导线应力弧垂曲线和安装曲线的制作

课程设计(论文)题目名称导线应力弧垂曲线和安装曲线的制作课程名称架空输电线路设计学生姓名学号系专业指导教师2015年9月17日邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业12输电线路学生姓名成浩学号1241201017题目名称制作某线路导线的应力弧垂曲线和安装曲线。设计时间2、3周课程名称架空输电线路设计课程编号121202319设计地点一、课程设计（论文）目的结合所学的线路设计知识，要求学生掌握线路设计中各项参数的查取，并结合工程实际，掌握具体线路的导线应力弧垂曲线和安装曲线做法，从中对线路设计中所涉及到的导线的比载计算，架空线弧垂、线长和应力的计算，架空线的状态方程式，临界档距，最大弧垂的判定，导线应力弧垂曲线和安装曲线做法有深刻的了解。最终加强学生的线路设计认识及动手能力二、已知技术参数和条件气象条件：全国典型气象条件Ⅶ区电压等级110kV导线型号LGJ—210/35三、任务和要求学生应该完成课程设计说明书的内容，同时还包括导线应力弧垂曲线和安装曲线的绘制图为简明起见，各计算结果应尽量采用表格形式表示每一计算过程应列出所用公式，并代入一组实际数据示范各系数的取值应说明出处和理由注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）孟遂民，李光辉编著，架空输电线路设计，中国三峡出版社，2000.10邵天晓，架空送电线路的电线力学计算，水利电力出版社，1987周振山，高压架空送电线路机械计算，水利电力出版社，1987东北电力设计院，电力工程高压送电线路设计手册，水利电力出版社，1991五、进度安排第二周：查找相关资料，收集整理数据等，并将相应数据对号入座。第三周：根据条件，利用已学方程式进行计算相关数据；然后按照一定比例绘制应力弧垂曲线和安装曲线图；最后按照有关规定制作论文打印成稿。六、教研室审批意见教研室主任（签字）：年月日七、主管教学主任意见主管主任（签字）：年月日八、备注指导教师（签字）：学生（签字）：邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名成浩学号1241201017系电气工程系专业班级12级输电题目名称制作导线应力弧垂和安装曲线课程名称架空输电线路设计回顾起此次电子课程设计，我感慨良多，同时，也受益匪浅。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，仅有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能真正做出具有实际使用价值的东西，才不至于只是纸上谈兵。当然，在设计的过程中也发现了自己的一些不足之处，像对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固等。在设计中我遇到过很多的问题，最后在尹老师的辛勤指导下，都迎逆而解。在此，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师表示忠心的感谢！学生签名：年5月30日二、指导教师评定评分项目平时成绩论文答辩综合成绩权重304030单项成绩指导教师评语：指导教师（签名）：年月日摘要随着我们国家经济的飞速发展，科技的不断进步，现在对于用电量的需求越来越大，同时也对用电的可靠性提出了更高的要求，所以为了保证用电的可靠性，国家一直非常重视电网的建设，我们必须不断完善电网的网架构，而电网电能的输送网架就是由每一条架空输电线路所组成，所以输电线路在电网中有不可代替的重要作用。目录摘要……………1相关资料……………………11.1气象参数…………………11.2导线相关参数……………11.3各个气象条件下比载的计算值…………12计算临界档距，判断控制气象条件………33绘制应力弧垂曲线…………74绘制导线安装曲线…………105总结…………11VII的计算用气象条件，如下表1-1所示表1-1第七区气象参数气象类型最大风速最低气温年均气温最大覆冰最高气温内过电压外过无风外过有风安装有风事故气象温度（℃）-5-40-5-5+40-5+15+15-15-10风速(m/s)300010015010100覆冰(mm)000100000001.2导线相关参数导线相关参数如下表1-2所示表1-2LGJ-210/35导线有关参数截面积A（mm2）导线直径d（mm）弹性系数E（MPa）温度系数a（1/℃）计算拉断力Tj（N）单位长度质量q（Kg/Km）强度极限σp(MPa)安全系数k许用应力(MPa)年均应力上限[σo]（MPa）246.0920.387600018.9×10-674250853.9286.632.5114.6571.661.3各个气象条件下比载的计算值自重比载r1（0,0）=(qg/A）×10-3=34.03×10-3（MPa/m）冰重比载r2(10,0)=27.728b(d+b)/A×10-3=34.23×10-3（MPa/m）垂直总比载r3(10,0)=r1（0,0）+r2(10,0)=68.26×10-3（MPa/m）无冰风压比载设θ=90°，因导线外径d=20.38mm>17mm,则风载体型系数usc=1.1,110kv线路，风荷载调整系数Bc=1.0，基本风压Wv=v2/1.6。所以：安装风速v=10m/s时，查表得αf=1.0。所以：r4（0,10）=BcαfuscdW10/Asin2θ×10-3=5.694×10-3（MPa/m）内过电压风速为v=15m/s，查表得αf=0.75；所以：r4（0,15）=BcαfuscdW15/Asin2θ×10-3=9.608×10-3（MPa/m）当风速为最大风速v=30m/s时，基本风压为w30=v2/1.6=562.5Pa计算强度时，查表得αf=0.75，所以：r4（0,30）=Bcαfuscdw30/Asin2θ×10-3=38.431×10-3（MPa/m）计算风偏时，查表得αf=0.61，所以：r4（0,30）=Bcαfuscdw30/Asin2θ×10-3=31.258×10-3（MPa/m）无冰综合比载无冰有风时的综合比载是架空线自重比载和无冰风压比载的矢量和，即安装有风时r6（0,10）==34.503×10-3（MPa/m）内过电压时r6（0,15）==35.36×10-3（MPa/m）最大风速，计算强度时r6（0，30）==51.332×10-3（MPa/m）最大风速，计算风偏时r6（0,30）==46.207×10-3（MPa/m）覆冰风压比载风速V=10m/s，架空线覆冰时，架空线外径由d变为（d+2b），风荷载调整系数Bc=1.0，基本风压Wv=v2/1.6，规程规定，无论线径大小，覆冰时的风载体型系数一律取为usc=1.2；计算强度时αf=1.0，所以r5（10,10）=BcαfuscdW10/Asin2θ×10-3=12.306×10-3（MPa/m）计算风偏时αf=1.0，所以r5（10,10）=BcαfuscdW15/Asin2θ×10-3=12.306×10-3（MPa/m）覆冰综合比载覆冰综合比载是架空线的垂直总比载和覆冰比载的矢量和。计算强度时r7（10,10）==69.36×10-3（MPa/m）计算风偏时r7（10,10）==69.36×10-3（MPa/m）各气象条件下导线比载的计算值，汇总如下表1-3所示表1-3比载汇总表项目自重r1（0,0）覆冰无风r3(10,0)无冰综合r6（0,10）无冰综合r6（0,15）无冰综合r6（0，30）（用于强度）无冰综合r6（0,30）（用于风偏）覆冰综合r7（10,10）（用于强度）覆冰综合r7（10,10）（用于风偏）数据34.03×10-368.26×10-334.503×10-335.36×10-351.332×10-346.207×10-369.36×10-369.36×10-3备注αf=1.0usc=1.1αf=0.75usc=1.1αf=0.75usc=1.1αf=0.61usc=1.1αf=1.0usc=1.2αf=1.0usc=1.2

2计算临界档距，判断控制气象条件可能成为控制条件的是最低气温、最大风速、覆冰风速、覆冰有风和年均气温，整理该典型气象区四种可能控制条件的有关气象参数，如下表2-1所示。表2-1可能控制气象条件有关参数参数气象最低气温最大风速最厚覆冰年均气温气温（℃）-40-5-5-5风速(m/s)030100覆冰(mm)00100计算有关比载和比值r/[σ0]，计算结果列于下表2-2表2-2r/[σ0]计算结果及其排序表气象条件最低气温最大风速最厚覆冰年均气温r（MPa/m）34.03×10-351.332×10-369.36×10-334.03×10-3[σ0](MPa)114.65114.65114.6571.66r/[σ0]（1/m）0.297×10-30.448×10-30.605×10-30.475×10-3气温t（℃）-40-5-5-5r/[σ0]从小至大编号abdc按等高悬点考虑，计算有效临界档距公式为Lij=若两种控制条件下的架空线需用应力相等，即[σ0]i=[σ0]j=[σ0]Tij=[σ0]利用上式计算得到得各临界档距为Lac==129.38mLab=[σ0]=375.89mLad=[σ0]=239.02mLbc==虚数Lbd=[σ0]=0mLcd==310.96m得到有效临界档距判别表如下表2-3所示表2-3有效临界档距判别表气象条件a最低气温b最大风速c年均气温临界档距（m）Lab=375.89Lac=129.38Lad=239.02Lbc=虚数Lbd=220.56Lcd=310.96判断有效临界档距，确定控制气象条件。因为在某条件栏中，存在临界档距为虚数或者0的情况，则该栏的条件不起控制作用，应当舍去。容易看出Lac=129.38、Lcd=310.96为有效临界档距。当实际档距l≤Lac，最低气温为控制条件；当实际档距Lcd≥l≥Lac年均气温为控制条件；当实际档距l≥Lcd，最厚覆冰为控制条件。计算各气象条件的应力和弧垂以各档距范围的控制条件为已知条件，有关数据如下表2-4所示。表2-4已知条件及参数已知条件最低气温年均气温最厚覆冰参数控制区间0~129.38129.38~310.96310.96~∞tm（℃）-40-5-5bm（mm）0010Vm（m/s）0010rm（×10-3）34.0334.0369.36σm（MPa）114.6571.66114.65以各气象参数为待求条件，已知参数如下表2-5所示。表2-5待求条件和已知参数参数待求条件最高气温最低气温年均气温事故外过有风外过无风内过电压t（℃）+40-40-5-10+15+15-5b（mm）0000000V（m/s）000010015r（×10-3MPa/m）34.0334.0334.0334.0334.50334.0335.36参数待求条件安装覆冰无风覆冰有风（强度用）覆冰有风（风偏用）最大风（强度用）最大风（风偏用）t（℃）-15-5-5-5-5-5b（mm）010101000V（m/s）10010103030r（×10-3MPa/m）34.50368.2669.6869.6845.5240.363绘制应力弧垂曲线利用状态方程，求得各待求条件下的应力和弧垂，如下表3-1所示。档距lr（m）气象条件最高气温最低气温年均气温事故安装外过有风外过无风σ0（MPa）Fv（m）σ0（MPa）σ0（MPa）σ0（MPa）σ0（MPa）σ0（MPa）σ0（MPa）Fv（m）5020.611.04114.6565.7972.6079.5340.6540.530.5310032.242.64114.6569.2475.2580.6148.7348.471.75129.3839.183.65114.6571.6680.5086.6255.5755.232.5920046.457.35106.3471.6675.8080.6558.4757.995.8925050.8910.48100.1571.6674.9879.0761.2060.648.79310.9655.0415.0093.4771.6674.2077.5663.7063.0613.0835055.0418.9985.7468.1370.0672.8268.6668.6615.2240055.2324.7276.9365.2666.6768.9065.8665.8620.7345055.3731.2172.2663.2764.3466.2263.9263.9227.0350055.4838.4568.4161.8562.6964.3362.5462.5434.1255055.5646.4665.9760.8161.2061.6161.5160.7542.4960055.6255.4564.1960.0260.5760.8460.7459.9751.2265055.6764.7662.8659.4159.8760.2160.1459.3760.7270055.7275.0361.8358.9359.3259.7259.6758.8971表3-1LGJ-210/35型导线应力弧垂计算档距lr（m）气象条件操作过电压覆冰无风覆冰有风（强度用）覆冰有风（风偏用）最（强度用）大风最大（风偏用）风σ0（MPa）σ0（MPa）Fv（m）σ0（MPa）σ0（MPa）σ0（MPa）σ0（MPa）5065.9571.000.371.2571.2567.3066.5910069.7383.001.0283.5983.5973.6871.64129.3871.6784.501.6990.8790.8775.3973.4120072.90100.983.38102.10102.1082.0777.4725073.20107.234.97108.56108.5684.4878.86310.9673.49113.457.27114.65114.6586.8180.1835070.09112.979.25114.65114.6584.3577.2540067.31112.8611.34114.65114.6582.3474.8445065.38112.7615114.65114.6580.8873.1350063.99112.7118.1114.65114.6579.8671.6555062.96112.6422.91114.65114.6578.9870.9360062.18112.5927.28114.65114.6578.3570.2265061.58112.5532.03114.65114.6577.8569.6570060.11112.5337.15114.65114.6577.4669.21以上表的数据为依据，绘制应力弧垂曲线（手绘）4绘制导线安装曲线绘制安装曲线时，以档距为横坐标，弧垂为纵坐标，一般从最高施工气温至最低施工气温每隔10℃绘制一条弧垂曲线。应用状态方程式求解各施工气象（无风、无冰、不同气温）下的安装应力，进而求出相应的弧垂，结果如下表4-1所示f100表4-1各种施工气温下的档距弧垂档距50100129.38200250310.96350温度σ0（MPa）f100σ0（MPa）f100σ0（MPa）f100σ0（MPa）f100σ0（MPa）f100σ0（MPa）f100σ0（MPa）f1004020.61

2.0632.241.3239.181.0946.450.9250.89

0.8455.040.7755.040.771050.650.8458.730.7265.550.6568.230.6271.670.5973.220.5872.110.58063.58/0.6766.480.6470.680.6076.580.5677.620.5475.32