500KV输电线路典型毕业设计

word文档可自由复制编辑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：指导教师：目录500KV吉长送电线路工程第一耐张段总任务书设计摘要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4-16第二节地线的力学计算16-28第三节排塔定位29-42第二章架空线金具设计第一节确定防震措施，绘制防震锤安装图43-45第二节选择线路金具，绘制绝缘子串组装图45-47第三章电气设计48-54第四章杆塔结构设计第一节杆塔荷载计算54-63第二节断线张力荷载计算63第三节安装荷载计算63-66第四节荷载组合66-67第五节sap2000内力分析及内力验算67-70第五章基础设计71-77SAP2000内力分析结果设计总结读书笔记英文翻译附录附录一导线应力弧垂曲线附录二地线应力弧垂曲线附录三导线安装曲线附录四地线安装曲线附录五杆塔风荷载计算分段图参考文献1、《架空送电线路技术规程》SDJ3-792、《架空电力线路设计》王力中编3、《杆塔结构及基础》刘树堂编4、《高压架空送电线路设计手册（第二版）》东北电力学院编5、《线路电器技术》陈化钢编6、《建筑结构荷载规范》GB50009-20017、《高压架空送电线路技术机械计算》周振山编8、《建筑结构制图标准》GB/T50105-20019、《架空送电线路施工》孙传坤编10、《送电线路金具设计》程应镗编11、《线路运行与检修1000问》山西省电力公晋城送电分公司编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、、，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、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)300010最高气温内过电压外过电压安装事故40-515-15-20015101010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αF为风速不均匀系数，c为风载体型系数。eq\o\ac(○,1)当v=30m/s时，αF=0.61，c=1.1，则eq\o\ac(○,2)当v=15m/s时，αF=0.75，c=1.1，则eq\o\ac(○,3)当v=10m/s时，αF=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，αF=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（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adbclad=485.84lbd=439.98lbd=325lab=145.69Lcd=0lab=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145.69m325m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0400g1最低气温0-400g1年平均气温0-50g1最大覆冰10-510g7最大风速30-50g6（0，30）内过电压15-50g6（0，15）外过电压10150g6（0，10）安装10-150g6（0，10）事故0-200g12、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,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=%f\n",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=-5σfσfσfσf最低气温年平均气温最大覆冰5018.440.55109.610.0966.270.3161.040.1710029.621.38109.610.3778.151.0564.630.63145.6937.812.30109.600.7988.811.9668.511.2715038.362.40109.110.8489.482.0668.511.3420043.933.73103.071.5796.573.3968.512.3925048.255.3096.872.64102.524.9968.513.7330051.657.1391.284.04107.466.8568.515.3832553.078.1588.844.87109.617.8868.516.3135053.279.4183.795.98109.619.1466.687.5240053.5812.2276.188.60109.6111.9463.9210.2545053.8115.4071.0411.67109.6115.1161.9913.3750053.9918.9667.5215.16109.6118.6660.6116.8955054.1322.8865.0419.04109.6122.5859.5920.7860054.2327.1763.2223.31109.6126.8758.8225.0665054.3231.8461.8627.96109.6131.5358.2329.71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=-5g6(0,15)=33.94t=-5g6(0,10)=33.17t=15g6(0,10)=33.17t=-15σfσfσfσf最低气温年平均气温最大覆冰5062.560.2261.190.1736.510.2874.660.1410069.020.7965.090.6544.840.9276.800.54145.6975.431.5469.261.3051.711.7079.351.1115075.691.6269.291.3852.051.7979.191.1820078.462.7969.622.4455.522.9977.372.1425080.764.2369.893.7958.204.4575.793.4230082.605.9570.115.4560.276.1974.515.0132583.386.9270.206.3861.127.1773.985.9235082.198.1468.447.5960.438.4071.447.1140080.3110.8965.7610.3259.3811.1767.619.8145078.9314.0263.8913.4558.6314.3264.9612.9250077.9117.5362.5416.9658.0717.8563.0916.4355077.1321.4361.5420.8557.6521.7661.7220.3260076.5325.7060.7825.1357.3226.0460.6924.5965076.0530.3560.1929.7857.0730.7059.9029.24控制气象档距事故g1=32.75t=-20σf最低气温年平均气温最大覆冰5081.540.1310083.010.49145.6984.841.0215084.591.0920081.712.025079.113.2330076.974.7932576.085.6835073.086.8640068.589.5545065.5012.6650063.3416.1655061.7720.0560060.6024.3265059.7028.973、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40302010档距σfσfσfσf最低气温年平均气温最大覆冰5018.440.5523.520.4431.370.3342.010.2410029.621.3834.361.1940.721.0148.960.84145.6937.812.3042.332.0548.021.8155.111.5815038.362.4042.822.1548.421.9055.361.6620043.933.7347.783.4352.423.1258.022.8225048.255.3051.594.9655.504.6160.084.2630051.657.1354.556.7557.876.3761.685.9732553.078.1555.787.7558.847.3562.336.9435053.279.4155.679.0158.368.5961.398.1740053.5812.2255.5011.8057.6211.3759.9410.9345053.8115.4055.3814.9757.0814.5258.9214.0750053.9918.9655.2918.5156.6818.0658.1717.5955054.1322.8855.2222.4356.3821.9757.6021.5060054.2327.1755.1626.7256.1426.2557.1725.78控制气象温度0-10--30档距σfσfσfσf最低气温年平均气温最大覆冰5054.450.1967.780.1581.540.1395.520.1110059.030.6970.530.5883.010.4996.120.43145.6963.691.3673.681.1884.851.0296.910.9015063.771.4473.581.2584.591.0996.520.9520064.712.5372.612.2681.712.0091.921.7825065.483.9171.793.5679.113.2387.482.9230066.075.5871.135.1876.974.7983.674.4032566.316.5270.876.1076.085.6882.055.2735064.807.7468.687.3073.086.8678.106.4240062.5210.4865.3910.0268.589.5572.169.0845060.9213.6163.1113.1465.5012.6668.1412.1750059.7617.1261.4816.6563.3416.1665.3415.6655058.9121.0260.2920.5461.7720.0563.3519.5560058.2525.3059.3924.8160.6024.3261.8723.82控制气象温度40档距σf最低气温年平均气温最大覆冰50109.610.09100109.610.37145.69109.610.79150109.110.84200103.071.5925096.872.6430091.284.0432588.844.8735083.795.9840076.188.6045071.0411.6750067.5215.1655065.0419.0460063.2223.312、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,所选择的地线直径d=11.0mm，A=72.22mm2，G0=60.12kg/hm=601.2kg/km，σP=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）风压比载，其中αF为风速不均匀系数，c为风载体型系数。eq\o\ac(○,1)当v=30m/s时，αF=0.61，c=1.2（线径<17mm时，c取1.2），则eq\o\ac(○,2)当v=15m/s时，αF=0.75，c=1.2，则eq\o\ac(○,3)当v=10m/s时，αF=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，αF=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（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adbclad=676.98虚数lbd=642.15lab=虚数Lcd=0lab=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0400g1最低气温0-400g1年平均气温0-50g1最大覆冰10-510g7最大风速30-50g6（0，30）内过电压15-50g6（0，15）外过电压10150g6（0，10）安装10-150g6（0，10）事故0-200g12、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*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=%f\n",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-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=81.58t=40g1=81.58t=-40g7=165.25t=-5g1=81.58t=-5σfσfσfσf年平均气温最大覆冰50153.770.17333.950.08260.280.202540.10100162.500.63331.300.31275.480.752540.40150172.651.33327.150.70294.051.582540.90200182.442.24321.841.27312.872.642541.61250191.253.33315.802.02330.683.902542.51300198.974.61309.492.97347.075.362543.61350205.646.07303.284.12361.966.992544.92400211.377.72297.455.49375.398.802546.42450216.309.55292.167.07387.4710.802548.13500220.5311.56287.498.87398.3212.9625410.04550224.1713.76283.4310.88408.0615.3125412.14600227.3116.15279.9313.11416.8117.8425414.45642.15229.5118.32277.1915.17423.3320.12253.8516.56650229.0618.81275.4715.64423.3320.62252.7817.04700226.4922.06265.7418.80423.3323.91246.7320.25750224.3725.57257.8922.24423.3327.45241.8023.72800222.6029.32251.5125.95423.3331.23237.7527.45850221.1133.32246.2729.92423.3335.25234.3931.43900219.8437.57241.9434.14423.3339.52231.5835.67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=-15σfσfσfσf年平均气温最大覆冰50255.190.13254.110.10208.890.12276.800.09100258.440.49254.430.41211.840.49275.940.37150262.981.09254.900.92215.841.07274.640.84200268.071.91255.441.64220.191.87273.081.51250273.172.92256.012.56224.422.87271.412.37300277.994.13256.553.67228.314.06269.753.44350282.385.54257.054.99231.765.45268.214.71400286.307.14257.496.50234.777.02266.816.18450289.768.92257.888.22237.378.79265.587.86500292.7910.90258.2210.13239.6210.75264.519.74550295.4413.07258.5112.25241.5512.91263.5911.83600297.7515.44258.7514.56243.5217.88260.8316.69642.15293.8621.29251.8420.37239.2221.11253.8919.89650298.5018.07257.7417.16243.5217.88260.8316.69700293.8621.29251.8420.37239.2221.11253.8919.89750289.9924.77247.0123.84235.6924.59248.2423.35800286.7428.50243.0327.57232.7728.33243.6127.07850284.032.48239.7331.55230.3332.32239.7831.05900281.6836.71236.9635.78228.2736.57236.5835.28控制气象档距事故g1=81.58t=-20σf年平均气温最大覆冰50288.170.09100286.790.36150284.690.81200282.111.45250279.322.28300276.513.32350273.874.56400271.466.01450269.327.67500267.479.53550265.8611.60600264.4913.88642.15263.3215.97650261.9916.45700254.4819.63750248.3923.09800243.4126.81850239.3030.79900235.8735.023、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40302010档距σfσfσfσf年平均气温50153.770.17175.500.15197.650.13220.060.12100162.500.63181.430.56201.350.51222.010.46150172.651.33188.851.21206.271.11224.731.02200182.442.24196.382.08211.511.93227.761.79250191.253.33203.363.13216.532.94230.762.76300198.974.61209.584.38221.104.15233.553.93350205.646.07215.05.81225.125.55236.055.29400211.377.72219.687.42228.627.14238.246.85450216.309.55223.719.23231.648.91240.138.60500220.5311.56227.1611.22234.2310.88241.7610.55550224.1713.76230.1313.40236.4513.05243.1612.69600227.3116.15232.6915.78238.3615.40244.3615.02控制气象温度0-10-20-30档距σfσfσfσf年平均气温50242.650.11265.370.10288.170.09311.040.08100243.230.42264.860.39286.790.36308.960.33150244.060.94264.090.87284.690.81305.740.75200245.021.66263.181.55282.691.45301.701.35250246.012.59262.222.43282.112.28297.212.14300246.953.72261.283.51279.323.32292.603.14350247.805.04260.414.80276.514.56288.164.34400248.566.56259.636.28273.876.01284.065.74450249.228.29258.947.97271.467.67280.397.36500249.7910.21258.359.87269.329.53277.179.20550250.2812.33257.8411.96267.4711.60274.3911.24600250.7014.64257.4014.26265.8613.88271.9913.50控制气象温度40档距σf最低气温年平均气温最大覆冰50333.950.08100331.300.31150327.150.70200321.841.27250315.802.02300309.492.97350303.284.12400297.455.49450292.167.07500287.498.87550283.4310.88600279.9313.112、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=11m；3、施工裕度取δ=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，后面的直线塔也按这样的步骤进行。c、当排到最后一基耐张塔时，由于档距的限值，采取调整呼称高的方式使模板的上两条曲线与耐张塔的M、N点相交。调整后的耐张塔呼称高为19.24m，塔形独立设计。3、排塔后的k值检验a、由杆塔的定位图上查得，本耐张段共13档，14基塔。其中高差最大的档的档距为486m，高差为17.88m，，故本耐张段的所有档均为小高差档，可按无高差计算代表档距。由图中量的格挡的档距如下：，，，，，，，，，，，，，代表档距计算如下：b、由导线的应力弧垂曲线上查得代表档距对应的最大弧垂时的应力为，则实际的模板曲线系数计算如下：故误差满足设计要求。4、杆塔定位后的检验(1)、水平档距与垂直档距的校验本线路直线塔和耐张塔都选择5B-ZBC4型酒杯塔，该塔的最大线间距离为15m，适用的水平档距为900m，垂直档距为1200m，当表档距为550m。eq\o\ac(○,1)杆塔的水平档距与垂直档距的校验：水平档距计算如下：，，，，，，，，，，，。由线路排塔定位图上可量得垂直档距如下：，，，，，，，，，，，。由于水平档距的最大值小于杆塔适用的水平档距900m，故水平档距的校验合格。由于垂直档距的最大值小于杆塔适用的垂直档距1200m，故垂直档距的校验合格。(2)、杆塔最大档距的校验的校验最大线间距离解得，fmax=187.48m故，由于，故符合要求。（3）、悬垂绝缘子串摇摆角的校验eq\o\ac(○,1)本线路海拔在500-1000m之间，根据《架空输电线路设计》表11-5查得外过电压、内过电压、运行电压、带电作业的最小空气间隙分别为，取电气间隙。其中检验带电作业间隙时，对操作人员需有停留工作的部分，故考虑人体活动范围0.3-0.5m，取0.5m，故带电作业空气间隙为。eq\o\ac(○,2)、根据杆塔头部的结构尺寸和允许的最小间隙，作出电气间隙圆，得到相应运行情况下的最大允许摇摆角，如图6所示：图6杆塔的最大允许摇摆角数据整理如表1-11所示：表1-11杆塔间隙圆数据表气象条件最小空气间隙塔头外轮廓的杆塔瓶口的外过电压内过电压运行电压带电作业eq\o\ac(○,3)、本线路最大弧垂发生在最高气温，故，由架空线的代表档距，查得最高气温下。，其中，，，。,相关数据如表1-12所示:表1-12杆塔摇摆角校验数据表气象条件σ0（N/mm2）v（m/s）外轮廓φ塔瓶口φ[φ]（N/m-mm2）PJ(N)外过电压58.3910125.39内过电压63.3015282.12运行电压78.49301128.47带电作业58.3910125.39，，注：1、为了计算方便，允许摇摆角[φ]值取外轮廓和瓶口φ的较小值，这样只要实际摇摆角小于较小的φ值，无论外轮廓和杆塔瓶口的摇摆角都能男足要求。2、按运行电压校验间隙时，采用最大风速和相应气温；校验带电作业间隙时的气象条件是+15°C，风速10m/s，与外过电压的数据相同，故σeq\o\ac(○,4)、将表1-12中的数据代入方程，得a、外过电压条件下，，故………eq\o\ac(○,1)B、内过电压条件下，，故…eq\o\ac(○,2)c、运行电压条件下，，故不用校验。B、带电作业条件下，，故…eq\o\ac(○,3)eq\o\ac(○,5)、根据方程eq\o\ac(○,1)、eq\o\ac(○,2)、eq\o\ac(○,3)画出摇摆角临界曲线，如图7，检验实际的水平档距与垂直档距组成的点是否在临界曲线的上方，在上方的表示摇摆角的检验符合要求。图示的12个点都在临界档距的上方，故校验满足要求。图7摇摆角临界曲线（4）、直线杆塔的上拔校验最大上拔力发生在最低气温或最大风速气象条件下，理论上的最大风速的上拔力有可能大于最低气温时的上拔力，但由于最大风延时短，且临档同时出现大风的可能性很小，故一般不考虑，工程定位中，通常将最低气温作为校验直线杆塔上拔的气象条件。检验时采用最小弧垂模板法校验，校验步骤如下：利用定位时最大弧垂模板采用的代表档距，在应力弧垂曲线上查得最低气温时的架空线应力，，计算出K值：，模板曲线方程为，根据方程画出上拔校验模板。用该模板在定位图上进行杆塔的上拔校验，平移该模板，使其曲线通过被校验杆塔的两基相邻杆塔的架空线悬挂点，若被校验的悬挂点在最小弧垂模板曲线以下，则上拔力存在。由杆塔的定位图上可知，只要6、7档校验满足，则整个耐张段的上拔校验都通过。如图8，由于被检验档的悬挂点在模板曲线以上，故不存在上拔力，故校验通过。图8直线杆塔上拔校验图（5）、架空线悬挂点应力校验因整个耐张段地形平坦，架空线悬挂点高差不大（h/l<10%）,可不用校验。（6）、架空线悬垂角校验a、导线悬垂角校验在定位图上查得:，。，。，。，。，。，。，。，。，。，。，。，。，。a、b的意义图9所示：图9最大弧垂时的应力，，，，，，。由以上方程画得导线的悬垂角校验曲线，如图10。地线的校验最大覆冰时的弧垂最大，由代表档距，查得最大弧垂时的应力，，，由以上方程画得地线的悬垂较校验曲线如图10。1-导线校验曲线2-地线校验曲线图10架空线悬垂角校验曲线将各档对应的为坐标，在校验图上画点，由于所有的点都在曲线下方，故校验合格。（7）、绝缘子串强度和倒挂检查由于本线路所经过地区地势平坦，垂直档距和水平档距相差较小，故无需校验。第二章架空线金具设计第一节确定防震措施，绘制防震锤安装图导线防震由于本线路有三个档距超过500m，故需采用防震措施。根据《电力工程高压送电线路设计手册》第229页，我国现行设计技术规程的规定，四分裂导线采用阻尼间隔棒时，在档距500m以上还要求采用防震措施。每档每子导线安装每端安装一个防震锤，每个防震锤距线夹出口的距离计算如下：，由式3-6-8得，由式3-6-15得取安装距离为1.35m，采用等距离安装法，，根据导线型号和电晕电压等级采用FR-2型防震锤。间隔棒的选择及排列根据导线型号、外径、截面积和分裂数目，选择四分裂阻尼间隔棒FJZ-445/240[],尺寸及详图见《电力工程高压送电线路设计手册》第873页表11-4-153及图11-4-142。间隔棒的采用不等次档距排列法。因线路为开阔地区，根据《送电线路金具的设计安装、试验和应用》第201页，取最大平均次档距，则，具体的计算如下：eq\o\ac(○,1)故各次档距分配如下：。eq\o\ac(○,2)故各次档距分配如下：。eq\o\ac(○,3)故各次档距分配如下：。eq\o\ac(○,4)故各次档距分配如下：。eq\o\ac(○,5)故各次档距分配如下：。eq\o\ac(○,6)故各次档距分配如下：。eq\o\ac(○,7)故各次档距分配如下：。eq\o\ac(○,8)故各次档距分配如下：。eq\o\ac(○,9)故各次档距分配如下：。eq\o\ac(○,10)故各次档距分配如下：。eq\o\ac(○,11)故各次档距分配如下：。eq\o\ac(○,12)故各次档距分配如下：。eq\o\ac(○,13)故各次档距分配如下：。三、绘制防震锤安装图第二节选择线路金具，绘制绝缘子串组装图绝缘子的选择绝缘子的选择见排塔定位。线路金具的选择对于直线塔，根据导线型号和机械强度，选择导线金具如表2-1表2-1直线杆塔绝缘子及金具表质量单位：kg编号名称型号每组数量(个)每个质量共计质量总质量1挂板UB-1622.895.78417.612球头挂环QP-1620.513悬式绝缘子XP-166.53254碗头挂板WS-1622.642.585二联板L-25110106直角挂板T-SD8314.44.47联板LL-25451778悬垂线夹XGU-5B45.421.69U型挂环U-1220.951.910挂板PH-1210.730.7311联板L-124515512铝包带0.3613均压屏蔽环FJP-500XS112.312.314均压屏蔽环FJP-500XL28.6317.26耐张杆塔采用四分裂导线双联耐张，金具选择如表2-2：表2-2耐张杆塔绝缘子及金具表质量单位：kg编号名称型号每组数量每个质量共计质量总质量1U型挂环U-2042.28.8512.782调整板DB-2027.414.83挂板P-2044.0916.364牵引板QY-2024.79.45球头挂环QP-2020.951.96悬式绝缘子XP-166.53517碗头挂板WS-2024.38.68挂板L-2045211.3222.649U型挂环U-10120.546.4810调整板DB-1042.710.811拉杆YL-104020.881.7612挂板Z-1020.871.7413耐张线夹【80】型NY-300QA22.755.514耐张线夹【80】型NY-300QB22.755.515支撑架ZCJ-45110.510.516均压屏蔽环FJP-500N218.537电气设计防雷保护角计算防雷保护角示意图如图11所示：图11防雷保护角示意图，故防雷保护角满足要求。二、导地线水平偏移的校验由《电力工程高压送电线路设计手册》表2-6-23，得500KV线路，当设计冰厚为10mm时，最大水平偏移为2.5m，而本设计中的导地线水平偏移为1.75m<2.5m，故满足要求。送电线路的防雷保护计算线路雷击次数根据《电力工程高压送电线路设计手册》第125页，有其中，N—每年每100km线路雷击次数，次/100km年；γ—地面落雷密度，东北地区雷暴日取40，γ=0.07；b—两地线间的距离，单位m，本设计b=26.5m；T—年雷暴日数，东北地区取40；—导线与地线的弧垂，（地线为最大覆冰时出现的弧垂）；—导地线的悬挂点高度，，；--导地线的平均高度，。由由500KV线路要求全线假设地线，故线路雷击次数为次击杆率根据《电力工程高压送电线路设计手册》表2-7-2，得山丘地区，两根地线的击杆率为。绕击率根据《电力工程高压送电线路设计手册》式2-7-12得，山区线路绕击率按下式计算其中θ—防雷保护角，且本线路，故导线与地线间的耦合系数几何耦合系数的计算相关参数--地线半径，；--导地线的平均距离，；-地线与导线镜像间的距离，；-地线与地线镜像间的距离，；b—地线与地线间的距离，b=26.5m；--最外面导现与地线的水平距离，。耦合系数的计算根据表2-7-9，500KV双地线线路电晕校正系数为，故雷击塔顶时的耐雷水平及过电压计算相关数据：Lg—杆塔两侧临档地线的电感并联值（μH）,双地线时，Lg=0.42；--杆塔的冲击接地电阻，铁塔的；Lt—杆塔电感（μH），铁塔的Lt=0.5H=0.5*39=19.5Μh；--雷电流幅值，最大雷电流幅值为;（1）雷击塔顶时的耐雷水平计算令等于塔头绝缘的50%冲击放电电压，则,则雷击塔顶时的耐雷水平为：（2）雷击杆塔塔顶时导线上的感应过电压计算导线上的感应过电压的最大值按《电力工程高压送电线路设计手册》式2-7-16计算，其中为感应过电压系数，规程规定，塔顶电位及绝缘承受电压的计算根据《电力工程高压送电线路设计手册》第126页表2-7-4，500KV双地线线路，杆塔的分流系数，故塔顶电位为：；导线上的电位为：；线路绝缘上承受的电压最大值为雷击档距中央地线或雷击导线时的耐雷水平及过电压计算根据《电力工程高压送电线路设计手册》第129页，由于地线与导线间的空气间隙满足，故当雷击档距中央时，可不必起算过电压。当雷绕过地线击于导线上时，根据《电力工程高压送电线路设计手册》式2-7-14得，当S=65m时（在距电力线S>65处最大值）布置地线，其感应过电压为令等于绝缘子串的50%冲击放电电压，则,导线波阻抗，则雷击导线时的耐雷水平为：线路雷击跳闸率的计算建弧率eq\o\ac(○,1)平均运行电压梯度的计算相关数据：--绝缘子串的闪络距离，本设计中；-额定电压，本设计中。根据《电力工程高压送电线路设计手册》式2-7-41得，eq\o\ac(○,2)建弧率计算雷击跳闸率的计算相关数据：--超过雷击杆塔耐雷水平雷电流概率，由式2-7-1得，。--绕击率，；--超过雷击导线时耐雷水平的雷电流概率，--雷击杆塔档距中央的避雷线时，雷电流超过耐雷水平的概率，。--每年每100km线路的雷击次数，次。--线路击杆率，。根据《电力工程高压送电线路设计手册》有地线线路的雷击跳闸率选择接地电阻装置，确定接地电阻值本线路经过的区域，土壤电阻率为1000Ω·m，根据《电力工程高压送电线路设计手册》第137页有关规定，采用水平敷设的接地电阻，接地体埋设深度为0.6m>0.5m。采用直径为d=8mm、长60m的圆钢。有关数据：；t—地面到管子长度之半间的距离，；—管子总长度，；—管子总长度，；故工频接地电阻按式2-7-62得，表2-7-11有，当时，工频接地电阻最大值为，故接地电阻满足要求。第四章杆塔结构设计第一节杆塔荷载计算本设计取第二基直线塔设计，其水平档距为，垂直档距为。金具及绝缘子串自重荷载计算直线塔金具质量为417.6kg，FR-2型防震锤单个2.7kg，两个5.4kg，FYH240-30护线条1.44kg。金具及绝缘子总质量为，金具及绝缘子的重量为。二、导线自重荷载计算单相导线自重:三相导线自重:三、地线自重荷载计算单地线自重:双地线自重:四、塔身风荷载计算将杆塔分为8段，其中塔身分4段，塔头分4段。如图12所示：1、塔身分段重心计算公式：，如图13所示。风荷载的计算公式为，其中图13梯形形心计算示意图当风向与线路垂直时的风荷载计算，数据如表2-3所示：表2-3风向与线路垂直时的风荷载计算数据表段数重心高度风载体型系数风压调整系数18.2506.279.04.2954.2951.31.3426.275.832.00.9889.9881.31.3435.834.844.52.18013.1801.31.3444.844.402.00.98416.4841.31.3454.4012.448.905.15822.6581.31.34612.4418.4046.603.51329.9131.31.3473020.3922.201.0334.031.31.34820.39226.503.801.98237.1821.31.34段数风压高度变化系数受荷面积系数（KN）对塔底弯矩10.80300.213.06810.24444.020.80300.22.421.89718.94730.87300.24.8024.09353.95140.937300.21.8481.69727.9751.037300.322.48122.844517.60261.139300.330.53634.081019.43571.184300.316.62919.293656.53181.219300.326.72931.9261187.074合计塔身节点荷载计算如表2-4:图14塔身节点荷载计算示意图，表2-4当风向与线路成90°角时塔身节点荷载计算表（KN）110.2444.2954.7059.05.3554.88921.8790.9881.0122.00.9510.92834.0932.1802.3204.52.1101.98341.6970.9841.0162.00.8620.835522.8445.1583.7428.99.60513.239634.083.5132.4876.612.84221.238719.2931.031.172.210.2609.033831.9261.9821.8183.815.27416.652节点123456789荷载4.8895.8172.9112.81814.07434.47730.27125.68516.652当风向与线路平行时的风荷载计算，数据如表2-4所示：表2-5风向与线路平行时的风荷载计算数据表段数重心高度风载体型系数风压调整系数18.2506.279.04.2954.2951.31.3426.275.832.00.9889.9881.31.3435.834.844.52.18013.1801.31.3444.844.402.00.98416.4841.31.3454.4012.448.905.15822.6581.31.34612.4418.4046.603.51329.9131.31.3473020.3922.201.0334.031.31.34820.39226.503.801.98237.1821.31.34段数风压高度变化系数受荷面积系数（KN）对塔底弯矩10.80300.213.06810.24444.020.80300.22.421.89718.94730.87300.24.8024.09353.95140.937300.21.8481.69727.9751.037300.39.1349.138196.71161.139300.33.3983.759109.87271.184300.30.6530.75925.87281.219300.30.5640.67024.419合计金具及绝缘子串风荷载在摇摆角校验时已经算过，当风速为30m/S时，绝缘子串及金具的风压为导地线风荷载计算导线的风荷载为：对塔底弯矩为：地线的风荷载为：对塔底弯矩为：风荷载总汇根据《电力工程高压送电线路手册》中表6-2-5中的有关规定，需计算风向与线路分别成0°、45°、60°及90°时导线与杆塔上的荷载，具体计算如表2-5所示：表2-6风荷载总会表风向与线路方向夹角θ（°）杆塔风荷载004560900风向与线路方向夹角θ（°）导线风荷载（KN）地线风荷载(KN)导线金具及绝缘子串风荷载(KN)XYXYXY00003.384452.39360001.6929048.55204.49603.3840覆冰荷载计算垂直荷载导线的冰重荷载：地线的冰重荷载：风荷载当风向与线路成90°角时，导线的风荷载为对地弯矩为当风向与线路成90°角时，地线的风荷载为对地弯矩为当风向角与线路夹角变化时的荷载计算如表2-6：表2-7风向与线路夹角变化是的荷载计算表风向与线路方向夹角θ（°）导线水平荷载（KN）导线对地弯矩地线水平荷载（KN）地线对地弯矩000004560000090061301.1540450第二节断线张力荷载计算1、断任意一相导线、地线未断，无风，无冰。本耐张段经过丘陵地区，断线张力取一根导线最大使用张力的20%，故断线张力为2、地线不平衡张力，断一根地线，导线未断，无冰无风。由《电力工程高压送电线路手册》表6-2-7查得，500KV自立式铁塔，地线不平衡张力取最大使用张力的50%，故地线不平衡张力为：第三节安装荷载计算1、吊线荷载采用转向滑车