1、500KV吉長送電線路工程第一耐張段總任務書設計摘要第一章 架空線力學計算及排塔定位第一節 導線的力學計算 4-16第二節 地線的力學計算 16-28第三節 排塔定位 29-42第二章 架空線金具設計第一節 確定防震措施，繪制防震錘安裝圖 43-45第二節 選擇線路金具，繪制絕緣子串組裝圖 45-47第三章 電氣設計48-54第四章 桿塔結構設計第一節 桿塔荷載計算 54-63 第二節 斷線張力荷載計算 63第三節 安裝荷載計算 63-66第四節 荷載組合 66-67第五節 sap2000內力分析及內力驗算 67-70第五章 基礎設計71-77SAP2000內力分析結果設計總結讀書筆記英文翻譯

2、附錄附錄一 導線應力弧垂曲線附錄二 地線應力弧垂曲線附錄三 導線安裝曲線附錄四 地線安裝曲線附錄五桿塔風荷載計算分段圖參考文獻1、架空送電線路技術規程SDJ3-792、架空電力線路設計王力中編3、桿塔結構及基礎劉樹堂編4、高壓架空送電線路設計手冊（第二版）東北電力學院編5、線路電器技術陳化鋼編6、建筑結構荷載規范GB50009-20017、高壓架空送電線路技術機械計算周振山編8、建筑結構制圖標準GB/T50105-20019、架空送電線路施工孫傳坤編10、送電線路金具設計程應鏜編11、線路運行與檢修1000問山西省電力公晉城送電分公司編第一章 架空線力學計算及排塔定位第一節 導線的力學計算一、

3、設計資料查詢，選擇導線型號1、耐張段總長6000m，高差350m，經過第七氣象區。2、根據架空送電線路設計第8頁，500kv送電線路可不驗算電暈的導線最小外徑為、，本設計采用四分裂導線，選擇導線型號為LGJ240/30。 由架空送電線路設計第245頁查得所選的導線(LGJ240/30)相關數據如下：導線面積，導線直徑，計算拉斷力,單位長度質量，由第47頁查得LGJ240/30導線的最終彈性系數，線膨脹系數。3、由架空送電線路設計第45頁查得第七氣象區的資料如表1-1：表1-1 第七氣象區資料表氣象類型最大風速最低氣溫年平均氣溫最大覆冰溫度（）-5 -40 -5 -5風速(m/s)30 0 0

4、10最高氣溫內過電壓外過電壓安 裝 事 故 40-5 15 -15 -20 0 15 10 10 10覆冰厚度為b=10mm。二、計算導線比載1、導線的最大使用應力及平均應力上限計算導線的破壞應力。取導線的設計安全系數為k=2.5，則導線的最大使用應力為:。取平均應力上限安全系數k=4，則導線的平均應力上限為：。2、導線的比載計算（1）自重比載（2）冰重比載（3）垂直總比載（4）風壓比載，其中F為風速不均勻系數，c為風載體型系數。當v=30m/s時，F=0.61，c=1.1，則當v=15m/s時，F=0.75，c=1.1，則當v=10m/s時，F=1.0，c=1.1，則（5）覆冰時的風壓比載覆

5、冰時的風速為vb=10m/s，F=1.0，c=1.2，則（6）有冰無風時的綜合比載（6）有冰有風時的綜合比載三、計算臨界檔距，判斷控制氣象1、計算臨界檔距可能出現最大應力的氣象條件有：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：a 最低氣溫：;b 年平均氣溫：;c 最大覆冰：;d 最大風速：。2、判斷控制氣象把最低氣溫（a）、年平均氣溫（b）、最大覆冰（c）和最大風速（d）按比載與應力的比值從小到大排列，制成表1-2，并將以上六個檔距填入下表：表1-2 導線的臨界檔距判別表 adb clad= lbd lbd=325 lab=145.69 Lcd=0 lab因

6、a欄中無零值和虛數值，故選取a欄中最小的一個臨界檔距值lab=145.69，故lab是第一個有效臨界檔距。緊接著對第一個臨界檔距lab的第二個下標b代表的b欄進行判別，由于b欄只有一個臨界檔距lbd，且lbd=3250,故lbd是第二個有效臨界檔距。緊接著對第二個代表檔距的第二個下標d對應d欄進行判別，由于d欄中有一個零值，故淘汰此欄。因此，有兩個代表檔距，它們是lab=145.96 和lbd=325。當實際檔距l lab時，控制氣象為a-最低氣溫；當實際檔距labl lbd=325時，控制氣象為c-最大覆冰，如表1-3所示：表1-3 導線的檔距與控制氣象關系表最低氣溫 年平均氣溫 最大覆冰3

7、25m三、繪制導線的應力弧垂曲線1、各氣象類型對應的比載及溫度如表1-4所示；表1-4 氣象類型與及其對應的比載溫度表氣象類型風速（m/s） 溫度（C）覆冰厚度（mm）比載（N/m-mm2） 最高氣溫 0 40 0g1 最低氣溫0 -40 0 g1 年平均氣溫 0 -5 0 g1 最大覆冰 10 -5 10 g7 最大風速 30 -5 0 g6（0，30） 內過電壓 15 -5 0 g6（0，15） 外過電壓 10 15 0 g6（0，10） 安 裝 10 -15 0 g6（0，10） 事 故 0 -20 0 g12、以控制氣象為第一狀態，待求狀態為第二狀態，將第一狀態與第二狀態所對應的數據分

8、別代入狀態方程式： （1-1）其中令,則式（1-1）可簡化為。以年平均氣溫為第一狀態，最大覆冰為第二狀態為例，運用迭代法編得C程序如下：main()floatl,g1=0.03275,f,g2=0.06544,A,B,t1=-5,t2=-5,c=68.51,x,x1,x0,dx;scanf(%f,&l);A=c-(73000*g1*g1*l*l)/(24*c*c)-73000*0.0000196*(t2-t1);B=73000*g2*g2*l*l/24;printf(%f,%f,A,B);x0=1.0; do dx=(x0*x0*x0-A*x0*x0-B)/(3*x0*x0-2*A*x0);

9、x1=x0; x0=x0-dx; while(x0!=x1);printf(nc=%fn,x0); f=(g2*l*l)/(8*x0); printf(f=%f,f);每隔50m，利用以上程序，分別求得表1-4中九中氣象類型下的應力和弧垂，見表1-5：表1-5地線的應力弧垂曲線數據表比載單位：N/m-mm2 溫度單位：C 應力單位：N/mm2 弧垂單位m控制氣象 檔距最高氣溫最低氣溫最大覆冰年平均氣溫g1t=40g1t=-40G7t=-5g1t=-5ffff最低氣溫年平均氣溫最大覆冰50100150 200250300325350400450500550600650控制氣象 檔距最大風速內過電

10、壓外過電壓安裝g6(0,30)t=-5g6(0,15)t=-5g6(0,10)t=15g6(0,10)t=-15 f f ff最低氣溫年平均氣溫最大覆冰50100150 200250300325350400450500550600650控制氣象 檔距事故g1t=-20 f最低氣溫年平均氣溫最大覆冰50100150 2002503003253504004505005506006503、繪制導線的應力弧垂曲線圖,如圖1。四、繪制導線的安裝曲線1、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沒隔10繪制一條弧垂和應力曲線，程序計算數據如

11、下表1-6：表1-6 導線的安裝曲線數據表比載單位：N/m-mm2 溫度單位：C 應力單位：N/mm2 弧垂單位：m控制氣象溫度40C30C20C10C檔距ffff最低氣溫年平均氣溫最大覆冰50100150 200250300325350400450500550600控制氣象溫度0C-10C-20C-30C檔距ffff最低氣溫年平均氣溫最大覆冰50100150 200250300325350400450500550600控制氣象溫度40C檔距f最低氣溫年平均氣溫最大覆冰50100150 2002503003253504004505005506002、繪制導線的安裝曲線，如圖2。第二節 地線的力

12、學計算一、設計資料，選擇地線型號1、根據架空輸電線路設計第9頁表1-5規定，500KV線路的地線采用鍍鋅鋼絞線時標稱截面不應小于70mm2。根據此規定選擇結構形式、直徑11mm、抗拉強度1270MPa、A級鋅層的鋼絞線，標記為,所選擇的地線直徑d=，A=2，G0=/hm=/km，P=1270N/mm2。2、由于地線只有鋼線構成，由架空輸電線路設計第46頁查得鋼線的彈性系數E=200900N/mm2,線膨脹系數二、計算地線比載1、地線的最大使用應力及平均應力上限計算： 由于地線采用鋼絞線，易腐蝕，其設計安全系數按規定應比導線的設計安全系數大，取地線最大使用應力的設計安全系數為3.02.5,年平均

13、運行應力的設計安全系數為5.04.0，即。地線的最大使用應力為:；地線的平均運行應力上限為：。2、地線的比載計算（1）自重比載（2）冰重比載（3）垂直總比載（4）風壓比載，其中F為風速不均勻系數，c為風載體型系數。當v=30m/s時，F=0.61，c=1.2（線徑17mm時，c取1.2），則當v=15m/s時，F=0.75，則當v=10m/s時，F=1.0，則（5）覆冰時的風壓比載覆冰時的風速為vb=10m/s，F=1.0，c=1.2，則（6）有冰無風時的綜合比載（6）有冰有風時的綜合比載三、計算臨界檔距，判斷控制氣象1、計算臨界檔距可能出現最大應力的氣象條件有：最低氣溫、年平均氣溫、最大覆冰

14、、最大風速，它們對應的比載與應力的比值計算如下：a 最低氣溫：;b 年平均氣溫：;c 最大覆冰：;d 最大風速：。2、判斷控制氣象把最低氣溫（a）、年平均氣溫（b）、最大覆冰（c）和最大風速（d）按比載與應力的比值從小到大排列，制成表1-7，并將以上六個檔距填入下表：表1-7 地線的臨界檔距判別表 a d b clad 虛數lbd= lab=虛數 Lcd=0 lab因a欄中有一虛數值，故淘汰a欄中的所有臨界檔距，直接對d欄進行判別；由于d欄中有一虛數值和一個零值，故淘汰d欄中的所有臨界檔距，直接對b欄進行判別；b欄中無零值和虛數值，且b欄中只有一個臨界檔距值lbd=642.15，故lbd=64

15、2.15是唯一的有效臨界檔距。當實際檔距l lbd=時，控制氣象為c-最大覆冰，如表1-8所示：表1-8 地線的檔距與控制氣象關系表 年平均氣溫 最大覆冰三、繪制導線的應力弧垂曲線 1、各氣象類型對應的比載及溫度如表1-4所示；表1-4 氣象類型與及其對應的比載溫度表氣象類型風速（m/s） 溫度（C）覆冰厚度（mm）比載（N/m-mm2） 最高氣溫 0 40 0 g1 最低氣溫 0 -40 0 g1 年平均氣溫 0 -5 0 g1 最大覆冰 10 -5 10 g7 最大風速 30 -5 0 g6（0，30） 內過電壓 15 -5 0 g6（0，15） 外過電壓 10 15 0 g6（0，10）

16、 安 裝 10 -15 0 g6（0，10） 事 故 0 -20 0 g1 2、以控制氣象為第一狀態，待求狀態為第二狀態，將第一狀態與第二狀態所對應的數據分別代入狀態方程式： （1-1）其中令,則式（1-1）可簡化為。以年平均氣溫為第一狀態，最大覆冰為第二狀態為例，運用迭代法編得C程序如下：main()floatl,g1=0.08158,f,g2=0.16525,A,B,t1=-5,t2=-5,c=254,x,x1,x0,dx;scanf(%f,&l);*(t2-t1);B=200900*g2*g2*l*l/24;printf(%f,%f,A,B);x0=1.0; do dx=(x0*x0*x

17、0-A*x0*x0-B)/(3*x0*x0-2*A*x0); x1=x0; x0=x0-dx; while(x0!=x1);printf(nc=%fn,x0); f=(g2*l*l)/(8*x0); printf(f=%f,f);每隔50m，利用以上程序，分別求得表1-4中九中氣象類型下的應力和弧見表1-9：表1-9地線的應力弧垂曲線數據表比載單位：N/m-mm2 溫度單位：C 應力單位：N/mm2 弧垂單位m控制氣象 檔距最高氣溫最低氣溫最大覆冰年平均氣溫g1=t=40g1=t=-40g7=t=-5g1=t=-5ffff年平均氣溫最大覆冰50254100254150 254200254250

18、254300254350254400254450254500254550254600254650700750800850900控制氣象 檔距最大風速內過電壓外過電壓安裝g6(0,30)=t=-5g6(0,15)=t=-5g6(0,10)=t=15g6(0,10)=t=-15 f f ff年平均氣溫最大覆冰50100150 200250300350400450500550600650700750800850900控制氣象 檔距事故g1=t=-20 f年平均氣溫最大覆冰50100150 2002503003504004505005506006507007508008509003、繪制地線的應力弧垂

19、曲線圖，如圖3。四、繪制導線的安裝曲線1、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沒隔10繪制一條弧垂和應力曲線，程序計算數據如下表1-6：表1-10 地線的安裝曲線數據表比載單位：N/m-mm2 溫度單位：C 應力單位：N/mm2 弧垂單位：m控制氣象溫度40C30C20C10C檔距ffff年平均氣溫50100150 200250300350400450500550600控制氣象溫度0C-10C-20C-30C檔距ffff年平均氣溫50100150 200250300350400450500550600控制氣象溫度40C檔距

20、f最低氣溫年平均氣溫最大覆冰50100150 2002503003504004505005506002、繪制地線的安裝曲線，如圖4。第三節 排塔定位一、選擇塔型、經濟呼稱高及絕緣子，計算桿塔的定位高度1、500KV輸電線路直線塔選擇酒杯型塔5B-ZBC4，經濟呼稱高取33m，耐張塔也選擇酒杯型塔5B-ZBC4，呼稱高取27m； 2、線路通過人口稀少的非居民區，有輸電桿塔結構及其基礎設計書第12頁表2-1中查得導線對地安全距離d=11m； 3、施工裕度取=； 4、本線路采用雙聯絕緣子串，由于本線路電壓等級為500KV，塔高全高為39m40m，故選擇XP-16型絕緣子。根據輸電桿塔結構及其基礎設計

21、書第13頁表2-5規定，懸垂絕緣子串按操作過電壓與雷電過電壓，直線塔每單聯絕緣子片數取25片，則每組片數為50片；耐張塔按規定比直線塔每聯多2片，故耐張塔每聯取27片，每組54片。 由電力工程高壓送電線路設計手冊表11-3-4中查得XP-16型絕緣子的單個高度為155mm，質量為。則懸垂絕緣子串總長為，耐張絕緣子串的絕緣子串總長為。 5、對直線型桿塔，桿塔的定位高度計算如下： 對耐張型塔，桿塔的定位高度計算如下：直線塔與耐張塔定位高度示意圖如圖5所示： 圖5 直線塔和耐張塔定位高度示意圖二、排塔定位1、估算耐張段的代表檔距，繪制模板曲線，由fmax在導線的應力弧垂曲線上查得對應的最上方的一條曲

22、線為最高溫度下的弧垂曲線，且其對應的最高溫度下的檔距為，由于是丘陵地區，估算代表檔距的計算如下：由估算代表檔距在導線的應力弧垂曲線上查得最高氣溫對應下的應力，則弧垂模板系數K值計算如下：則弧垂曲線方程為，按橫向比例為1/5000、縱向比例為1/500繪制模板曲線。 2、排塔定位 a、先排第一基耐張塔，呼稱高為27m，桿塔定位高度為15m，如圖1-6所示，以圖示3條曲線為模板，同時移動三條曲線使上兩條曲線與耐張塔的A、B兩點分別相交，并且使中間的那條曲線與地面相切，則最底部的一條曲線與地面的交點C就是第一基直線塔的位置。 b、同時復制三條曲線，使上兩條曲線與第一基直線塔的D、E兩點分別相交，并且

23、使中間的那條曲線與地面相切，由幾何尺寸可得，第三條曲線必經過C點，后面的直線塔也按這樣的步驟進行。 c、當排到最后一基耐張塔時，由于檔距的限值，采取調整呼稱高的方式使模板的上兩條曲線與耐張塔的M、N點相交。調整后的耐張塔呼稱高為，塔形獨立設計。3、排塔后的k值檢驗a、由桿塔的定位圖上查得，本耐張段共13檔，14基塔。其中高差最大的檔的檔距為486m，高差為，故本耐張段的所有檔均為小高差檔，可按無高差計算代表檔距。由圖中量的格擋的檔距如下：，代表檔距計算如下：b、由導線的應力弧垂曲線上查得代表檔距對應的最大弧垂時的應力為，則實際的模板曲線系數計算如下：故誤差滿足設計要求。4、桿塔定位后的檢驗(1

24、)、水平檔距與垂直檔距的校驗 本線路直線塔和耐張塔都選擇5B-ZBC4型酒杯塔，該塔的最大線間距離為15m，適用的水平檔距為900m，垂直檔距為1200m，當表檔距為550m。 桿塔的水平檔距與垂直檔距的校驗： 水平檔距計算如下：， ， ， ， ， ， 。 由線路排塔定位圖上可量得垂直檔距如下：， ， ， ， ， ， 。由于水平檔距的最大值小于桿塔適用的水平檔距900m，故水平檔距的校驗合格。由于垂直檔距的最大值小于桿塔適用的垂直檔距1200m，故垂直檔距的校驗合格。(2)、桿塔最大檔距的校驗的校驗最大線間距離解得，fmax=故，由于，故符合要求。（3）、懸垂絕緣子串搖擺角的校驗本線路海拔在5

25、00-1000m之間，根據架空輸電線路設計表11-5查得外過電壓、內過電壓、運行電壓、帶電作業的最小空氣間隙分別為，取電氣間隙，取，故帶電作業空氣間隙為。、根據桿塔頭部的結構尺寸和允許的最小間隙，作出電氣間隙圓，得到相應運行情況下的最大允許搖擺角，如圖6所示： 圖6 桿塔的最大允許搖擺角數據整理如表1-11所示：表1-11 桿塔間隙圓數據表氣象條件最小空氣間隙塔頭外輪廓的桿塔瓶口的外過電壓內過電壓運行電壓帶電作業、本線路最大弧垂發生在最高氣溫，故，由架空線的代表檔距，查得最高氣溫下。，其中，。,相關數據如表1-12所示:表1-12 桿塔搖擺角校驗數據表氣象條件0（N/mm2）v（m/s）外輪廓

26、塔瓶口（N/m-mm2）PJ(N)外過電壓10內過電壓15運行電壓30帶電作業10，注：1、為了計算方便，允許搖擺角值取外輪廓和瓶口的較小值，這樣只要實際搖擺角小于較小的值，無論外輪廓和桿塔瓶口的搖擺角都能男足要求。 2、按運行電壓校驗間隙時，采用最大風速和相應氣溫；校驗帶電作業間隙時的氣象條件是+15C，風速10m/s，與外過電壓的數據相同，故0相等。、將表1-12中的數據代入方程，得a、外過電壓條件下，故B、內過電壓條件下，故c、運行電壓條件下，故不用校驗。B、帶電作業條件下，故、根據方程、畫出搖擺角臨界曲線，如圖7，檢驗實際的水平檔距與垂直檔距組成的點是否在臨界曲線的上方，在上方的表示搖

27、擺角的檢驗符合要求。圖示的12個點都在臨界檔距的上方，故校驗滿足要求。 圖7 搖擺角臨界曲線（4）、直線桿塔的上拔校驗 最大上拔力發生在最低氣溫或最大風速氣象條件下，理論上的最大風速的上拔力有可能大于最低氣溫時的上拔力，但由于最大風延時短，且臨檔同時出現大風的可能性很小，故一般不考慮，工程定位中，通常將最低氣溫作為校驗直線桿塔上拔的氣象條件。檢驗時采用最小弧垂模板法校驗，校驗步驟如下：a、 利用定位時最大弧垂模板采用的代表檔距，在應力弧垂曲線上查得最低氣溫時的架空線應力，計算出K值：，模板曲線方程為，根據方程畫出上拔校驗模板。b、 用該模板在定位圖上進行桿塔的上拔校驗，平移該模板，使其曲線通過

28、被校驗桿塔的兩基相鄰桿塔的架空線懸掛點，若被校驗的懸掛點在最小弧垂模板曲線以下，則上拔力存在。由桿塔的定位圖上可知，只要6、7檔校驗滿足，則整個耐張段的上拔校驗都通過。如圖8，由于被檢驗檔的懸掛點在模板曲線以上，故不存在上拔力，故校驗通過。 圖8 直線桿塔上拔校驗圖（5）、架空線懸掛點應力校驗 因整個耐張段地形平坦，架空線懸掛點高差不大（h/l10%）,可不用校驗。（6）、架空線懸垂角校驗a、導線懸垂角校驗在定位圖上查得:，。，。，。，。，。，。，。，。，。，。，。，。，。a、b的意義圖9所示：圖9 最大弧垂時的應力，。由以上方程畫得導線的懸垂角校驗曲線，如圖10。c、 地線的校驗最大覆冰時的

29、弧垂最大，由代表檔距，查得最大弧垂時的應力，由以上方程畫得地線的懸垂較校驗曲線如圖10。 1-導線校驗曲線 2-地線校驗曲線圖10 架空線懸垂角校驗曲線 將各檔對應的為坐標，在校驗圖上畫點，由于所有的點都在曲線下方，故校驗合格。（7）、絕緣子串強度和倒掛檢查由于本線路所經過地區地勢平坦，垂直檔距和水平檔距相差較小，故無需校驗。第二章 架空線金具設計第一節 確定防震措施，繪制防震錘安裝圖一、 導線防震由于本線路有三個檔距超過500m，故需采用防震措施。根據電力工程高壓送電線路設計手冊第229頁，我國現行設計技術規程的規定，四分裂導線采用阻尼間隔棒時，在檔距500m以上還要求采用防震措施。每檔每子

30、導線安裝每端安裝一個防震錘，每個防震錘距線夾出口的距離計算如下：，由式3-6-8得，由式3-6-15得取安裝距離為1.35m，采用等距離安裝法，根據導線型號和電暈電壓等級采用FR-2型防震錘。二、 間隔棒的選擇及排列 根據導線型號、外徑、截面積和分裂數目，選擇四分裂阻尼間隔棒FJZ-445/240,尺寸及詳圖見電力工程高壓送電線路設計手冊第873頁表11-4-153及圖11-4-142。間隔棒的采用不等次檔距排列法。因線路為開闊地區，根據送電線路金具的設計安裝、試驗和應用第201頁，取最大平均次檔距，則，具體的計算如下：故各次檔距分配如下：。故各次檔距分配如下：。故各次檔距分配如下：。故各次檔

31、距分配如下：。故各次檔距分配如下：。故各次檔距分配如下：。故各次檔距分配如下：。故各次檔距分配如下：。故各次檔距分配如下：。故各次檔距分配如下：。故各次檔距分配如下：。故各次檔距分配如下：。故各次檔距分配如下：。三、繪制防震錘安裝圖第二節 選擇線路金具，繪制絕緣子串組裝圖一、 絕緣子的選擇絕緣子的選擇見排塔定位。二、 線路金具的選擇1、 對于直線塔，根據導線型號和機械強度，選擇導線金具如表2-1表2-1 直線桿塔絕緣子及金具表 質量單位：kg編號名稱型號每組數量(個)每個質量共計質量總質量1掛板UB-1622球頭掛環QP-16213懸式絕緣子XP-163254碗頭掛板WS-1625二聯板L-25110106直角掛板T-SD831 7聯板LL-25451778懸垂線夾XG