输电杆塔设计课程设计

输电杆塔设计课程设计输电杆塔设计课程设计输电杆塔设计课程设计电 气 工 程 及 其 自 动 化 〔 输 电 线 路 方 向 〕?输电杆塔设计?课程设计设计说明书题目：110KV普通硂电杆及根底设计班 级：学生姓名：学 号：26指导教师：王老师三峡大学电气与新能源学院2021年7月参数如下：参数水平档距垂直档距地支持力型号〔m〕〔m〕△Tmax△Tmin序号LGJ-150/2525537545504450目 录一、整理用相关数据 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.11〕气象条件表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯12〕杆塔荷合情况表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯..13〕LGJ-150/25相关参数表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯.14〕地GJ-35相关参数表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯15〕子数据表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.26〕路金具的配表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.27〕杆构及材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.3〔8〕地条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.3二、地相关参数算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯41〕比的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯..42〕地比的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯..53〕最大弧垂的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.7三、杆外形尺寸确实定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯91〕杆的高度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9〔2〕横担的度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11四、荷算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12五、杆杆柱的度算及配筋算 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ..⋯..151〕正常情况的弯矩算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..152〕断情况的弯矩算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯163〕安装的度算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯174〕杆柱弯扭算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯185〕正常情况的裂度算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯186〕杆立的度算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯19六、杆基度校⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ..⋯⋯..21七、拉及附件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .22八、参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.22九、附110KV普通自立式硂电杆设计一、整理设计用相关数据：〔1〕气象条件表根据?架空输电线路设计?〔孟遂民〕整理IV区气象条件：序号代表情况温度(℃)风速(m/s)冰厚(mm)1最低气温-20002最大风-52503年均平均10004覆冰有风-51055最高气温40006安装-101007外过有风151008内过有风101502〕杆塔荷载组合情况表见后面第四步“荷载计算〞最后面。3〕导线LGJ-150/25相关参数表根据?架空输电线路设计?〔孟遂民〕整理导线LGJ-150/25的相关参数：名称符号数值单位弹性系数E76000MPa温膨系数Α1061/℃单位长度重量WKg/km导线直径Dmm截面积A计算拉断力54110N平安系数K年均应力上限[cp]MPa重力加速度G4〕地线GJ-35相关参数表根据?架空输电线路设计?〔孟遂民〕整理地线GJ-35的相关参数：名称符号数值单位弹性系数E181400MPa温膨系数α1061/℃单位长度重量Wkg/km导线直径dmm截面积A计算拉断力43424N平安系数k年均应力上限 [cp] MPa重力加速度 g5〕绝缘子数据表根据任务书整理相关数据：绝缘子型号串数片数标称电压〔kV〕单片长度〔mm〕XP-45 1 7 110 1466〕线路金具的选配表根据电力金具手册〔第二版〕查得导线相关数据：如下图;件号名称质量(kg)数量型号1U型螺丝1U-18802球头挂环1Q-73绝缘子74碗头挂板1W-7A5悬垂线夹1CGU-46预绞丝1FYH-150/25绝缘子串长度L〔mm〕1267绝缘子串重量〔kg〕适用导线LGJ-150/25电压等级〔kV〕110地线相关数据：如下图：件号名称质量(kg)数量型号1挂板1Z-72球头挂环1QP-73绝缘子1XDP1-74悬垂线夹1CGU-2绝缘子串长度L〔mm〕362绝缘子串重量〔kg〕适用避雷线1×电压等级〔kV〕110〔7〕电杆结构及材料电杆结构为上字型，材料为钢筋混凝土。8〕地质条件见任务书。二、导地线相关参数计算1〕导线比载的计算根据?架空输电线路设计?〔孟遂民〕计算比载：导线的自重比载：冰重比载：垂直总比载：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：4(0,v)0.625fscdv2103(MPa/m)A1〕外过电压，安装有风：v=10m/s,f=,sc=2〕内过电压：v=15m/s,f=,sc=3〕最大风速：v=25m/s,设计强度时，f=,sc=4〕最大风速：v=25m/s,计算风偏时，f=,sc=5.覆冰风压比载计算：v=10m/s,计算强度和风偏时，f=,sc=6.无冰综合比载1〕外过电压，安装有风：6(0,10)34.72103(MPa/m)2〕内过电压：6(0,15)37.32103(MPa/m)3〕最大风速,设计强度时：6(0,25)49.61103(MPa/m)4〕最大风速,计算风偏时： 6(0,25) 42.76 103(MPa/m)覆冰综合比载：将计算的结果汇成下表〔单位： 103MPa/m〕覆冰综合无冰综合 无冰综合 7(5,10)自重 覆冰无风 无冰综合 无冰综合强度 风偏 强度和风偏f=1

f=f=

sc=

f=

sc=

f=

sc=sc=

sc=〔2〕地线比载的计算地线的自重比载：冰重比载：垂直总比载：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：(0,)v2103(/)4vfscdMPaA1〕外过电压，安装有风：v=10m/s,f=,sc=2〕内过电压：v=15m/s,f=,sc=3〕最大风速：v=25m/s,设计强度时，f=,sc=4〕最大风速：v=25m/s,计算风偏时，f=,sc=覆冰风压比载计算：v=10m/s,计算强度和风偏时， f=, sc=6.无冰综合比载1〕外过电压，安装有风：6(0,10)103(MPa/m)2〕内过电压：6(0,15)85.53103(MPa/m)3〕最大风速,设计强度时：6(0,25)114.25103(MPa/m)4〕最大风速,计算风偏时：6(0,25)98.30103(MPa/m)7.覆冰综合比载：将计算的结果汇成下表〔单位： 103MPa/m〕无冰综合 无冰综合自重 覆冰无风 无冰综合 无冰综合强度 风偏f=1 f=f= sc= f= sc=sc= sc=3〕导线最大弧垂的计算计算比值/0，将计算的结果列入下表：气象条件 最大风速 最厚覆冰 最低气温 年均气温许用用力 0(MPa)比载 (103MPa/m)温度t〔°C〕 -5 －5 －20 100(1/m)0由小至大编号bcad2.计算临界档距：根据?架空输电线路设计?〔孟遂民〕列表求解临界档距：

覆冰综合(5,10)强度和风偏f= sc=气象条件 最低气温 最大风速 最厚覆冰 年均气温Lab=271.57m Lbc=虚数 Lcd=虚数临界档距 Lac Lbd=虚数Lad=虚数由此得出无论档距多大，年均气温为控制气象条件。计算最大弧垂：1〕判断最大弧垂发生的气象条件：以年均气温问第一气象条件，覆冰无风为第二气象条件，根据?架空输电线路设计?〔孟遂民〕求解状态方程。第一状态：第二状态：

1103(MPa/m)，t110C，174.24(MPa)；2103(MPa/m)，t25C。其他条件：无高差，档距 l=255m。根据以上条件和公式求解得105.03(MPa)；根据?架空输电线路设计?〔孟遂民〕求解临界温度：解得tj103)C40C5(110310676000所以最大弧垂发生在最高气温下。2〕计算最大弧垂：根据?架空输电线路设计?〔孟遂民〕求解最高气温下的导线应力；第一状态：第二状态：

1103(MPa/)10C，174.24(MPa)；m，t11103(MPa/m)，t240C。其他条件：无高差，档距 l=255m。根据以上条件和公式求解得58.23(MPa)；代入?架空输电线路设计?〔孟遂民〕P67公式4-39中得出最大弧垂；三、电杆外形尺寸确实定〔1〕电杆的总高度1．杆塔呼称高度确实定：根据?输电杆塔及根底设计?〔陈祥和〕有 H fmax hx h。为绝缘子串长度，前面以列表为 1267mm。fmax为导线的最大弧垂，前面已计算为 。hx为导线到地面及被跨越物的平安距离，查阅?输电杆塔及根底设计?〔陈祥和〕，取 6m。h为施工裕度，取。那么杆塔呼称高度为：再根据?输电杆塔及根底设计?〔陈祥和〕，取呼称高度为 13m2．导线间垂直距离确实定：根据?输电杆塔及根底设计?〔陈祥和〕可以求出导线间垂直距离。导线水平排列线间距离：导线垂直排列线间距离：再查阅?输电杆塔及根底设计?〔陈祥和〕，取3．地线支架高度确实定：要确定地线支架高度，必须先确定横担的长度。1〕空气间隙校验：查阅?输电杆塔及根底设计?〔陈祥和〕得①根本风压：②绝缘子串所受风压：绝缘子串风荷载计算式：PJn1n21z0Aj③导线风荷载计算：④导线自重比载计算：⑤绝缘子串风偏角，即tan1PdPj/2Gd计算：Gj/2根据 d 和R, , 值，制作好间隙圆校验图，三种气象条件下间隙校验合格。2〕带电作业校验：带电作业气象条件刚好和外过电压气象条件相同，绝缘字串风偏角雷 雷，人体活动范围,带电作业平安距离 R带 1.0m。校验结果：地电位作业风偏人员对导线作业时，作业人员只能在杆塔顺线方向前后作业，不得在杆塔横线路方向作业。否那么带电作业平安距离不够。3〕地线支架高度确实定：由下一步“横担的长度〞求得横担长为2m，根据?输电杆塔及根底设计?〔陈祥和〕求得地线与导线间的垂直投影距离：hbdadab。tantan25所以地线支架高度为：hbhbddb综上取。4〕验算地线保护角：根据?高电压技术?〔赵智大〕得：所以地线高度是平安的。综上得电杆总高度为 3+13++=，主杆分段处取距离地面 7米处。2〕横担的长度上字型杆塔的上横担长度确定根据?输电杆塔及根底设计?〔陈祥和〕1〕正常运行电压情况下：2〕操作过电压：3〕雷电过电压：4〕空气间隙校验：综上，上横担长度取 2m，下横担长度取。平安起见，横担采用转动横担。四、荷载计算1．运行情况I：最大设计风速、无冰、未断线。1〕地线重力为：2〕地线风压为：3〕导线重力为：4〕绝缘子串风荷载：5〕导线风压：运行情况II：覆冰、有相应风速、未断线。1〕地线重力：2〕地线风压：3〕导线重力：4〕绝缘子串的风荷载：5〕导线风压：断导线情况I、II：断一根导线、无冰、无风：1〕地线重力：GB1182(N)2〕导线重力：未断导线相：GD2577(N)断导线相：3〕导线断线张力：TDTDmaxX%2164435%7575(N)地线支持力：Tmax4550(N),Tmin4450(N)断地线情况：无冰、无风、导线未断：1〕导线重力：GD2577(N)2〕地线重力：GB`GB118296.4687(N)223〕地线断线张力：TBTBmaxX%1608320%3217(N)安装情况I：起吊上导线、有相应风速、无冰：1〕地线重力：GB 1182(N)2〕地线风压：PB 4B(10)ABLP 15.74103〕导线重力：GD 2577(N)4〕导线风压： pD 4D(10)ADLP 6.7910

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37.17 255 149(N)173.11 255 300(N)挂上导线时，存在拉力 T1和T2。根据?输电杆塔及根底设计?〔陈祥和〕T13174(N),T21176(N)；所以它们引起的垂直荷载GT1和横向荷载PT1GT131742978(N)为：，PT131741106(N)GK(GDGT1)GF10008611(N)那么P KPT1 PD 1517(N)安装情况II：起吊下导线：地线、导线的重力和风压同安装情况I。正在起吊下导线时下横担处的总重力为：根据以上结果列杆塔荷载组合情况表〔标准值〕：荷载组合情况荷载类型地线重力地线风压导线重力导线风压绝缘子串风荷载导线断线重力导线断线张力地线断线重力地线断线张力安装上导线总横向荷载安装上导线总垂直荷载安装下导线总垂直荷载

运行情况运行情况断导线情断地线情安装情况安装情况III况I、II况III1182N1855N1182N1182N1182N792N340N149N149N2577N3754N2577N2577N2577N2577N1687N612N300N300N94N15N1472N7575N687N3217N1517N8611N5335N杆头荷载图如下：五、电杆杆柱的配筋计算及强度验算1〕正常情况的弯矩计算根据?输电杆塔及根底设计?〔陈祥和〕计算正常情况下的弯矩：Mx 1.15( Ga ph pxhxZ) 其中Z x，Px可根据?输电杆塔及根底设计?〔陈祥和〕求得。因为不是重冰区，所以运行情况II不是控制条件，只计算运行情况I的弯矩。计算弯矩应该用到荷载的设计值，所以1.2,Q1〕电杆最顶端弯矩：2〕上横担处弯矩：3〕下横担处弯矩：4〕主杆分段处弯矩：5〕地面处弯矩：6〕嵌固点弯矩：2〕断线情况时的弯矩计算断上导线产生比断下导线更大的弯矩〔断上导线起控制作用〕，故只计算断上导线时的弯矩。1〕断上导线情况：断导线张力：TD 1.4 7575 10605(N)地线最大支持力： Tmax 1.4 4550 6370(N)地线最小支持力： Tmin 1.4 4450 6230(N)地线的不平衡张力：TB1.432174504(N)横担转动后断线张力：TDD0.8106058484(N)上横担弯矩：M1hBTmax2.7637012899(Nm)嵌固点的弯矩根据?输电杆塔及根底设计?〔陈祥和〕2〕由地线不平衡张力在嵌固点引起的弯矩：〔3〕安装导线时的强度验算1〕安装上导线时各处的弯矩：安装情况I的杆身风压：2〕安装下导线时各处的弯矩：安装情况II的杆身风压：〔4〕杆柱弯扭验算转动横担起动力为2500N，长度为，故上导线断线，横担转动时主杆同时承受弯矩、剪力和扭矩的作用，剪力V=2500N，扭矩T==6000N。电杆外径D=400mm，内径d=300mm，C40混凝土，ft 1.8N/mm2，根据?输电杆塔及基础设计?〔陈祥和〕得：由上式得全部拉应力可有混凝土承当，螺旋钢筋可仅按构造要求配置。6〕正常情况的裂缝宽度验算1〕参数：初步配置2414光面I级纵向钢筋。采用 6I级螺旋钢筋，螺距S=100mm。光面钢筋v=1。根据?输电杆塔及根底设计?〔陈祥和〕得出：2〕计算开裂弯矩：3〕计算裂缝宽度：所以满足要求。〔7〕电杆组立时的强度验算以上横担B处为起吊点起吊电杆。上横担处的集中荷载为上横担