的比载:（1）导线的自重比载：qg3676.29.80665336.512103(MPa/m)（2）冰1重(0比,0载

4、)：10181.6210A2(5,0)27.7285(17.55)10317.175103(MPa/m)（3）垂直总比载：181.623(5,0)(36.51217.175)10353.687103MPa/m（4）无冰风压比载：假设风向垂直于线路方向90,sin901;110Kv线路c1.0可以得出下式：scdv24(0,v)0.625f103(MPa/m)1）外过电压，安装有风：v=10m/s,A=1.0,sc=1.1f4(0,10)0.6251.01.117.51021036.624103Mpa/m181.622）内过电压v=15m/s,f=0.75,sc=1.14(0,15)0.6250

5、.751.117.515210311.179103Mpa/m181.623)最狂风速v=25m/s,设计强度时，f=0.85,sc=1.14(0,25)0.6250.851.117.525210335.192103Mpa/m4）最狂风速v=25m/s,计算风偏时，181.62f=0.61,sc=1.14(0,25)0.6250.611.117.525210325.256103Mpa/m181.62（5）覆冰风压比载计算：v=10m/s,计算强度和强度时，f=1.0,sc=1.25(5,10)0.6251.01.2(17.525)10210311.356103Mpa/m（6）无冰综合比载181.

6、62外过电压，安装有风：226(0,10)（10,0）（40，v）内过电压：6(0,15)36.512211.1792最狂风速计算强度时：36.51226.624210337.108103Mpa/m10338.815103Mpa/m6(0,25)36.512235.192210350.711103Mpa/m4）最狂风速计算风偏时：6(0,25)36.512225.256210344.396103Mpa/m（7）覆冰综合比载：7(5,10)22211.356210354.875103Mpa/m（35,0）（55,10）53.687将实用比载计算结果列表：表4-2单位：103Mpa/m1(0,0)

7、2(0,5)3(0,5)4(0,25)5(5,10)6(0,25)7(5,10)f=0.75,sc=1.1f=1.0,sc=1.236.51217.17553.68735.19211.35650.71154.8755、计算比值/0，将计算的结果列入下表：因为最狂风速和覆冰有风比载平易温都同样，故比载小的不起控制作用。表5-1气象条件覆冰有风最低温年均温许用用力(Mpa)136.04136.0485.0354.87536.51236.512比载(103Mpa/m)温度5-2010/0（1030.4030.2680.429）排序bac计算临界档距：lab24baE(tbta)24136.04136

8、.0417.810680000(5（20)E(b/a/a)80000(0.403103)2(0.268103)2b=265.97m24caE(tcta)2485.03136.0417.810680000(10(20)lacc/a/a)80000(0.429103)2(0.268103)2E(c=虚数：l24cbE(tctb)2485.03136.0417.810680000(10(5)bcE(c/b/b)80000(0.429103)2(0.403103)2c=虚数临界档距列表以下表52气象条件最低气温覆冰有风年均匀温临界档距lab=265.97lbc=虚数-lac=虚数所以，档距在0265.

9、97m时控制气象条件是最低温，在265.97m时控制条件是年均气温。5、地线GJ-35相关参数列于下表：表51截面积A地线直径弹性系温度膨胀计算拉计算质量抗拉强度安全许用应力年均应力上(mm2)d(mm)数E系数断力(Kg/km)p系数0限(MPa)(1/C)(N)KcpMPaMpaMpa37.157.818142011.510-643424295.01168.93.0389.63233.86、地线比载计算：地线的比载计算同导线比载计算，计算值列于下表：表6单位：103Mpa/m1(0,0)2(5,0)3(5,0)45(5,10)67(5,10)外过内过设计计算外过内过设计计算电压电压强度风偏

10、电压电压强度风偏77.847.7125.614.424.376.655.035.979.181.5109.295.3130.6726840355984323579939155787、绝缘子串及金具采纳：表71导线绝缘子和金具件号名称质量(kg)数目型号绝缘子组装图1挂板0.561Z-72球头挂环0.271QP-73绝缘子5.07X-4.54碗头挂板0.821W-7A5悬垂线夹2.01CGU-36铝包带0.033110绝缘子串长度1304mm绝缘子串重量38.68kg适用导线LGJ-150/35（2）地线绝缘子串及金具选择：表72件号名称质量(kg)数目型号(长度mm)金具图形1挂板0.561Z

11、-7(60)2球头挂环0.271QP-7(50)3绝缘子3.31XDP-7(182)14悬垂线夹5.71CGU-2(70)绝缘子串长度362mm绝缘子串重量9.83kg适用避雷线GJ-358、地质条件：表8土的状态s(kN/m3)()()m(kN/m3)粘性土软塑162030489、杆塔构造及资料资料：一般直立钢筋混凝土门型电杆（带叉梁）电压等级：110kv电杆锥度：1/75根部埋深：3m顶径：270mm二、电杆外形尺寸的确定1、杆塔呼称高度：（参照书）公式（31）Hfmaxhxh施工裕度h的确定：依据设计任务书供给的水平档距Lh240m，查表（37）为了更加安全取h0.7mhx为导线到地面及

12、被超越物的安全距离：假设此杆塔安装处取居民区，依据（参照书）hx7.0m绝缘子串的长度：依据所选择的绝缘子型号及金具确立为1.304m。fmax的确定:依据任务书给的档距，控制气象条件为年均气温。采纳状态方程式，用计算机软件算出最高温条件和最后覆冰条件下的弧垂，经过比较，最大弧垂发生在最高气温条件下。经计算，获取最高温气象条件L=260m下最大弧垂fmax=4.589m。则杆塔的呼称高度H=1.304+4.589+7+0.7=13.595m2、导线水平线间距离确立：依据参照书目一公式33UDm0.40.65fmax0.41.30410.654.5892.914m1103、缝隙圆校验：1）规程规

13、定最小缝隙：工频电压时为0.25m，操作过电压时为0.7m，雷电过电压时为1.0m，考虑带电作业时需增添0.5m。2）绝缘子串基本风压：1）正常运转最狂风时：正2520.391KN/m216002）内过电压时：3）外过电压时：操1520.141KN/m21600雷1020.063KN/m21600（3）绝缘子串所受风压：PJn1n21z0Ajn11,n27,绝缘子串的地址高度为13m,查参照书目一表25,得出风压变化系数z0.95,Aj0.03m2Pj正1710.950.3910.0389.15NPj操1710.950.1410.0332.15NPj雷1710.950.0630.0314.36

14、N（4）导线风荷载计算工频电压最狂风时：Pd正25.256103181.622401100.88N内过电压时：Pd操11.179103181.62240487.28N外过电压时：Pd雷6.624103181.62240288.73N（5）导线自重比载计算GD正36.512103181.623602387.27N（6）绝缘子串风偏角，即tan1PdPj/2Gd计算，即Gj/2正tan1操tan1雷tan11100.8889.15/223.972387.27379.32/2487.2832.15/211.052387.27379.32/2288.7314.36/26.552387.27379.32

15、/2（7）杆塔横担长度的确定：（参照书目一）公式312：Dh2(R1sinb)此中R为最小空气缝隙，1为绝缘子串长，为风偏角，b为杆塔上脚钉外露部分加杆径一半的长度。依据规程，R取1.00m，1=1.304m，取最狂风偏值23.97o，b偏于安全考虑，取0.3m。计算获取：Dh=2（1.00+1.304sin23.97+0.3）=3.660m因为三相导线呈水平摆列：则横担长度：D=2Dh=23.660=7.320m考虑到杆塔半径影响，取横担长度为8.00m8）依据CAD作图进行缝隙圆校验，起控制作用的是带电作业状况，导线与杆塔缝隙满足带电作业要求。4、地线支架高度的确定（1）防雷保护角：依据规

16、程规定，可取防雷保护角=25o。依据以下图，取a=0.3m，b依据横担构造，取b=2.0m（参照书一公式3-8）Tantan23.97ba2000300,可以求出H23823.65mmH2H2（2）计算地线支架高度：（参照书目一公式3-7）H1=H2-1+2=3823.65-1304+362=2881.65mm取整后，地线支架高度取3.0m，此时防雷保护角减小，有益于防雷。（3）地线之间水平距离校验：（参照书目一公式3-9）D=4000+2300=4600mm53823.65=19118.25mm，符合要求。5、杆塔总高度确立：杆塔总高H总H+H1+H2=13.595+3.0+3.0=19.5

17、95m依据杆塔的分段，可取杆塔总高度为21.0m（加入地下埋深），分段为9m+6m+6m。三、杆塔荷载计算(一)、杆塔标准荷载1、运转状况：最大设计风速，无冰、未断线。（1）地线重力为：GB=1BABLvGjB77.87210337.153609.839.806651137.86N（2）地线风压：PB4B(25)ABLP76.68410337.15240683.71N（3）导线重力:GD1DADLGJD36.512103181.6236038.689.806652766.59NV（4）绝缘子串风压：PJDn（1n21）zAJW=1710.950.3910.0389.15N（5）导线风压：PD4

18、D(25)ADLPPJD35.192103181.6224089.151623.13N2、运转状况：覆冰、相应风速，未断线。级气象区，从规程中查得：V=10m/s,t=-5,b=5mm。（1）设计冰厚为5mm,覆冰系数取K=1.075,则地线重力为GB(1BABLVGJB)2BABLV(K1)GJB(77.87210337.1536096.40)47.76810337.15360(1.0751)96.401137.86690.4(N)（2）地线风压为PB5BABLP335.9351037.15240320.40(N)（3）导线重力为GD(1DADLVGJD)2DADLV(K1)GJD(36.5

19、12103181.62360379.32)17.175103181.62360(1.0751)379.322766.601151.413918.00(N)（4）绝缘子串风荷载为PJDn1(n21)ZAJW01021(17)0.950.0314.36(N)1.6（5）导线风压为PALP311.35610181.6224014.36509.35(N)D5DDPJD3、断导线状况、：断一根导线荷载组合状况为无冰无风。1）地线重力：GB1137.86N2）导线重力：未断导线相：GD2766.59N断导线相为：1DADLVGJD2766.59GD379.321762.62N223）断线张力：LGJ-15

20、0/35型导线计算拉断力为Tp=65020N导线最大使用张力为TDmaxTP6502026008(N)KC2.535%，则导线最大使用张力百分比为TDTDmaxX%2600835%9102.8N地线支持力：T=4400N，T=4300N.maxmin4、断地线状况：荷载组合状况为无冰、无风、导线未断。1）导线重力：GD2766.59N（2）地线重力：GBGB96.401137.86296.4665.33N23）断线张力：GJ-35最小破断拉力Tp=43424N地线最大使用张力为TDmaxTP43424KC16082.96(N)2.7地线最大使用张力百分比值为20%，则TDTDmaxX%1608

21、2.9620%3216.59N5、安装状况：荷载组合状况为有相应风速、无冰。规程中查得：V=10m/s，t=-5，b=01）地线重力：GB1137.86地线风压为：PB4B(25)ABLP14.43510337.15240128.70N2）导线重力：GD2766.59N导线风压：PD4D(10)ADLP6.624103181.62240288.73N（二）杆塔设计荷载1、运转状况：最大设计风速，无冰、未断线。（1）地线重力为：GB1.21137.861365.43N2）地线风压为：PB1.4683.71957.19N3）导线重力:GD1.22766.593319.91N4）导线风压：PD1.4

22、1623.132272.38N2、运转状况：覆冰、相应风速，未断线。级气象区，从规程中查得：V=10m/s,t=-5,b=5mm。（1）设计冰厚为5mm,覆冰系数取K=1.075,则地线重力为GB1.21137.861.4690.42331.99(N)（2）地线风压为PB1.4320.40448.56(N)（3）导线重力为GD1.22766.601.41151.413319.921611.974931.89(N)（4）导线风压为1.2509.35611.22(N)D3、断导线状况、：断一根导线荷载组合状况为无冰无风。1）地线重力：GB1.21137.861365.43N2）导线重力：未断导线相

23、：GD1.22766.593319.91N断导线相为：GD1.21762.622115.14N（3）断线张力：TD1.49102.812743.92N地线支持力：Tmax=1.44400=6160N，Tmin=1.44300=6020N.4、断地线状况：荷载组合状况为无冰、无风、导线未断。（1）导线重力：GD1.22766.593319.91N2）地线重力：GB1.2665.33798.40N3）断线张力（地线不均衡张力）：TD1.43216.594503.23N5、安装状况：荷载组合状况为有相应风速、无冰。规程中查得：V=10m/s，t=-5，b=0（1）地线重力：GB1.21137.861

24、365.43N地线风压为：PB1.4128.70180.18N（2）导线重力：GD1.22766.593319.91N导线风压：PD1.4288.73404.22N四、电杆杆柱的配筋计算及强度验算1、配筋计算：初步采纳配筋为1214，C30混泥土fcm16.5N/mm2,二级钢筋fy310N/mm2断面外半径：r2275mm,r1225mm,混泥土的面积A3.14(27522252)78500mm2钢筋的面积：Ag92321846mm2,依据参照书三公式669,按受弯构件计算：M(fcmAr2r12fyAgrg)sin2afyAg31018460.2340.3fcmA2fyAg16.57850

25、023101846M(16.57850027522523101846（）275225)sin1800.234223.14130280.14Nm2）设计处的剪切力V：VQTD,此中Q1.4m,0.75,TD为断线张力V1.40.751274313380NV133800.4050.7ft0.71.81.26Nm1.2tD1.250550剪力由混泥土承受，环形截面的螺旋筋仅按配置构造。2、正常状况下的弯矩计算：设杆身厚度为50mm，则依据图示尺寸计算：WC3.14(41.7431.74)4739.02cm23241.7WO3.14(52.3442.34)8030.59cm23252.3零点弯矩地址：

26、Z8.04739.022.97m4739.028030.59弯矩为零处杆径为：D1D0h115.03750.270.47m752、主杆弯矩计算：（1）杆身风压计算高度变化系数取z1，,s0.6，构件体形系数杆塔风荷载调整系数z1.0。点单位长度杆身风压为PAzszAfW0zszD0D1V221.610.610.270.3125267.96N/m21.6点单位长度杆身风压为PBzszAfW0zszD0D2V221.610.610.270.3525272.66N/m21.6点单位长度杆身风压为PCzszAfW0zszD0D3V221.610.270.4172520.61280.51N/m1.6点单

27、位长度杆身风压为POzszAfW0zszD0D4V221.610.610.270.4725286.72N/m1.62）各段风压合力作用点高度：hA320.270.3130.270.311.466mhB620.270.3530.270.352.871m弯矩为零处时h015.0320.270.476.838m0.270.473）各段弯矩计算：MA957.19367.9631.4661365.430.33580.09N/mMB0.55（2957.19632272.383272.6662.871）18942.54N/mMC0.55(2957.1932272.38280.516.838)1.12.971

28、7667.66N/mMO0.55(2957.1932272.38286.726.838)1.1(82.97)30180.45N/m3、事故状况下弯矩计算：0.75，地线支持力T=1.4事故断边导线荷载已列于荷载设计值图中。荷载系数为max4400=6160N，T=1.44300=6020N.则杆根弯矩为：minMO0.75(1.212743.9216602019)97727.45N/m横担处主杆弯矩：MA602030.7513545N/m正常狂风时弯矩图事故时弯矩图4、裂缝计算：(1)已知参数：r1275mm,r2225mm,rs250mm,Es200N/mm2,Ec29.5N/mm2,取螺距S200mm采纳光面配筋v1EEs200Ec29.5A0Ac(EWd(r12r22)6.81)As78500(6.81)184689169mm2A0(27522252)8916911257618.35mm34rs425020.4r220.42251.67r1275ftk2.0KN/mm2（）计算开裂弯矩2McrftkWd1.672.011257618.3537.6KNm计算裂缝宽度最狂风荷载时：MS30.18KNm，比Mcr小，故不会开裂。5、单吊点起吊受力计算：取横担和绝缘子串总重为4000N，将锥形电杆自重按等径电杆均布荷载，取电杆比重为1.5KN/m计算，电杆起吊组装