单回路架空输电线路设计设计说明.docx
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单回路架空输电线路设计设计说明
单回路架空输电线路设计设计说明
东北电力大学毕业论文
毕业设计说明书（论文）
题目：
220kv单回路架空输电线路设计
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16
18
22
54
54
54
56
56
58
59
59
60
63
66
东北电力大学毕业论文
前言3
摘要4
第一章导线地线设计5
1.1第III气象区的条件及参数5
1・2临界档距及控制气象的判断7
1.3绘制应力弧垂曲线绘制9
1・4地线比载计算13
第二章杆塔结构设计
2.1杆塔定位……
2.2杆塔定位后校验
2.3杆塔荷载计算…
第三章金具设计
3.1绝缘子的选择
3.2确定每联绝缘子片数
3・3选择绝缘子后校验・・
3・4防震锤设计
3・5金具材料和组装图••
第四章防雷设计
4.1杆塔接地……
4.2耐雷水平计算・・
4・3雷击跳闸率计算第五章基础设计
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东北电力大学毕业论文
5.1关于铁塔基础的设计
5・2铁塔基础四种类型・・
5・3铁塔基础的上拔校验
5.4下压稳定校验
参考文献
1=
1=
66
66
67
69
70
前言
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，电力需求水平增长突出，为了满足市场的需求，我国的电力工业在近50年来也得到了很大的发展。
改革开放以来我国的电力工业快速发展，现在我国将要实现以超高压和特高压输电线路为骨架，各个电压等级的输电线路协调运行的电网系统。
我国为推动电力能源在全国范围内的优化配置，保障安全可靠的电力供应而大力发展智能电网。
近年来，随着新技术的不断应用，跨区跨省电网建设快
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速推进，电网网架结构得到进一步的加强和完善。
在中西部地区资源和消费带动下，随着电网联网建设，将逐步实现大区域或者全国电力电量平衡原则。
而电网建设将配合电源基地建设，改变过去单独依靠输煤的模式，釆取输煤与输电并举的发展方式，通过特高压、超高压交直流，实施跨区、跨省，西电东送,南北互济，水电交互，火电、水电、风电、太阳能打捆送电。
在实现高效率的智能化电网中220kv输电线路将起着不可替代的作用！
各地区的地形、地质、气象等自然环境比较复杂。
在输电线路建设中会遇到许多技术问题。
通过大量的工程实践，我们对高山地区、严重覆冰地区、台风地区、高海拔地区、不良地质地区、地震灾害地区等特殊条件下，输电线路的设计、施工和运行都积累了丰富的经验，已经建立输电线路有关的研究和试验的机构和设施。
电力专家一致认为，要适应我国电网未來快速发展的要求，确保电网的安全、稳定、经济运行，在今后的电网建设中应推动新技术应用，以提髙电网输送能力，节约输电走廊，提高线路投资效益。
而220kv输电线路的设计、施工和运行经验是最完善的，它将为今后发展超高压、大容量输电线路的建设创造十分有利条件。
摘要
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，电网输送能力大大增强，但输电线路建设的内部环境和外部空间却越来越小。
如何应对新形势，最大限度地满足电网建设需要已成为技术部门不断研究的课题。
本文从设计角度围绕导线的选择和导线的风荷载以及杆塔的定位和校
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验，杆塔的结构，金具的选择，基础的设计，防雷接地的设计等方面提出了意见和看法。
本论文的设计分为二个部分，第一部分为设计和计算部分，通过设计地形，选择导线，计算相关参数能确定导线弧垂位置，杆塔的结构和形状以及荷载情况。
第二部分为校验阶段，根据220KV输电线路高安全性，保证送电线路稳定运行等条件，进行详细准确的荷载、间隙、电阻值等校验，为提高线路安全运行的安全系数提供有利参数。
关键词输电线路杆塔设计防雷设计金具设计
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第1章导线地线设计
1.1导线比载计算
1.1.1相关参数的确定
本架空送电线路设计中，导线选用LGJ-300/70型钢芯铝绞线，査阅钢芯铝
绞线规格表（GB1179-83）得LGJ-300/70导线的规格参数如表2・1
表2-1LGJ-300/70导线规格参数
总截面积A（mm2）
导线外径d
（mm）
计算质量GTa
（kg/km）
计算拉断力Tm
（N）
376.61
25.2
1402
128000
査阅钢芯铝绞线弹彳
胀系数如表2-2
表2-2LGJ300/70
性系数和膨胀系数表（GB1179-83）得导线的弹性系数和膨
导线弹性系数和膨胀系数
线膨胀系数a（1/°C）
最终弹性系数E（N/mm2）
17.8X106
80000
线路穿越第vin气象区，査阅全国典型气象区气象参数表得第m气象区气象条件：
覆冰厚度b=15mm,覆冰时风速v=15m/s,最大风速x30m/s,雷电过电压时风速v=10in/s,内过电压时风速v=15m/So
1.1.2导线比载计算
作用在导线上的机械荷载有自重、冰重和风压。
这些荷载可能是不均匀的,但为了便于计算，一般按沿导线均匀分布考虑。
在导线计算中，常把导线受到得机械荷载用比载表示，所以比载是指导线单位长度、单位截面积上的荷载。
常用的比载共有七种，计算如下：
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1.自重比载：
导线本身重量所造成的比载。
1（0.0）
唱护曲j.48EN/gnW
2.冰重比载：
导线覆冰时，由于冰重产生的比载。
gpw=27,73/?
（/Z+/?
）xlO"3=27.73x1沁（25・2+13）xl0-3
2<15-0）A376.61
=44.40x10-5N/ni-mm2
3.覆冰时导线的垂直总比载：
架空线自重比载和冰重比载之和。
弘0.0〉=^1<0.0）4-^2.15.0）=36.48X10-3+44.40xIO-3=8O.88xlO_xN/m-mm2
4.无冰时风压比载：
无冰时作用在导线上每米长每平方毫米的风压荷载。
计算公式：
afcdv~,,
=0.6125——sin20xlO-3
A
当风速v=25in/s时，风压不均匀系数az=0.61,因为导线宜径
J=27.63mm>17mm,故导线的风载体型系数c=l.l,风向与架空线轴线之间的夹角6=90%此时风压比载为：
^4（030（=30.43x10-5N/m-mm2
当风速v=15in/s时，风压不均匀系数az=1.0,导线的风载体型系数c=l.l,风向与架空线轴线之间的夹角0=90\此时风压比载为：
g4（o.⑸=10.14xl0_3N/in-nim2
当风速心10in/s时，风压不均匀系数az=1.0,导线的风载体型系数c=l.l,风向与架空线轴线之间的夹角6=90。
，此时风压比载为:
g4（o」o）=4.51x10~3N/m-mm2
5.覆冰时风压比载：
覆冰导线每米长每平方毫米的风压荷载。
覆冰时风速v=10nVs,査得风速不均匀系数«7=1.0,导线的风载体型
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系数c=1.2,风向与架空线轴线之间的夹角6=90\此时风压比载为：
9.8a.c（J+2Z?
）v27,,.
gwz、=siir0x10"'=24.24x10N/m-mm2
5,15J5>16A
6.无冰有风时的综合比载：
无冰有风时，导线上作用着垂直方向的比载和水平方向的比载，按向量合成得综合比载。
^6（0.30）=Jg；（s+g爲.30）=47.51X10-5N/m-mm2
^（0.15）=Jg需.o）+g爲.⑸=37.86x10~-N/m-mm2
^（0.10）=Jg®）+g：
（o.⑼=36.76xICT、N/m-mm2
7.有冰有风时的综合比载：
导线覆冰有风时，综合比载为垂直比载和覆冰风压比载的向量和。
g〃5•⑸=^3（15.0）+^5（15.15）=84.43X10」N/m-mm2
1.2临界档距及控制气象的判断12.1导线的机械物理特性
1.导线的抗拉强度：
导线的计算拉断力与导线的计算接面积的比值称为导线的抗拉强度或瞬时破坏应力。
T128000
=339.82MPa
"A376.67
2・最大使用应力：
33982
~K
±-^=135.93MP
2.5
其中K为导线地线的安全系数，在设计中K取值不应小于2.5,避雷线的设计安全系数，宜大于导线的设计安全系数。
3.年平均运行应力上限:
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by=25%b〃=25%x339.82=84.96MPa
1.2.2可能控制气象条件列表
根据比载、控制应力，将有关数据按邑值由小到大列出表格，并按A、B、
6
C.D顺序编号，如表2・3所示表2・3可能的控制气象条件列表
最低气温
最大风速
年平均气温
覆冰
比载
（N/m-mm2）
36.48xl0-3
47.51x103
36.48x103
84.43x103
应力（MPa）
135.93
135.93
84.96
135.93
温度（°C）
-20
■5
+10
•5
g/[a]（l/m）
2.68X104
3.50x104
4.29X104
6.21x10；
排列序号
A
B
C
D
1.2.3临界档距计算
24
花（入询_b加川I）+24a%_“）
（血）2_（Rl）2
^maxILb加和i
【ub=355.6m
I=虚数
◎=142.897心.=虚数llJfD=0
Ilcd=209.91m
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1.2.4控制条件确定
列出临界档距控制条件判别表，如表2・4所示表2-4有效临界档距判别表（in）
A
B
C
I）
1ab=355・6
压。
=虚数
1cd=209.9
D
1
控制
応=虚数
1bd=0
1ad=142.897
0
Il（m）
图2J控制条件的控制范围
综上所述，c、D即年平均气温、覆冰为控制气象。
13绘制应力弧垂曲线绘制
计算各控制气象条件下的应力利用如下公式:
吠躋F-等-切心）
整理得:
弧垂计算公式:
f
1.3.1.求的各气象条件下的应力如表
1.最高气温条件下的应力弧垂如表2-3-1
-73-
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表2-3-1此时对之1=36.48X10-3N/H1・mm2tj=40°C
L（m）
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
o（npa）
45.95
52.31
58.04
62.74
62.48
6L54
60.89
60.43
60.10
59.86
F（m）
0.25
0.87
1.77
2.91
4.56
6.66
9.16
12.07
12.56
9.99
2.最大风条件下应力弧垂如表2-3-2
表2-3-2此时对=g7=47.51X10-3N/m・mm2tj=-5°C
L（m）
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
o（mpa）
157.45
167.91
158.62
159.51
101.34
95.09
90.62
87.48
85.23
83,60
F（m）
0・09
0.38
0.84
1.49
3.66
5.62
&02
10.86
14.11
17.76
3.覆冰条件下应力弧垂如表2-3-3
表2-3-3此时对=g7=47・51X10-3N/H1-mm2tJ=-5°C
L（zn）
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
o（mpa）
109.72
117.41
126.11
134,38
135.93
144.28
142.7
135.93
135,93
135.93
F（in）
0.24
0.89
1・88
3.14
4・85
&99
9.5
12.42
15.72
19.4
4.大气过电压条件下应力如表2-3-4
表2-3-4此时&j=gl=36.48X10-3N/m・mm2tj=15°C
L
50
10
15
20
25
30
35
40
45
50
（m
）
0
0
0
0
0
0
0
0
0
a
78
78
79
80
75
70
67
65
64
63
（m
・1
・8
・7
・5
・5
・9
・8
・7
.3
・2
pa
2
3
2
8
9
7
7
7
4
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）
5.最低气温条件下应力如表2-3-5
表2-3-5此时'—36.48X10・3N/m・mm2tJ=2（TC
L（m）
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
o（mpa）
126.83
124.40
120.70
116.23
11&14
90.4
81.52
75.63
71.68
68.96
6•大气过电压（有风）条件下应力如表2-3-6
表2-3-6此时对=36.76X10-3N/m-mm2tJ=15*C
L（m）
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
o（mpa）
7&14
78・89
79.82
80.73
75.91
71.35
6&28
66.19
64.55
63.49
7.安装条件下应力如表2-3-7
表2-3-7此时&j=gl=36.76X10-3N/m-mm2tj=-10QC
L（m）
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
o（mpa）
112.78
110.93
108.21
105<07
94.32
84.32
44・46
72.90
69.8
67.64
8・内过电压条件下应力如表2-3-8
表2-3-8此时对之1=37.86X10-3N/m・mm2tj=10°C
L（m）
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
o（mpa）
8&02
85.19
85.41
85.63
80.41
7反10
71.51
69.07
67.36
66.14
9•大气过电压（无风）条件下应力如表2-3-9
表2-3-9此时对岂1=36.48X10-3N/H1-mm2tj=15eC
L（n）
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
o（mpa）
7&12
7&83
79.72
80.58
75.59
70.97
67.87
65.77
64.3
63.24
-73-
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10.年平均运行应力条件下应力如表2-3-10
表2-3-10此时&j=gl=36.48X10-3N/m・mm2tJ=10°C
L（m）
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
o（npa）
84.96
84.96
84.96
84.96
84.96
84.96
84.96
84.96
84.96
84.96
13.2绘制安装曲线
线路安装时不同温度和档距下的应力和弧垂如表2-4-1
表2-4-1此时gj=36.76X10-3N/m-mm2
L（m）
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
-20
o
126.84
124.4
120.8
116.4
103.3
90.76
81.94
76.07
72.14
69.42
f
0.091
0・369
0.856
1.58
2.78
4.56
6・87
9.66
12.89
16.54
-15
0
119.81
117.67
114.47
110.68
98.7
87.45
79.64
74.45
70.95
68.52
f
0.906
0.39
0.903
1.66
2.9
4.73
7.06
9.9
13.11
16.74
-10
o
112.79
110.95
10&26
105.15
94.32
84.32
77.47
72.9
69.8
67.64
f
0.102
0.414
0.955
1.748
3.05
4.9
6.26
10.08
13.32
17.98
_5
0
105.79
104.31
102.2
99.82
90.18
81.39
75.41
71.43
6&71
66.8
f
0.109
0.44
1.012
1.84
3.18
5.08
7.46
10.29
13.54
17.18
0
0
9&82
97.77
96.3
94.71
86・27
7&63
73.48
70.02
67.66
65.98
f
0.12
0.47
1.074
1.94
3.33
5.26
7.66
10.49
13.75
17.40
5
0
91.88
91.33
90.6
89.83
82.59
76.05
71.65
68.69
66.64
65.19
f
0.125
0.503
1.14
2.05
3.48
5.44
7.8
10.7
13.96
15.39
10
0
84.98
85.04
85.12
85.20
79.14
73.16
69.92
67.41
65.67
64.42
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f
0.14
0.54
1.215
2.2
3.63
5.6
8・05
10.91
14.17
13.83
15
a
7&15
7&93
79.89
80.83
75.92
71.34
6&28
66.19
64・73
63.68
f
0.147
0.582
1.294
2.27
3.78
5.79
8.24
11.12
14.37
12.8
20
0
71.39
73.02
74.94
76.74
72.91
69.21
66.73
65.02
63.82
62.95
f
0.16
0.63
1.38
2.395
3.94
5.97
8・43
10.31
14.57
12.09
25
0
64・79
67.38
70.29
72.91
70.11
67.21
65.26
63.91
62-95
62.19
f
0.177
0.68
1.47
2.52
4.08
6・14
&6
11.5
14.78
11.47
注：
L（m）,o（mpa）,f（m）,温度（oC）
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1.4地线比载计算
1.4.1相关参数的确定
本架空送电线路设计中，导线选用LGJ-300/70型钢芯铝绞线，査阅避雷线与导线配合表选用避雷线型号JLB4-150,镀锌钢绞线规格表得JLB4-150地线的规格参数如表2-5
表2-5JLB4-150导线规格参数
总截面积A（mm2）
导线外径d
（nun）
计算质量GTa
（kg/km）
计算拉断力Tm
（N）
148.07
15.75
696.3
58720
査阅镀锌铝绞线弹性系数和膨胀系数表（SDJ3-79）得导线的弹性系数和膨胀系
数如表2-6
表2-6GJ-70导线弹性系数和膨胀系数
线膨胀系数a
最终弹性系数E（N/min2）
13x10'
109000
线路穿越第vm气象区，査阅全国典型气象区气象参数表得第viii气象区气象条件：
覆冰厚度b=15mm,覆冰时风速v=15m/s,最大风速v=30in/s,雷电过电压时风速v=10in/s,内过电压时风速v=15ni/So
1.4.2地线比载计算
1.自重比载：
有地线本身自重引起的比载。
gt（0,0）=9.8G0/AX1O'S=46.08XlO'Vm-mm2
2.冰重比载：
由于第I气象区的覆冰厚度为零，故冰重比载为g2（0,0）=27.73/?
（<-/?
-X1（T=19・43N/m-mm2
A
3.覆冰时地线的垂直总比载：
架空线自重比载和冰重比载之和。
gs（0,0）=gi+g2=65.51XlO'^N/m-mm2
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东北电力大学毕业论文
4.地线风压比载：
导线每单位长度、每单位截面积上的风压荷载。
0.6125乙“//2_
g4=•sin20X10-3
A
当v=30m/s时勺=0.85c=l.10=90°
g4（0,30）=38.07X10_JN/m-mm2
当v=15m/s时a,=1.0
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