畢業設計(論文)課 題 名 稱 三甲-大沖110kV輸電線路新建工程初步設計 學 生 姓 名 陳云 學 號 1241201031 系、年級專業 電氣工程系、12級電氣工程及其自動化（輸電線路方向） 指 導 教 師 鄒長春 職 稱 助 教 2016年 5月 20日目錄內容提要.summary.1設計的原始資料.1.1設計情況.1.2設計范疇.1.3第V氣象區的資料.1.4導地線型號資料.2導地線比載的計算.2.1導線部分.2.1.1導線比載的計算.2.1.2 計算臨界檔距，判斷控制氣象.2.1.3導線安裝曲線的繪制.2.2地線部分.2.2.1地線比載的計算.2.2.2計算臨界檔距.2.2.3地線的安裝曲線數據.3 架空線的金具部分.3.1導線和地線金具選型和組裝.3.1.1絕緣子串長度.3.1.2絕緣子串聯數.4排塔定位.4.1桿塔的路徑走向及桿塔設置 .4.2導線對地的交叉跨越距離.4.3弧垂曲線模版.4.4桿塔定位.4.4.1計算桿塔的定位高度.4.4.2用弧垂曲線模版排塔定位.4.3排塔后校驗.4.3.1 k值檢驗. 5 架空線的防振措施與防雷措施.5.1導線與地線的防振措施.5.1.1防振錘安裝距離的的計算.5.2絕緣配合.5.2.1污穢區的劃分.5.2.2絕緣配合.6桿塔的荷載計算.6.1各種情況的比載.6.2桿塔的各種載荷計算.6.2.1運行情況一（大風工況）.6.2.2運行情況二（覆冰工況）.6.2.3斷導線線情況一、二.6.2.4斷地線情況.6.2.5安裝情況一.6.2.6安裝情況二.6.3間隙圓的校驗.7 桿塔基礎的設計.8.總結.參考文獻.附錄一：導線應力弧垂曲線圖附錄二：導線的安裝曲線圖附錄三：地線應力弧垂曲線圖附錄四：地線的安裝曲線圖附錄五：平斷面圖附錄六：絕緣子串圖附錄七：桿塔一覽圖內容提要此次110kV輸電線路新建工程初步設計，工程線路是從三甲至大沖段，此次新建工程設計大部分是根據指導老師所給的資料（例如導地線型號、平斷面圖、氣象條件、污染區等）和已有線路的資料進行計算和設計。按照指導老師的要求來計如算出導線以及地線的應力和弧垂，并且將計算出來的結果統計到表格內，而且還要繪制應力弧垂曲線和安裝曲線；按照規格計算出絕緣子串及金具的數量，選取絕緣子串及金具的型號；防振防雷接地的設計，且繪制弧垂曲線模板，進行排桿定位要按要求利用弧垂曲線模板；按要求選取一個耐張段，對新建線路的設計條件進行校驗與檢查，保證設計條件在規定的范圍中；最后確定桿塔結構型式。 Summary The 110 kv transmission line construction project preliminary design, project line from the top to use a section, the new engineering design is mostly based on the information given mentor (such as ground type, flat profile, and meteorological conditions, the pollution area, etc.) and existing lines of data calculation and design. In accordance with the requirements of the teacher to gauge such as calculate wire and ground wire stress and sag, and the calculated results statistics to form, but also to draw stress sag curve and installation; According to the specifications and calculate the insulator string and the number of hardware, selection of insulator string and hardware model; Antivibration lightningproof grounding design and sag curve drawing template, a row of pole location and according to required to exploit the sag curve template; Select a segment of tension, according to the requirement of the design conditions of a new line to check and review, ensure that the design conditions within the prescribed scope; The finalized tower structure.1設計的原始資料1.1設計情況 現在為了完善電力公司對電網的設計規劃，方便人民群眾的用電，將在三甲至大沖段新建一條110kV架空輸電線路，導線采用LGJ 185-30、地線采用GJ-35。1.2設計范疇此新建工程為110kV架空輸電線路工程，設計范圍是三甲至大沖段，由導師所給資料和已有的線路資料可以知到設計要求，并以此來進行新建線路設計計算，并且考慮到地理地貌和天文氣象，以對該線路路段做出最終的初步設計計算。1.3第V氣象區的資料由架空輸電線路設計第45頁查得第V氣象區的資料如表1.1表1.1 第V氣象區資料表氣象條件最大風速最低氣溫年平均氣溫最大覆冰最高氣溫內過電壓外過無風外過有風安裝有風事故氣象溫度（）+10-10+15-5+40+15+15+15-5-5風速(m/s)3000100+15010100冰厚（）000100000001.4導地線型號資料 1.4.1由架空輸電線路設計第245頁查得所選的導線(LGJ185/45)相關數據如下。表1.4.1導線LGJ-185/30參數表截面積A(mm2)導線直徑d(mm)彈性系數E(MPa)溫度膨脹系數(1/C)計算拉斷力(N)單位長度質量(Kg/km)210.9318.887600018.910-664320732.6 1.4.2 由架空輸電線路設計第245頁查得所選的地線(GJ-35)的有關數據如下。表1.4.2 地線GJ-35參數表截面積A(mm2)導線直徑d(mm)彈性系數E(MPa)溫度膨脹系數(1/C)計算拉斷力(N)單位長度質量(Kg/km)37.27.818140011.510-6454723182導地線比載的計算2.1導線部分2.1.1導線比載的計算 (1)自重比載（0,0）=(qg/A）10-3=34.0610-3（MPa/m） (2)冰重比載(10,0)=27.728b(d+b)/A10-3=37.9610-3（MPa/m） （3）垂直總比載(10,0)=（0,0）+(10,0)=72.0210-3（MPa/m） （4）無冰風壓比載設=90，因導線外徑d=18.88mm17mm,則風載體型系數=1.1,110kv線路，風荷載調整系數=1.0，基本風壓Wv=v2/1.6。所以：安裝風速v=10m/s時,W=62.5Pa，查表得f=1.0。所以：（0,10）=fdW10/Asin210-3=6.1510-3（MPa/m）內過電壓風速為v=15m/s，w=140.625,查表得f=0.75；所以：（0,15）=fdW15/Asin210-3=10.3810-3（MPa/m）當風速為最大風速v=30m/s時，基本風壓為w25=v2/1.6=562.5Pa計算強度時，查表得f=0.75，所以：（0,30）=fdw25/Asin210-3=41.5410-3（MPa/m）計算風偏時，查表得f=0.61，所以：（0,30）=fdw25/Asin210-3=33.7810-3（MPa/m） (5)無冰綜合比載無冰有風時的綜合比載是架空線自重比載和無冰風壓比載的矢量和，即安裝有風時（0,10）=35.6110-3（MPa/m）內過電壓時（0,15）=36.7710-3（MPa/m）最大風速，計算強度時（0，30）=53.7210-3（MPa/m）最大風速，計算風偏時（0,30）=47.9710-3（MPa/m） (6)覆冰風壓比載風速V=10m/s，架空線覆冰時，架空線外徑由d變為（d+2b），風荷載調整系數=1.0，基本風壓Wv=v2/1.6，規程規定，無論線徑大小，覆冰時的風載體型系數一律取為=1.2；計算強度時f=1.0，所以（10,10）=fdW10/Asin210-3=13.8210-3（MPa/m）計算風偏時f=1.0，所以（10,10）=fdW15/Asin210-3=13.8210-3（MPa/m） (7)覆冰綜合比載覆冰綜合比載是架空線的垂直總比載和覆冰比載的矢量和。計算強度時（10,10）=73.3310-3（MPa/m）計算風偏時（10,10）=73.3310-3（MPa/m）各氣象條件下導線比載的計算值，匯總如下表2.1所示 表2.1.1 比載匯總表項目自重覆冰無風無冰綜合無冰綜合無冰綜合用于強度無冰綜合用于風偏覆冰綜合用于強度覆冰綜合用于風偏數據34.0672.0235.6136.7753.7247.9773.3373.332.1.2 計算臨界檔距，判斷控制氣象(1) 可能成為控制條件的是最低氣溫、最大風速、覆冰風速、覆冰有風和年均氣溫，整理該典型氣象區四種可能控制條件的有關氣象參數，如下表2.1.2所示。表2.12可能控制氣象條件有關參數參數氣象最低氣溫最大風速最厚覆冰年均氣溫氣溫（）-1010-515風速(m/s)030100覆冰(mm)00100(2)計算有關比載和比值/，計算結果列于下表2.1.3表2.1.3 /計算結果及其排序表氣象條最大風速最厚覆冰最低氣溫年均氣溫（MPa/m）53.7210-373.3310-334.0610-334.0610-3(MPa)115.88115.88115.8872.42/（1/m）0.46410-30.63310-30.29410-30.47010-3氣溫t（）10-5-1015/從小至大編號bdac （3）按等高懸點考慮，計算有效臨界檔距公式為 若兩種控制條件下的架空線需用應力相等，即i=j=利用上式計算得到得各臨界檔距為= 265.687 =虛數=84.980=虛數=虛數 =160.860得到有效臨界檔距判別表如下表2.1.4所示表2.1.4 有效臨界檔距判別表氣象條件a最低氣溫b最大風速c年均氣溫d最厚覆冰臨界檔距（m）Lab=265.687Lac=虛數Lad=84.980Lbc=虛數Lbd=虛數Lcd=160.860-判斷有效臨界檔距，確定控制氣象條件。因為在某條件欄中，存在臨界檔距為虛數或者0的情況，則該欄的條件不起控制作用，應當舍去。容易看出為有效臨界檔距，當l年均氣溫為控制條件，當實際檔距l，最厚覆冰為控制條件。表2.1.5各氣象條件下導線的應力和弧垂氣象檔距（m）最高氣溫最低氣溫年均氣溫事故外過有風外過無風內過電壓（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）5040.390.26107.380.1072.420.15100.30.1172.470.1572.420.1572.690.1610046.500.92104.680.4172.420.5997.970.4372.610.6072.420.5973.370.63160.86052.662.0999.761.1172.421.5293.821.1772.811.5472.421.5274.341.6020052.943.2290.341.8971.022.5085.342.0068.642.5270.012.5070.702.6025053.185.0079.833.3363.984.1676.183.5064.644.1863.984.1667.184.2830053.347.1872.265.3061.236.2669.745.5061.966.2861.236.2664.806.3935053.459.7667.247.7659.398.7865.488.0060.178.8159.398.7863.188.9140053.5212.7363.9410.6558.1411.7262.6710.8758.9411.7458.1411.7262.0711.8545053.5816.0961.7013.9757.2615.0660.7414.2058.0815.0857.2615.0661.2815.1950053.6219.8560.1217.7056.6218.8059.3717.9357.4518.8356.6218.8060.6918.9355053.6524.0058.9721.8456.1422.9458.3722.0656.9822.9756.1422.9460.2723.0760053.6828.5558.1126.3755.7727.4857.6326.6056.6227.5155.7727.4859.9227.6165053.7033.5057.4631.3155.4932.4257.0531.5356.3432.4455.4932.4259.6632.5570053.7238.8456.9436.6455.2637.7556.5936.8656.1137.7855.2637.7559.4537.89氣象檔距（m）安裝覆冰無風覆冰有風強度覆冰有風風偏最大風強度最大風風偏（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）50100.340.11103.250.22103.380.22103.380.2281.310.2180.650.1910098.090.44108.180.83108.360.84108.360.8485.190.7983.140.72160.86094.111.19115.102.02115.852.05115.852.0590.411.9286.611.8020085.782.02114.923.13115.883.16115.883.1689.383.0184.472.8425076.813.52114.684.91115.884.94115.884.9488.314.7582.314.5630070.505.52114.507.08115.887.12115.887.1287.546.9080.766.6835066.298.00114.379.64115.889.69115.889.6986.989.4679.879.2240063.5010.90114.2712.60115.8812.66115.8812.6686.5612.4278.8712.1645061.5914.22114.1915.97115.8816.02115.8816.0286.2615.7678.2915.5150060.2317.96114.1319.72115.8819.78115.8819.7886.0319.5177.8619.2555059.2422.10114.0823.87115.8823.93115.8823.9385.8423.6677.5223.4060058.5026.63114.0428.42115.8828.48115.8828.4885.7128.2177.2627.9465057.9231.56114.0133.36115.8833.42115.8833.4285.5933.1577.0632.8870057.4636.89113.9838.70115.8838.76115.8838.7685.5038.4876.8938.21表2.6氣象條件比載表參數條件最 高 氣 溫最低 氣溫年均 氣溫事故外過 有風外過無風內過電壓 安裝 覆冰 無風 覆冰 有風（強度）覆冰有風（風偏）最大風（強度）最大風（風偏）溫度（C）40-1015-5151515-5-5-5-51010覆冰厚度 （mm）0000000010101000風速（m/s）000101001510010103030比載（N/m-mm2） 34. 0634. 0634. 0634.0635. 6134.0636.7735.6172.0273.3373.3353.7247.97（5）以各檔距范圍的控制條件為已知條件，有關數據如下表2.7所示。表2.7 已知條件及參數已知條件年均氣溫最厚覆冰參數控制區間0160.860160.860tm（）15-5bm（mm）010Vm（m/s）01034.0673.33m（MPa）72.42115.88利用狀態方程式，求的各待求條件下的應力和弧垂，如表2.7所示。出現最大弧垂的條件是 最高氣溫.最大弧垂的判定多使用的是教材上所提及的兩種方法，但是由于條件的輸入和參數的選取是非常繁瑣的，在繪制應力弧垂曲線的情況下這并不是一個很好的方法，所以我采用的是直接看圖表的方法，我認為這是比較直觀和具有說服力的也是一種比較方便的方法。但是最大弧垂的算法還是按照教材上的，先是代入數據，按照公式可以求出一元三次方程的系數值，然后再根據系數值去帶入一元三次方程去求得所需要的應力，應力求出后弧垂便很好求了，也是一個公式求得的。 最大弧垂出現在最高氣溫情況下，fmax=38.84 (m)（6）導線應力弧垂曲線的繪制導線應力弧垂曲線將檔距為橫軸，應力和弧垂為縱軸，以表2.5為依據繪制。應力弧垂圖見附表。2.1.3導線安裝曲線的繪制 運行中的架空線在任何氣象條件下的應力都不能超過許用應力，還要保證對地面、水面和被跨越物的安全距離，架線時應當根據不同的氣象控制不同的弧垂。這就需要先將各種施工氣溫（無冰無風）下的弧垂繪制成相應的曲線，以備施工時查用。一般從最高施工氣溫至最低施工氣溫每隔5（10）繪制一條弧垂曲線，為了使用方便，提高繪圖精度，對不同的檔距，可用其應力均繪制成百米檔距弧垂。即觀測檔距的弧垂可由下式進行換算導線在各個檔距和相應控制條件下的安裝應力和弧垂數據見附表，從最高施工氣溫到最低施工氣溫每隔10繪制一條弧垂曲線，共繪制6條曲線。表2.8各種施工氣溫下的應力和百米檔距弧垂檔距（m）50100150200250300350溫度（）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）403020100-1040.3952.4665.6279.3193.27107.381.050.810.650.540.460.4046.5055.7166.5378.5591.36104.680.920.760.640.540.470.4152.6659.5567.7877.3688.0999.760.810.710.630.550.480.4352.9458.2364.5371.9880.6090.340.800.730.660.590.530.5353.1257.0161.4766.6972.7879.830.800.750.690.640.580.5953.3456.1959.4463.1467.3872.250.800.760.720.670.630.6353.4555.6458.0760.7963.8367.240.800.770.730.700.670.67檔距（m）400450500550600686.74700溫度（）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）403020100-1053.5255.2557.1359.1961.4563.940.800.770.750.720.690.6953.5854.9756.4758.0859.8261.700.790.770.750.730.710.7153.6254.7755.9957.2858.6560.120.790.780.760.740.730.7253.6554.6155.6256.6857.7958.970.790.780.770.750.740.7253.6854.4955.3456.2257.1558.120.790.780.770.760.740.7353.7054.4055.1255.8756.6557.460.790.780.770.760.750.7453.7254.3254.9455.5856.2556.940.790.780.780.770.770.752.2地線部分地線GJ-35， 參數如表2.21所示：表2.2.1地線參數表A (mm2)d(mm)q(kg/km) (1/)E(kg/mm2)TP(N)37.207.831811.510-6181400454722.2.1地線比載的計算（1）自重比載（0,0）=(qg/A）10-3=83.8310-3（MPa/m）（2）冰重比載(10,0)=27.728b(d+b)/A10-3=132.6710-3（MPa/m）（3）垂直總比載(10,0)=（0,0）+(10,0)=216.5010-3（MPa/m）（4）無冰風壓比載設=90，因導線外徑d=7.8mm17mm,則風載體型系數=1.2,110kV線路，風荷載調整系數=1.0，基本風壓Wv=v2/1.6。所以：安裝風速v=10m/s時,w=62.5Pa，查表得f=1.0。所以：（0,10）=fdW10/Asin210-3=15.7310-3（MPa/m）內過電壓風速為v=15m/s，w=140.625,查表得f=0.75；所以：（0,15）=fdW15/Asin210-3=26.5410-3（MPa/m）當風速為最大風速v=30m/s時，基本風壓為w=v2/1.6=562.5Pa計算強度時，查表得f=0.75，所以：（0,30）=fdw/Asin210-3=106.1510-3（MPa/m）計算風偏時，查表得f=0.61，所以：（0,30）=fdw/Asin210-3=86.3310-3（MPa/m）（5）無冰綜合比載無冰有風時的綜合比載是架空線自重比載和無冰風壓比載的矢量和，即安裝有風時（0,10）=85.2910-3（MPa/m）內過電壓時（0,15）=87.9310-3（MPa/m）最大風速，計算強度時（0，30）=135.2610-3（MPa/m）最大風速，計算風偏時（0,30）=120.3310-3（MPa/m） （6）覆冰風壓比載風速V=10m/s，架空線覆冰時，架空線外徑由d變為（d+2b），風荷載調整系數=1.0，基本風壓Wv=v2/1.6，規程規定，無論線徑大小，覆冰時的風載體型系數一律取為=1.2；計算強度時f=1.0，所以（10,10）=fdW10/Asin210-3=56.0510-3（MPa/m）計算風偏時f=1.0，所以（10,10）=fdW15/Asin210-3=56.0510-3（MPa/m） （7）覆冰綜合比載覆冰綜合比載是架空線的垂直總比載和覆冰比載的矢量和。計算強度時（10,10）=223.6410-3（MPa/m）計算風偏時（10,10）=223.6410-3（MPa/m）比載匯總表2.10項目自重覆冰 無風無冰 綜合無冰綜合無冰綜合用于強度無冰綜合用于風偏覆冰綜合用于強度覆冰綜合用于風偏數據83.83216.5085.2987.93135.26120.33223.64223.642.2.2計算臨界檔距（1)可能出現最大應力的控制氣象條件有：最低氣溫、年平均氣溫、最大覆冰、最大風速，它們對應的比載與應力的比值計算如下。表2.10比載溫度匯總表條件 氣 象最低溫度最大風速最厚覆冰年均氣溫（MPa/m）83.83135.26223.6483.83【】（MPa）290.31290.31290.31290.31/【】（1/m）0.2890.4660.7700.289氣溫t（）-10+10-5+15/【】由小到大編號acdb2）按照等高懸點考慮計算有效臨界檔距公式為 若按照兩種控制條件下架空線許用用力相等，即 則 利用上式計算各臨界檔距 =11.5 E=181400= 虛數 =203.19=52.01=虛數=虛數=虛數（3） 利用上式得到的有效臨界檔距判別表如下表2.11 有效臨界檔距判別氣象條件a最低溫度b年均氣溫c最大風速d最厚覆冰臨界檔距（m）Lab=虛數Lac=203.19Lad=52.01Lbc=虛數Lbd=虛數Lcd=虛數從上圖可以看出覆冰有風為控制條件，沒有臨界檔距。表2.12溫度比載匯總表參數條件最 高 氣 溫最 低 氣 溫年 均 氣 溫事故外 過 有 風外過無風內過電壓安裝覆冰無風覆冰有風（強度）覆冰有風（風偏）最大風（強度）最大風（風偏）t()40-1015-5151515-5-5-5-51010b(mm)0000000010101000 v(m/s)000101001510010103030（*10-3）83.8383.8383.8383.8385.2983.8387.9385.29216.50223.64223.64135.26120.33利用狀態方程式，求的各待求條件下的應力和弧垂，如表2.13所示。出現最大弧垂的條件是外過無風，利用狀態方程式分別求得兩種條件下的應力，再利用弧垂公式計算弧垂，加以比較，得到最大弧垂 fmax=43.36m 表2.13 GJ-50型地線應力弧垂計算表氣象條件檔距年均氣溫最低氣溫最高氣溫事故安裝外過有風外過無風（MPa）（m）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（m）50257.72-293.44-286.29286.31-257.720.10100246.45-281.51-274.47274.57-246.450.43150228.86-262.48-255.69255.94-228.861.03200207.16-238.03-231.72232.23-207.162.02250184.84-211.22-205.72206.59-184.843.54300165.54-186.16-181.79183.05-165.545.70350150.98-166.10-162.87164.45-150.988.50400140.72-151.65-149.32151.09-140.7211.91450133.58-141.62-139.93141.79-133.5815.89500128.53-134.63-133.35135.26-128.5320.38550124.87-129.63-128.64130.57-124.8725.39600122.13-125.95-125.16127.10-122.1330.89650120.05-123.18-122.53124.48-120.0536.88700118.41-121.03-120.50122.44-118.4143.36氣象條件檔距覆冰無風內過電壓覆冰有風（強度）覆冰有風（風偏）最大風（強度）最大風（風偏）（MPa）（m）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa（MPa）50-290.31-266.11-100-290.31-258.63-150-290.31-247.72-200-290.31-235.41-250-290.31-222.53-300-290.31-213.75-350-290.31-205.92-400-290.31-199.95-450-290.31-195.42-500-290.31-191.97-550-290.31-189.31-600-290.31-187.23-650-290.31-185.57-700-290.31-184.24-2.2.3地線的安裝曲線數據繪制安裝曲線時以檔距為橫坐標，弧垂和應力為縱坐標，運用程序（同應力弧垂曲線程序）從最高施工氣溫至最低施工氣溫