110kV架空线路设计

PAGE论文题目：110kV架空线路设计学院：福建农林大学成教学院专业年级：电气工程及其自动化学号：姓名：林庆安指导教师、职称：2011年06月06日福建农林大学成教学院本科毕业论文目录摘要 I第1章前言 11.1设计的目的和内容 11.2原始资料 11.3线路统一规定 2第2章导地线应力弧垂计算 52.1设计条件 52.2比载计算 52.3导地线的控制应力及临界当距 62.4应力计算及弧垂计算 7第3章定位手册制作和定位校验 93.1定位曲线制作 93.2定位结果校验 11第4章绝缘子、金具的选择 164.1设计条件 164.2绝缘子串选择和校验 164.3绝缘子片数的选择 164.4金具的选择及组装 17第5章杆塔荷载及内力计算 195.1原始数据和设计条件 195.2荷载计算 205.3杆塔内力计算 215.4直线杆极限弯距计算 23第6章应力弧垂曲线制作 246.1架空比载计算 246.2导线最大使用应力计算 246.3控制气象条件的确定 256.4各气象条件的应力弧垂计算 25第7章定制手册制作 357.1K值曲线 357.2直线杆塔摇摆角临界曲线 357.3倒拔临界曲线 367.4耐张绝缘子串倒挂临界曲线 367.5导线悬垂角校验曲线 377.6导线悬挂点应力临界曲线 37第8章架空线计算 388.1连续倾斜档计算 388.2孤立档计算及过牵引计算 418.3交叉跨越校验 438.4防振锤计算 45第9章杆塔强度校验计算 479.1杆塔荷载计算 479.2杆塔内力计算 519.3杆塔强度校验 51第10章杆塔整体起立 5310.1吊点的选择 5310.2吊点选择校验 5310.3受力计算 5410.4弯矩验算 55结束语 56致谢 57参考文献 58福建农林大学成教学院本科毕业论文PAGEII摘要：目前，随着国民经济快速增长，各地电网建设迅猛发展，从过去的“几年建一条线路”到现在的“一年建几条线路”实现了跨越式发展，供电可靠性进一步提高，电网输送能力也得到了大大的增强。此次设计是对本人平时工作及所学知识进行的一次总结和应用，本设计从输电线路基本知识、导线应力弧垂分析、导线安装计算、杆塔受力分析及强度校核、杆塔基础、输电线路测量及检查、架空线弧垂观测及检查、输电线路路径和杆位确定以及方便施工、降低造价、利于运行有关规程、规范等方面,不同角度围绕，对110kV架空线路设计中应注意的问题进行了探讨。关键词：110kV架空线；杆塔；导地线；绝缘子；计算Abstract:Now,alongwiththenationalfasteconomicgrowth,powergridconstructionrapiddevelopment,acrossfromthepast"severalyearstobuildaline"tonow"yearbuiltafewlines"realizetheleapingdevelopment,thepowersupplyreliability,furtherimprovenetworktransmissioncapacityalsogotgreatlyenhanced.Thisdesignistooneselfpeacetimeworkandknowledgelearntasummaryandapplication,thisdesignfromthebasicknowledge,wiretransmissionlinesHuChuianalysis,wireinstallationstresscalculation,towerstressanalysisandstrengthcheck,towerbase,transmissionlinesmeasuringandinspection,HuChuiobservationandcheckbus,transmissionlinepathandpolesureandconvenientforconstruction,reducecost,favorstheoperationaspectsrelatedcodes,norms,differentanglesofoverheadlinesaround110kvandproblemsthatshouldbepaidattentiontointhedesignarediscussed.Keywords:110kvbus;Tower;Guidelandlines;Insulator;calculation

福建农林大学成教学院本科毕业论文PAGE57第1章前言毕业设计是教学的重要环节，也是学校对我们一次专业知识的检查。通过设计，可以使我们在分析计算,掌握工程设计中技术经济规定，查阅工具书等技能。本次设计是对平时工作及所学知识进行一次总结和应用，是一项时间较长内容较多的毕业设计。主要内容有：导地线的应力计算、绝缘子、金具选择计算、防震锤的安装计算、杆型的选择、横担的受力选择计算及拉线的受力选择计算等几个方面。本次设计包括的知识面宽，需要大量了解专业知识及《设计规程》和《设计手册》的内容，也为今后的工作打下了良好的基础。从中摸索出一些初步的专业经验。1.1设计的目的和内容1.1.1目的本次设计是对本专业全部课程的一种综合全面的检验，通过本次毕业设计，结合各课程的内容，对各种资料的分析、判断和计算，有助于提高独立分析处理专业课题的能力，为以后的工作打好基础。1.1.2设计内容1、应力——弧垂曲线2、定位曲线、定位图3、架空线计算4、杆塔强度校验计算1.1.3设计成果1、设计说明书和计算书2、导线机械特性曲线图1张3、安装曲线图1份1.2原始资料1.2.1工程概况某线路设计为110KV，全长约为16.5KM，设计最大输送容量为41.23MV.A，年利用小时数为4500h，避雷线采用GJ-50，线路经过的典型气象区及导线型号如下：线路常用直线门型砼拉线杆（可选用的标准杆长度为6M和9M规格）。线路所经过地区多为亚粘土（硬塑和软塑），污染程度为1级，考虑全线架设双避雷线，保护角为27°，接地电阻按规定取值。土壤容重r=1.7T/m3，上拔角a=25。,地耐力[R]=200kpa，土壤电阻率500～1000欧米，地震烈度60以下，交通运输方便。表1-1气象条件气象条件温度（C）风速（m/s）覆冰（mm）最高气温4000最低气温-1000覆冰-5105覆冰无风-505最大风10300年平均温1500内过电压15150外过电压15100安装情况0100表1-2导线、避雷线物理特性项目LGJ-240GL-50计算截面（mm2）277.7549.46计算外径（mm）21.669.0瞬时破坏应力T8337055719弹性系数E76000181423膨胀系数a18.9×10-611.5×10-6单位重量kg/km964.3423.71.3线路统一规定1.3.1线路从某出线端A向进线端B作为相应的前进方向表1-3桩号编号桩别 工程A→B杆塔定桩P1→Pn转角桩P2Y1→P2Yn测站桩C1→CN注：转角桩前后应打方向副桩，并写明“前副”和“后副”杆塔位桩，若在水田中应在天梗上大副壮，并写明“P××副”，并记录主副桩前后关系及距离。1.3.3杆塔塔腿编号水泥杆：左━━━━/……………———→前进方向转角杆前进方向右━━━━/……………1.3.4定位（导线）对地距离本手册定位格数按非居民区考虑，对地距离取6.0m综合误差取0.5m，对居民距离取7.0m，对非居民取6.0m,交通困难地区取5.0m，综合误差取0.5～1.0m。1.3.5交叉跨越安全距离表1-4交叉跨越安全距离项目公路电力线弱电线建筑物甘蔗果树树木垂直距离7.03.03.05.0+3.0+3.0+4.0水平距离5.0≥5.0≥4.0净距≥3.0≥3.52.导线与山坡、峭壁、岩石之间的净空距离在最大计算风偏情况下，对步行可以达到的山坡距离取5.0m，对步行不能到达的山坡、峭壁的岩石距离取3.0m。3.送电线路跨越弱电线路时，其交叉角取值为：跨越一级弱电线路时≥45。。二级时≥30。，三级时不受限制。4.送电线路与甲类火灾危险性的生产厂房，甲类物品库房，易爆易燃材料堆场从及可燃或易爆，易燃液（气）体储藏罐，抽油设备的防火间距不应小于杆塔高度的1.5倍。5.送电线路与铁路、道路、河流、管道、索道及各种架空线路交叉或接近符合《线路设计手册》P701表8—3—9的要求。6.平断面的测绘要求。(1)线路纵断面图表示沿线路中心线及高边线的地形起伏变化的形状，高度和交叉跨越物的位置和高程，弧垂对地面最近的断面点应适当加密，并应保证高程误差不超过±0.5m。(2)纵断面图使用毫米方格低，其比例一般采用纵向：1/500、横向：1/5000(3)在纵断面图下方还应草绘线路中心线各50m范围内的平面图，在平面图上绘出：线路转角塔位的转角度数，杆塔位置，交叉跨越物（电力线、通信线、铁路、河流、地上下管道等）与线路的交叉角度，去向或与线路平行接近的位置、长度、线路中心线附近的建筑物位置和接近距离、陡坡、冲沟、坟地的位置范围；耕地、树林、沼泽地等位置和边界。(4)纵断面图下方需要标注：里程（百米值）。塔位标高，杆塔挡距，耐张段长度，代表挡距及弧垂模板K值；在断面图中标住塔转角，直线桩里程标高、交叉跨越物的里程、标高名称、在图上绘出杆塔位置，定位高度、弧垂安全地面标线注杆塔编号、型号、呼称高及施工基面等数据。(5)此外，对于重要交叉跨越（利于跨越铁路及一二级通讯等）。还有交叉跨越分图供工协议用（分图的比例同纵断面图）。1.3.6线路横断面图当线路沿着大于1：4的边坡或其他对风偏有影响的山坡通过时，应实测与线路垂直的横断面从检查风偏影响，横断面绘于纵断面相应位置的上方，其纵横比例尺一律为1：500，测量宽度应视现场地形确定，一般为40m左右。1.线路所经地区主要为平丘地，大部分采用拉先水泥杆，故须详细测拉线范围内的带壮平面图。2.线路边线同意按7.0m测绘，风偏测量应保证满足风偏检查要求。3.其他有关规定按常规执行。第2章导地线应力弧垂计算2.1设计条件2.1.1额定电压及导地线型号额定电压为110KV、导线型号LGJ—240、地线型号为GJ—502.1.2气象条件本线路所经地区的气象条件为=2\*ROMANII类气象区，具体可见表2-12.1.3导地线的物理特性详见表2-22.1.4安全系数导线的K值取2.5，地线K值依计算而定。2.1.5年平均运行应力年平均运行应力限制在瞬时破坏应力的25%以下，取Óp=25%Óp2.1.6最大代表挡距和最小代表挡距最大代表挡距取tmax=500m最小代表挡距取tmax=50m2.2比载计算2.2.1自重比载g1(N/m.mm2)(导级)G1=G/A×10-3×9.8式中G——导线单位长度重量（kg/km）A——导线的计算截面积（mm2）2.2.2垂直比载g3(N/m.mm2)G3=g1+g2(有冰时)2.2.3无冰风压比载g4(N/m.mm2)2CDV2G4=×9.8×10-316A试中：d—导线计算外径（mm）v—设计风速（m/s）A—导线计算截面积a—风俗不均匀系数，其值见表2—1C—风荷载体积型系数，其值见表2—2表2-1风速风速（m/s）≤2020～3030～35≥35a1.00.850.750.7表2-2导线外径导线外径d(mm)<17≥17覆冰C1.21.11.22.2.4无冰综合比载g1(N/m.mm2)G6=√g12+g122.2.5有冰综合比载g7(N/m.mm2)G7=√g32+g522.2.6比载结果在计算书中2.3导地线的控制应力及临界当距2.3.1导线的控制应力ÓP[Ó]=K试中：ÓP—导线的瞬时破坏应力（N/mm2）K—安全系数取2.52.3.2临界挡距tj的计算和判定1.根据控制气象区的划分本线路所经地区为=2\*ROMANII类气象区，可得出导线控制应力和出线控制应力的气象条件有四种①最大风②最低温③最大覆冰④年平均温，分别将各自气象条件下的g/[Ó]按大小依次从小到大排列。2.临界挡距的计算(1)两种控制情况的导线应力不相等时24β（Ón-Óm）+24a(tn-tm)tj=(gn/Ó2)2-(gn/Óm)2(2)两种控制情况的导线应力相等时24a(tn-tm)tj=.[Ó]gn2-gm2上二式中：tj——临界挡距Ón。Óm——导线在两种情况下的应力（N/mm2）gn.gn——导线分别在两种情况下的比载（N/m.mm2）tn..tm——两种控制情况下的温度（C）a——导线膨胀系数（1/C）β——导线的弹性系数（mm2/N）3.临界挡距的判断(1)查各栏中有无虚数或零，若有，则此栏舍弃；若无，则选栏中最小值者为该栏的临界档距，然后继续判断其他各栏。(2)若所有栏中均有虚数，则按下面述方法判定。临界挡为虚数时，则由g/[Ó]大者控制临界挡距趋向无穷大时，则由[Ó]+(a/β)t较小的控制临界挡距为不定值时，则由两种情况同时控制。2.4应力计算及弧垂计算2.4.1应力计算根据导线的临界挡距，将挡距从50～500m每间隔25m算出各挡距下的最大应力，结果见计算书中。应力计算代入状态方程式中进行t2gn2t2Ón-=Óm--(tn-tm)24βÓn224βÓm2β式中：Ón,gn——待求气象条件下的最大使用应力、比载Óm，gm——控制气象条件下的最大使用应力、比载2.4.2弧垂计算根据已计算出的各种气象条件下的应力，算出最大风，覆冰无风，最高温外过电压无风时的中点弧垂，结果见计算书中。弧垂计算式为f=gt2/8Ó0式中：f——所求气象条件下的中点弧垂（m）g——导线的垂直比载（N/m.mm2）第3章定位手册制作和定位校验3.1定位曲线制作3.1.1杆塔定位的要求1.应尽量少占耕地和好地；减少土石方量。2.杆位应尽可能避开洼地、泥塘、水库、冲沟发育地段，断层等水文地质条件不良的处所，对于带拉线的杆还应考虑打拉线处的条件。3.应具有较好的施工和紧线条件。3.1.2档距的配置1.最大限度地利用杆塔强度，并严格控制塔杆使用条件。2.相邻档距的大小应不十分悬殊，以免过大地增加纵向不平衡张力。3.当不同的杆型或不同的导线排列方式相邻时，档距的大小应考虑到档中导线的接近情况，如换位杆间由于导线的交叉要适当减小挡距4.当杆塔的摇摆角不足时，应首先考虑在不增加杆高的情况下调整位和档距来解决。5.尽量避免船舷孤立档（特别是小档距孤立档）。3.1.3K值曲线K=gf/2Óf式中：gf.Óf——最大弧垂时的比载、应力3.1.4直线杆摇摆角曲线Tch1f=Óf/Óxsgf｛(pj-gjtg4)/2tg4+tshs(Óxgf/Óf-g1+g4/tg4)式中：Óx——外过电压、内过电压、正常大风三种运行情况下相应的导线应力Óf,gf——最大弧垂时的导线的应力、比载4——外过电压、内过电压、正常大风三种运行情况下相应的最大允许摇摆角GJ——绝缘子串重（N）PJ——绝缘子串风荷重P=FV2/16（V为计算设计风速m/s,F为绝缘子串受风面积m2）tch1f——tch——水平挡距对于一般直线杆，t取值如下表表3-1t值表气象条件正常大风内过电压外过电压t84°64°46°3.1.5导线倒拔临界曲线倒拔临界条件是：tck=0校验条件是：最低气温及其气象组合倒拔临界方程：tckf=tsh(1-gtÓf/gfÓt)式中：tckf——最大弧垂时的垂直档距（m）tsh——水平档距（m）gtÓf——最低气温时应力、比载gfÓt——最大弧垂时的应力、比载3.1.6耐张绝缘子串倒挂临界曲线在年平均气温下，其临界状态设悬垂角cos4=1h=(GJ+g1sh)t/2Tpj式中：Tpj——年平均气温、无冰、无风时的导线张力（N）h——悬挂点高差（m）Gj——绝缘子串总重3.1.7导线悬垂校验曲线Tg4=gf·tbf/Óf式中：tbf——导线在最大弧垂时的单侧垂直挡距（m）3.1.8导线悬挂点应力临界曲线悬挂点允许应力取最低点应力的1.1倍h=Óc/Ó0×tsin(cos-1Ó0/Óc)-g0t2/2Ó0式中：h——悬挂点高差（m）Óc——悬挂点允许应力（MPa）Ó0——导线最低点最大使用应力（MPa）g0——与Ó0相对应的导线比载（N/m.mm2）3.2定位结果校验3.2.1连续倾斜档校验由于紧线时发生各档水平张力不等的现象，将使耐张段中选不同的观测档观测弧垂时，其结果将彼此矛盾，即山上各档的观测弧垂小于设计值山下各档的观测弧垂大于设计值。故在连续倾斜档架线时，要结局两个特殊问题：①在滑轮上紧线时，正确地标出各档的观测弧垂、从而确定出耐张段所需的总线长②在完成紧线时，将导线移到线夹中时，要正确地调整线夹安装位置Tj3g2cos4jβtMJ=-（+）12Ó03cos24j式中：tj——连续倾斜档的挡距（m）g——安装情况下导线比载（N/m.mm2）4j——各档的高差角（0）Ó0——安装情况下代表档距的导线应力（N/m.mm2）β——弹性伸长系数（mm2/N）Mj——线长边长率Ój=(Ó1-Ó0)+gy1j+gy1j式中：Ó1——第一档的水平应力（MPa）y1j——第j档与第一档导线最低点间的垂直距离（m）高者取正，低者取负线夹调整距离Si=SI-1+MI△ÓI若Si为正值，表明该档导线在滑轮上的长度大雨装入线夹后的线长，故应向山下方向量取调整距离，Si为负值时则相反Tn2观测弧垂：fn=8Óncos4n要使施工紧线完成后，耐张段中各档水平应力，弧垂符合设计要求，首先应控制耐张段总线长等于设计线长，即必须使耐张段中各档线长增量的代数和等于零，即n△Si=∑(MI△ÓI)=0i=13.2.2孤立档计算及过牵引计算1.应力控制条件的确定孤立挡在实际工程中很少遇到年平均运行应力为控制条件的情况，因此应力控制条件可根据最低气温和最大比载两种情况的临界档具确定，此临界档距为24a(tA-tB)tj=×ÓmgA2K2A-gB2K22λgj2λgj4λK2=1+()2(-1)(3+-)tgtgtgj=GJ/Λa上三式中：tj——临界挡距（m）a——导线的热膨胀系数（1/℃）tA.tB——分别为最低气温和最大比载时的比载（N/m.mm2）gA。gB——分别为最低气温和最大比载时的气温（℃）K2——两端连有耐张绝缘子串时的比载增大系数Óm——导线最大使用应力（mpa）λ——耐张绝缘子串长（m）t——孤立档档距gj。g——相应气象条件时耐张绝缘子串比载和导线比载（N/m.mm2）GJ——相应气象条件时耐张绝缘子串重力（N）A——导线截面积（mm2）2.两端连有耐张绝缘子串时的应力和中点弧垂状态方程式为Egn2t2Egm2t2Ón-k2n=Óm-k2m-2E(tn-tm)24Óm224Óm2档距中点弧垂为gnt2(gin-gn)λ2f0=+8Ón2Ón3.一端连有耐张绝缘子串时应力和中点弧垂Egn2t2Egm2t2Ón-k1n=Óm-k2m-2E(tn+tm)24Ón224Ón2λgin4λginλgink1n=1+()2(-1)【6+(-2)-3()2(-1)】tgntgntgngnt22(gin-gn)λ2f0=【1+】8Óngnt2式中：k1n——表示一端连有耐张绝缘子串重力影响时导线水平应力（m）4.过牵引计算孤立档中导线的最大使用应力Óm=TP/KA=ÓP/K式中K——安全系数取2.0过牵引采用可调全具，绑扎长度为80mm。g2t2cos34g2t2cos34△tcos2Ó-=Ó0-+24βÓ224βÓ02βt式中：Ó0——设计时安装应力（MPa）Ó——过牵引应力（MPa）g——安装情况时比载（N/m.mm2）一般过牵引后导线应力Ó必须同时满足下列的两个条件。Ó0≤Óp/2Ó0≤△T/A3.2.3交叉跨越距离的效验当线路跨越其它设施时，按规定应与被跨越物间保持一定的安全距离D，其值详见表3-2D=（A-C）-fc-(A-B)t1/c式中：A、B、C——导线悬挂点标高和被跨越物的标高（m）fc——交叉跨越处导线弧垂（m）t1。t2——跨越处与左、右杆间距离（m）g1.Ó——导线在最大弧垂时的比载、应力在输电线路设计时，对重要交叉跨越如铁路，一级和二级公路，一级和二级通讯线等，在交叉跨越档的相邻档发生短线事故，交叉跨越档导线导线产生应力衰减，弧垂增大后，导线和被交叉跨越物之间仍需满足一定的距离要求。一般紧靠断线档第一档的断线张力最小，以后逐档断线张力增大，剩余档数多，各档张力衰减得慢，断线张力相对地较大；反之，断线张力就小。档距越大，断线张力越大；反之越小。在确定交叉跨越档导线应力时需注意下列三点：（1）交叉跨越档应以断线后剩余档数少为原则。（2）计算挡距t0一般取t0=2/3第一档档距+1/3第二档档距（3）校验的气象条件为15℃无风Ó=2Ó0式中：a——应力衰减系数其它验算步骤与最大弧垂时交叉跨越一致。3.2.4防振锤计算表3-2根据导地线牌号选择防振锤型号型号适用绞线截面（mm2）质量（kg）钢绞线铝绞线或钢芯铝绞线FD-135～501.5FD-270～952.4FD-3120～1504.5FD-4185～2405.6FD-5300～4007.2FD-6500～6308.6FG-35351.8FG-50502.4FG-70704.2FG-1001005.9表3-3根据导线直径，按规定选择防振锤个数档距（m）导线直径（mm）防振锤个数123〈12≤300300～600600～90012～22≤350350～700700～100022～37.1≤450450～800800～12003.防振锤安装距离计算：（1）风速的取值：最小风速Vmin=0.5m/s全部档距最大风速VMAX=4m/s挡距t=150～250mVMAX=5m/st=300～450mVMAX=6m/st=500～700m(2)计算公式：λmλn/2b=λm/2+λn/2d9.81Ómλm/2=400Vming1d9.81Ónλn/2=400Vmaxg1上三式中：b——防振锤的安装距离（m）λmλn——振动波的最大、最小波长（m）ÓmÓn——最低气温和最高气温时导线应力（Mpa）VmaxVmin——振动的上、下限风速（m/s）d——导线计算外径（mm）g1——导线垂直比载（N/m.mm2）第4章绝缘子.金具的选择4.1设计条件4.1.1所采用的绝缘子型号直线杆悬垂串绝缘子拟采用XP-7型，耐张杆采用XP-7型，其泄漏距离为29cm（参见〈〈设计手册〉〉P187页）4.1.2由于本线路所经地区为Ⅰ级污染区，故按规程规定，绝缘子的泄漏比距取2.0cm/KV（参见〈〈设计手册〉〉P87表2-6-5）4.2绝缘子串数的选择和校验4.2.1串数的选择按正常运行情况条件选择n≥k∑G/p式中：n——悬垂串数∑G——悬垂串数所受的最大荷载k——安全系数、正常取2.0事故取1.3P——绝缘子串一小时机电破坏荷载（kg）本次设计串数选择结果为：悬垂串数：1串；耐张串数：2串4.3绝缘子片数的选择4.3.1计算原则选择按正常工作由压下不发生污闪的原则来选择，校验按外过电压进行悬垂串n≥λvn/to式中：n——绝缘子片数vn——线路额定电压（kV）λ——绝缘子串泄漏比距取2.0cm/kVto——单片绝缘子的有效泄漏距离取29cm按上式所选出的绝缘子片数必须满足设计规程SDT3—79的规定悬垂串不低于7片，耐张串的绝缘子个数，应比同型悬垂绝缘子多1片。4.3.2绝缘子片数的选择几检验结果表4-1XP-7绝缘子的主要参数生产厂家产品型号高度（mm）泄漏距离（mm）工频电压有效值干闪湿闪击穿50%全波冲击幅值（kv）一小时荷载×9.8（N）重量（kg）苏州电瓷厂XP-7146290754511012052504.5表4-2绝缘子串片数选择的结果项目型号片数悬垂串XP-78耐张串XP-794.4金具的选择及组装4.4.1金具的选择金具的机械强度安全系数正常情况：2.5断线情况：1.5金具的破坏荷重选择和绝缘子的破坏荷重相等，按国家标准破坏荷重：XP-7型绝缘子属7吨级，相应螺栓最小公称直径为M16mm。4.4.2金具绝缘子的组装根据《金具手册》选择直线杆悬垂串和耐张杆的耐张串的组装材料见表4-3和4-4：表4-3悬垂绝缘子串组装零件表序号名称重量（kg）长度（mm）数量型号1V形螺丝0.831101V—18802球头挂环0.27501Q—73绝缘子5.001468XP—74悬垂线夹5.701571XGV—5A5预绞丝1.4419001FYH—240∑L=110+50+146×8+157=1485mm∑G=0.83+0.27+5.00×8+5.70=46.8kg表4-4耐张绝缘子串组装零件表名称序号重量（kg）长度（mm）重量型号V形挂环10.54703V—10挂环20.49801PH—10联板34.43702L—1040挂板40.5602Z—7球头挂环50.27502QP—7绝缘子65.001469×2XP—7碗头挂板70.97702WS—7耐张线夹82.302751NY—240∑L=70×3+80+70×2+60+50+146×9+70+275=2199mm∑G=0.54×3+0.49+4.43×2+0.56×2+0.27×2+5.00×9×2+0.97×2+2.30=106.87第5章杆塔荷载及内力计算5.1原始数据和设计条件5.1.1杆塔型式1.单回路：水泥等径双杆直线杆110KV.Z1标准呼称高14.4m2.单回路：水泥等径双杆耐张杆110KV.N1标准呼称高13.0m3.单回路：水泥等径双杆耐张杆110KV.J1标准呼称高13.0m5.1.2主要数据1.标准呼称高14.4m2.电杆外形尺寸如图3.采用固定横担、线夹、横担及吊杆，重220kg2000250025002000图5-1电杆外形尺寸图4.主杆段采用¢300等径非预应力钢筋砼杆，全高18m按6+6+6m分段，采用C30砼，壁厚50mm，配筋采用A3钢12×12，配置在杆壁中央5.采用4条“×”型拉线，拉线对地夹角6006.每米杆重取100kg/m7.两杆柱负荷分配系数正常：A柱0.5PB柱0.5P事故：A柱1.2TDB柱-0.2TD拉线点以上按纯弯构件内力计算；拉线点以下按压弯构件计算内力8.设计水平档距取tsh=1.2tj,垂直档距用公式换算其余数据均可在本设计内查得5.2荷载计算各类杆塔的荷载计算条件可查阅《线路设计》P228表9—135.2.1正常运行条件下的情况1.垂直荷载：G=g1stch+GJ式中：GJ——绝缘子串和防振锤重量（N）2.横向荷载：P=g4stch+pj式中：PJ——绝缘子串风荷载（N）PJ=（n+1）×CV2/16×9.8n—绝缘子串片数C—绝缘子受风面积，取C=0.03m3.纵向水平荷载可忽略5.2.2事故Ⅰ（断一根导线，地线未断，无冰无风）1.垂直荷载：G=g1slch+GJ(正常相)G=1/2slch+GJ(断线相)2.横向荷载：均为零3.纵向水平荷载：根据《规程》规定，各类杆的导地线的断线张力，本次设计断线张力取T0=40%【Ó】S4.附加荷载值可查《线路设计》P209表9-145.2.3事故情况Ⅱ（一地线有不平衡张力，导线未断，无冰无风）1.垂直荷载：与正常运行情况不同2.横向荷载：均为零3.纵向水平荷载：按《规程》规定，本次设计取△TB=20%【ÓB】S5.2.4安装情况Ⅰ（吊装一根地线，其余导线为装，已装好一根地线，有相应气温.V=10m/s无冰）1.垂直荷载：已装的正常情况一样正装的：GB1=2×1.2×gb1slch+GB2.横向水平荷载：p=g4slsh3.不考虑有纵向水平荷载5.2.5安装情况Ⅱ（吊装一跟导线，其余导线，地线都已装好无冰.V=10m/s.相应气温）计算方法与安装情况Ⅰ类似，将地线换为导线计算。将以上五中情况所算得荷载，画出荷载图.见计算书。5.3杆塔内力计算5.3.1计算原则1.杆型用有地先无叉梁的拉线门型杆2.拉线点以上按纯弯构件计算，且不计杆顶扰度的附加弯矩和断线的地线支持里；拉线点以下按压弯构件计算，两端化为绞接，计算长度取横担到杆埋深处l0=15.4m，沿杆柱任一截面X处的计算弯矩包括主弯矩和附加弯矩部分。5.3.2拉线受力选择计算1.正常运行时拉线受力RX=∑MP/L0式中：∑MP——电杆所受的由风压，自重等产生的总弯矩（N.m）L0——计算长度1.05RX拉线最大内力Tmax=2cosacosβ2.断边导线时，靠近断线相的主杆拉线点反力RY=1.2T0式中：T0——断线张力1.05KHRY拉线最大内力TMAX=2sinacosβ3.拉线截面的选择S=KTMAX/ÓP式中：K——拉线强度安全系数取2.2ÓP——极限破坏应力取1126mpa5.3.3杆外弯矩计算1.杆身风荷载的计算P=CFV2/16×9.8式中：C——风荷载体型系数，环型截面积取0.6，矩形截面取1.4F——电杆截面积2.拉线点以上M=PB（h2-h1）+ph22/2-GBbB式中：PBGB——地线的水平荷载.垂直荷载（N）h1——杆顶到地线悬点的高度（m）h2——杆顶到拉线点的高度（m）bB——地线支架到杆轴之距3.拉线点以下一般只计算跨度中央或0.42l处的弯矩.取大值(1)跨度中央：0.616KNKPL21.028KNM0.5L=KM【0.5+】-【1+】N2-KN8N2-KN(2)0.42L跨度处：0.63knkpl2KNM0.42L=KM【0.577+】-【1+】NL-KN8NL-KN式中：M——杆顶荷载在拉线点处的弯矩P——杆段所受均布风压荷载N——拉线点以上的轴向压力NL——电杆的临界压力NL=π2BⅡ/L02BⅡ——电杆截面第二刚度K——安全系数取1.7预应力钢筋构件的极限弯矩必须满足以下要求MJ≥KMMAX式中：K——预应力砼杆的强度安全系数取1.8Mas——电杆的最大计算弯矩5.4直线杆极限弯距计算5.4.1查《设计手册》表6-6-6.Ók=0.75RYb.Ryb——钢筋标准强度N/G5.4.2预应力损失计算Ós=Ós1+Ós2+Ós3+Ós4(N/cm2)式中：Ós1——锚具变形损失Ós1=λ/LEg(λ取0.2m)Ós2——温差损失Ós2=196△t(△t取20℃Ós3——钢筋徐变损失Ós3=0.4（0.27Ók/Ry-0.1）ÓkÓs4——砼徐变损失Ós4=KEg/Eh×R/R1Ón1(式中：R1=0.7R，Ón1=【Ók-(Ós1+Ós2+Ós3)】×Fg/Fh)5.4.3采用预应力钢筋构件的极限弯矩RyFga=≤0.5（大偏小）RwFh+(Ry+Ry1)FgMJ=1/π【RwFra+(Ry+Ry1)Fgrd】sinπa式中：Rw——砼弯曲抗压设计强度Ry——钢筋抗拉设计强度Fg——钢筋截面积（cm2）Fh——电杆砼截面面积Fh=π(D2-d2)/4(cm2)rd——预应力钢筋所在环形半径（cm）5.4.4预应力钢筋构件的极限弯矩应满足下列要求MJ≥KM第6章应力弧垂曲线制作6.1架空比载计算表6-1气象条件气象最高温最低温覆冰覆冰无风最大风年平均温内过电压外过电压安装情况温度40-10-5-5101515150风速00100300151010覆冰0055000006.1.1导线比载g1=34.047×10-3N/m.mm2g2=13.307×10-3g3=47.354×10-3N/m.mm2g4(10)=5.258×10-3N/m.mmg4(15)=11.830×10-3N/m.mm2g4(30)=35.490×10-3N/m.mmg5=8.384×10-3N/m.mm2g6(10)=34.451×10-3N/m.mmg6(15)=36.044×10-3N/m.mm2g6(30)=49.180×10-3N/m.mmg7=48.091×10-3N/m.mm26.1.2导线型号规格和机械物理特性LGJ-240/40A=277.75mm2d=21.66mmTP=83370Na=18.9×10-6/℃E=76000Mpa6.2导线最大使用应力计算6.2.1导线最大使用应力TP83370Óm===120.065MpaKA2.5×277.756.2.2年平均温运行应力0.25TP0.25×83370Ócp===75.041MpaA277.756.3控制气象条件的确定表6-2计算数据表气象条件气温（℃）比载（N/m.mm2）控制应力（Mpa）g/Ó(1/m)编号最低气温-1034.047×10-3120.0652.8357×10-4A年平均温1534.047×10-375.0414.5371×10-4D最大风速1049.180×10-3120.0654.0961×10-4C最大覆冰-548.091×10-3120.0654.0054×10-4B6.3.2临界挡距计算24/E(Óm-Ón)+24a(tm+tn)计算式：tjmn=(gm/Óm)2-(gn/Ón)224×18.9×10-6×(-10+5)∴tJab==168.35m(2.83572-4.00542)×10-824×18.9×10-6×(-10-10)tJac==322.24m(2.83572-4.09612)×10-824×13.157×10-6(20.065-75.041)+24×18.9×10-6×(-10-15)tJaD==虚数(2.83572-4.53712)×10-824×18.9×10-6×(-5-10)tJBC==962.27m(4.00542-4.09612)×10-824×13.157×10-6×(120.065-75.041)+24×18.9×10-6(-5-15)tJBD==虚数(4.00542-4.53712)×10-824×13.157×10-6(120.065-75.041)+24×18.9×10-6×(10-15)tJcD==虚数(4.09612-4.53712)×10-86.3.3结论D控制T0(m)控制气象条件为年平均温，控制应力为Ócp=75.041Mpa6.4计算各气象条件在50～500m范围内每隔25m的应力弧垂6.4.1最高温时Óm=75.041Mpatm=15℃tn=a=18.9×10-61/℃β=13.157×10-61/mpagn2t2gm2Ón-=Óm--(tn-tm)24βÓn224βÓm2β表6-3应力弧垂表（最高温时）tpABCÓnf5037.499259177.6-142.56480.250`7535.4620620649.6-145.45590.52310032.6136710.4-148.32790.88112528.9430657360-150.99791.30415074.4612582598.4-153.41311.79317519.16456112425.6-155.57072.34520013.053146841.6-157.48682.9612256.12656185846.4-159.18403.6402501.61475227440+160.68594.382275104+162.01545.19030019.542330393.6+163.19326.06132529.72794387753.6+164.23816.99835040.72875449702.4+165.16658.00037552.54444516240+165.99309.06940062.175587366.4+166.730310.20442578.62044663081.6+167.389511.40745092.88075743385.6+167.980112.677475107.95594828278.4+168.510514.016500123.846917760+168.987915.4236.4.2最低温时：tn=-10℃gn34.047×10-3N/m.mm表6-4应力弧垂表（最低温时）tpABCÓn50109.323659177.6-1110.0810`75107.1864620649.6-1108.9268100104.334436710.4-1107.5105125100.6674657360-1105.792515096.1856582598.4-1103.845117590.88896112425.6-1101.748520084.7774146841.6-199.581822577.85096185846.4-197.429325070.10965229440-195.347427561.55346277622.4-193.386930052.1824330393.6-191.578132541.99646387753.6-189.935735030.99565449702.4-188.461937519187.15004006.5494587366.4-185.98814256.89604663081.6+184.9620450216+184.056747536.23154828278.4+183.256750052.1216917760+182.55146.4.3最大风速tu=10℃gh=49.180×10-3N/m.mm表6-5应力弧垂表（最大风速时）tpABCÓnf5080.5937519149.125-10.128`7578.4565643085.53-10.28310075.604576596.5-10.49512571.93756119682.03-10.76015067.45575172342.125-11.0741756278-11.43720056.0475306386-11.84822549.12106387769.78-12.30525041.12106478728.125-12.80827532.82356579261.03-13.35730023.4525689368.5-13.95332513.26656809050.53-14.5953502.26575938307.125-15.2843759.549941077138.3+16.0204002216.80242535.625941383524.3+17.63145049.886251551079.125+18.50847564.961441728208.5+19.43250080.85151914912.5+110.5076.4.4内过电压，tn=15℃gn=36.044×10-3N/m.mm表6-6应力弧垂表（内过电压）tpABCÓn5073.411259396.7-175.0783`7571.3740621142.6-175.120710068.52237586.8-175.173312564.8550658729.4-175.231615060.3732584570.3-175.291717555.07656115109.6-175.350520048.965150347.2-175.406222542.03856190283.2-175.457625034.29725234917.5-175.504327525.74106311145.45-177.519130016.37370288.8-177.7014325605-177.86363504.81675504004.2+178.007837516.63244578576.25+178.135740029.263658291.2+178.249242542.70844743149.05+178.350245056.96875833149.8+178.440147572.04394928293.45+178.520350087.9431028580+178.59206.4.5外过电压：tn=15℃gn=34.451×10-3N/m.mm表6-7应力弧垂表（外过电压）tpABCÓn5073.411259396.7-175.0783`7571.3740621142.6-175.120710068.52237586.8-175.173312564.8550658729.4-175.231615060.3732584570.3-175.291717555.07656115109.6-175.350520048.965150347.2-175.406222542.03856190283.2-175.457625034.29725234917.5-175.504327525.74106284250.2-175.546330016.37338281.2-175.583732566-175.61693504.81675460438.3+175646337516.63244528564.4+175.672340029.263601388.8+175.695342542.70844678911.6+175.715845056.96875761132.7+175.733947572.04394848052.2+175.750050087.943939670+175.76446.4.6覆冰有风tn=-5℃gn=48.091×10-3N/m.mm表6-8应力弧垂表（覆冰有风）tpABCÓn50102.1412018310.470-1103.8394`75100.1040241198.56-1103.919010097.2519573241.88-1104.020912593.58502114440.44-1104.137715089.1032164794.24-1104.262717583.80652224303.27-1104.390020077.69495292967.53-1104.515122570.76852370787.03-1104.635025063.0272457761.77-1104.747827554.47102553891.74-1104.852330045.09995659176.94-1104.948232534.91402773617.39-1105.035735023.9132897213.06-1105.115037512.097521029963.98-1105.18694000.533051171870.12+1105.251642513.978481322931.51+1105.310045028.238801483148.12+1105.362647543.313981652519.98+1105.410250059.204051831047.07+1105.45316.4.7覆冰无风tn=-5℃gn=47.354×10-3N/m.mm表6-9应力弧垂表（覆冰无风）tpABCÓnf50102.1412017753.55-1103.78950.143`75100.1040239945.49-1103.81070.32110097.2519571014.2-1103.83800.57012593.58502110959.69-1103.86960.89015089.103204159781.96-1103.90341.28217583.80652217481.0-1103.93791.74420077.69495284056.82-1103.97182.27722570.76852359509.41-1104.00442.88125063.0272443838.77-1104.03503.55627554.47102537044.92-1104.06344.30230045.09995639127.84-1104.08945.11832534.91402750087.53-1104.11326.00535023.9132869924.0-1104.13476.96337512.09752998637.24-1104.15417.9924000.533051136227.26+1104.17169.09242513.978481282694.06+1104.187410.26245028.238801438037.63+1104.201711.50347543.313981602257.98+1104.214512.81550059.204051775335.1+1104.226114.1986.4.8安装情况tn=0℃g0=34.451×10-3N/m.mm表6-10应力弧垂表（安全装情况）tpABCÓn5094.958729396.7-195.9788`7592.9215321142.575-195.251810090.0694737586.8-194.296612586.4025358729.4-193.168315081.9207284570.3-191.928117576.62403115109.6-190.636320070.51247150347.2-189.346422563.58603190283.18-188.101325055.84472234917.5-186.930927547.28853284250.2-185.853130037.91747338281.2-184.875732527.73153397010.6-183.998835016.73072460438.3-183.21793754.91503528564.4-182.52564007.71553601388.8+181.913242521.16097678911.6+181.372045035.42128761132.7+180.893447550.49647848052.2+180.469650066.38653939670+180.09376.4.9外过无风：tn=15℃gn=34.047×10-3N/m.mm因为外过无风的气象条件与控制气象的一样，所以其应力等于控制应力。Ón=Ócp=75.041Mpa表6-11应力弧垂表（外过无风）tp5075100125150175200225250f0.1420.3190.5670.8861.2761.7372.2692.8713.5452753003253503754004254504575004.2895.1045.7906.9477.9759.07410.24411.48512.79614.178第7章定制手册制作7.1K值曲线K=gf/2Óf表7-1gf.Óf——最大弧垂时比载，应力（最大弧垂气象件为最高温）tp100200300400500Óf48.327957.486863.193266.730368.9879K3.5222.9612.6942.5512.4687.2直线杆塔摇摆角临界曲线ÓfPJ-GJtg4Óxgfg4Tchf=｛+tshs(-g1+)｝Óxsgf2tg4Óftg4Óx——所计算气象条件对应的应力4——所计算气象条件对应的极限摇摆角7.2.1正常大风：4=840pj=148.84N表7-2直线杆塔摇摆角临界曲线（正常大风）tchtshtp100200300400500ÓfÓx10032.1186.26136.20186.14236.0948.327985.968620029.3273.76118.20162.65207.0957.486892.137930026.1168.03109.96151.88193.8063.193296.888440024.4865.13105.77146.42187.0666.7303100.108550023.5763.50103.43143.36183.2968.9879102.26207.2.2内过电压：4=640pj=37.21N表7-3直线杆塔摇摆角临界曲线（内过电压）tchftshtp100200300400500ÓfÓx10032.1179.09126.07173.05220.2248.327975.701420020.4458.3096.17134.03171.8957.486876.838830013.5145.9778.42110.88143.3363.193277.70144009.3138.4867.6696.83126.0066.730378.24925006.6533.7560.8487.94115.0468.987978.59207.2.3外过电压4=460pj=16.54N表7-4直线杆塔摇摆角临界曲线（正常大风）tchftshtp100200300400500ÓfÓx10030.2575.55120.85166.15211.4548.327975.1733320017.2952.4287.56122.69157.8257.486875.40623009.2938.1667.0295.88124.7463.193275.58374004.3629.3554.3479.33104.3266.730375.69535001.2123.7446.2668.7891.3168.987975.76447.3倒拔临界曲线Tchf=tsh(1-gtÓf/gfÓt)gt.Ót——最低温气象条件下的比载，应力表7-5倒拔临界曲线tchftshtp100250500ÓfÓt10055.048137.621275.24148.3279107.510520042.272105.679211.34957.486899.581830030.99677.488154.97663.193291.578140022.39655.990111.97966.730385.988150016.43041.07682.15268.987982.55147.4耐张绝缘子串倒挂临界曲线h=(GJ+g1sl)l/2TpJTPj=ÓcpA=20842.6NGJ=1047.3N表7-6耐张绝缘子串倒挂临界曲线l100200300400h4.78114.09927.95446.34750069.2767.5导线悬垂角校验曲线Tg4=gflBf/Óf表7-7导线悬垂角校验曲线4lBflp1002003004005001004.02988.020211.933815.737819.40482003.38946.755310.075013.327816.49553003.08406.15029.181512.161815.07694002.92085.82658.702511.534914.31145002.82545.63718.421811.167113.86147.6导线悬挂点应力临界曲线ÓcÓ0h=lsin(cos-1)-Ó0Óc2Ó0Óc=1.1Ó0Ó0=120.065Mpa表7-8导线悬挂点应力临界曲线hllp100200300400500g010044．40885．980124．717160．617193．68334．047×10-320043．82383．641119．453151．260179．06148．091×10-330043．8