马变黑变35kv架空输电线路段初步设计本科论文.doc

毕业设计(论文)课 题 名 称马变黑变35kV 架空输电线路段初步设计 学 生 姓 名 学 号 系、年级专业电气工程系、12级电气工程及其自动化(输电方向)指 导 教 师 职 称 讲 师 2016年 5 月 25日邵阳学院毕业设计（论文）摘 要随着经济的不断发展，用户用电量日益增多，电网建设也在不断加强，同时送电线路越来越多，这不但提升了电网输送的能力，还能保证供电的可靠性。35kV 输电线路的设计工作的好坏，直接影响着电力建设工程的安全运行，这就要求我们要注意对35kV 输电线路的设计方法进行不断优化，并在此基础上严格按照设计方案完成输电线路的建设施工工作，然而在输电线路的建设过程中也会出现一些新的问题，对35kV 输电线路的建设造成影响，需要电力企业的技术部门加大研究的力度，从而可以采取具体的、有效的措施来保证电网顺利的建设实施。关键词：35KV架空输电线路，绝缘子，金具，杆塔AbstractAlong with the continuous development of the economy, the user consumption increasing, power grid construction also continues to strengthen, and sent electric lines more and more, which can not only improve the network transmission capacity, but also ensure the power supply reliability. 35kV Transmission line design work is good or bad, directly affects the safe operation of the electric power construction engineering, which requires us to note of 35kV Transmission line design method of continuous optimization, and on this basis, strictly in accordance with the design of the completed construction and construction of transmission lines. However, in the course of the construction of the transmission line will also appear some new problems, the construction of 35kV Transmission Line impact, technical departments of electric power enterprises need to increase research efforts, and take concrete and effective measures to ensure the smooth grid construction implementation.Keywords: 35KV overhead transmission line, insulator, fittings, tower目 录摘要IAbstractII1设计的原始资料11.1设计情况11.2设计范围11.3设计气象条件11.4导地线型号及其物理特性22 架空线力学计算32.1计算导线32.2计算地线113 架空线金具设计193.1绝缘子串计算203.2 挂线金具224 架空线的防振与防雷措施234.1导线与地线的防振措施234.2绝缘配合与防雷接地265排塔定位285.1杆塔的路径走向及杆塔设置285.2导线对地的交叉跨越距离285.4弧垂曲线模版305.5杆塔定位315.6排塔后校验346杆塔荷载的计算346.1各种情况的比载346.2杆塔的各种载荷计算356.3空气间隙校验397 总结41参考文献42附录一：导线的应力弧垂曲线图43附录二：导线的安装曲线图44附录三：地线的应力弧垂曲线图45附录四：地线的安装曲线图46附录五：线路的路径走向图47附录六：线路的平断面图481设计的原始资料1.1设计情况时代在进步，科技在发展，随着我们日益增长的需求，对电力能源的需求越来越大，高压输电线路作为电能输送的大家伙儿必然也要跟上发展的步伐进行大变革。所以此项目为新建35kV架空输电线路工程,地处*省，属于马变到黑变输电线路工程项目。为满足电网建设的需要，完善马变到黑变输电线路的网络结构，现在对马变到黑变35kV架空输电线路进行初步设计。1.2设计范围我的设计从已经建好的某变110千伏变电站35千伏构架，到拟建35千伏某变变电站电缆间隔，额定电压是35千伏的单回线路工程，我所设计的线路的长度为18.55km(架空)+0.05km（电缆）。设计的依据是实力考察与查阅各书本及规程规范。1.3设计气象条件此项目沿线属于丘陵山地地带，一般山地50%，高山大岭50，本线路沿线海拔高程为14502850米,本设计线路覆冰为10mm冰区根据实地勘察调查，和沿途村民反映*山上结冰比较严重。结合书本，经综合分析确定本工程设计气象条件导线设计覆冰取10mm，地线设计覆冰10mm来进行计算。最大风速取25m/s。表1.3本线路所经地区的自然条件气象条件气温()风速(m/s)覆冰(mm)覆冰-51010最高气温4000最低气温-1000年平均气温1500最大风速-5250外过有风15100外过无风1500续表内过电压15150安装情况0100事故情况-2000雷电日(日/年)40冰比重（kg/m3）0.9 ×1.4导地线型号及其物理特性我的设计的导线均采用OPPC-16B1-120/20型电线，地线采用JLB1A-50-23AC型铝包钢绞线。地线逐基直接接地。 表1.4导线和地线的机械 物理特性表导线OPPC-16B1-120/20参数表截面积A(mm2)导线直径d(mm)弹性系数E(MPa)温度膨胀系数(1/°C)计算拉断力(N)单位长度质量(Kg/km)抗拉强度MPa安全系数K许用应力Mpa年均应力上限MPa136.1415.407600018.9×10-645700494318.8992.833112.56670.35地线JLB1A-50-23AC参数表截面积A(mm2)地线直径d(mm)弹性系数E(MPa)温度膨胀系数(1/°C)计算拉断力(N)单位长度质量(Kg/km)抗拉强度MPa安全系数K许用应力Mpa年均应力上限MPa49.489.0013410012.9×10-653440313.341080.033.50308.58192.892 架空线力学计算2.1计算导线2.1.1导线的最大使用应力及平均应力上限计算导线的破坏应力。取导线的设计安全系数为k=2.833，则导线的最大使用应力为:。取平均应力上限安全系数k=4，则导线的平均应力上限为：。2.1.2 导线的比载计算（1）自重比载（2）冰重比载（3）垂直总比载（4）风压比载 假设风向垂直于线路方向即=90°，sin=sin90°=1，35kv线路=1.0.因线路外径d=15.40mm<17mm，则风载体型系数=1.2，基本风压=v²/1.6，所以（1） 外过电压，安装有风：v=10m/s，查表得=1.0，所以（2）内过电压： v=15m/s，=1.0，所以（3）最大风速：v=25m/s。计算强度时，=0.85，所以计算风偏时，=0.61，所以（4）覆冰风压比载：v=10m/s计算强度时，=1.0，所以计算风偏时，=1.0，所以（5）无冰综合比载 1） 外过电压安装有风，有 2） 内过电压，有 3） 最大风速 计算强度，有 计算风偏，有 （6） 覆冰综合比载 计算强度，有 计算风偏时，有 表2.1.1比载汇总表项目自重覆冰无风无冰综合无冰综合无冰综合用于强度无冰综合用于风偏覆冰综合用于强度覆冰综合用于风偏数据35.58587.31736.54440.20856.74447.66989.38789.387备注2.1.3计算临界档距（1）可能出现最大应力的控制气象条件有：最低气温、年平均气温、最大覆冰、最大风速，它们对应的比载与应力的比值计算如下。表2.2.1气象条件最低温度最大风速最厚覆冰年均气温（MPa/m）35.58544.19989.38735.585【】（MPa）112.566112.566112.56670.35/【】（1/m）0.3160.3930.7940.506气温t（）-10-5-5+15/【】由小到大编号a b d c气象参数最低气温最大风速覆冰有风年均气温气温-10-5+10+15风速0+25+100冰厚00+100（2）按照等高悬点考虑计算有效临界档距公式为 若按照两种控制条件下架空线许用用力相等，即 则 利用上式计算各临界档距 =18.9×10-6 E=76000（3）利用上式得到的有效临界档距判别表如下表2.2.2 有效临界档距判别气象条件abcd临界档距（m）判断有效临界档距，确定控制条件某栏有虚数或0，则该栏不起控制条件容易看出为有效临界档距，当l年均气温为控制条件，当实际档距l，最厚覆冰为控制条件。2.1.4判定条件应力最大弧垂此处最大弧垂是指架空线在无风气象条件下垂直平面内档距中央弧垂的最大值，出现最大弧垂的气象条件是最高气温或覆冰无风，在此设计中采用临界温度判定最大弧垂。（1）临界温度法 定义 设覆冰无风为第一状态 临界温度为第二状态 则根据状态方程式借的临界温度计算式 （2)判定 1） 当代表档距l106.62时平均气温为控制条件 第一状态：平均气温，温度t=+15，比载=35.585（MPa/m），水平应力=112.57MPa 第二状态：覆冰无风，温度=-5，比载=87.317（MPa/m）水平应力待求证。由状态方程式可求得覆冰无风下应力。取代表档距l=50m，带入数据得 =81.256MPa临界温度=24.4最高气温=40，而临界温度，所以最大弧垂发生在最高气温条件下。2）当代表档距l269.686时最厚覆冰为控制条件 第一状态为最厚覆冰，温度 第二状态覆冰无风，温度=-5，比载=67.98（MPa/m）水平应力待求 由状态方程组 可求得应力。带入各数据得=MPa。临界温度=33最高气温=40，而临界温度，所以最大弧垂发生在最高气温条件下。综上所述，在整个档距范围内最大弧垂都发生在最高气温条件下。2.1.5绘制应力弧垂曲线各气象类型对应的比载及温度如表2.4.1所示。表2.4.1 气象类型与及其对应的比载温度表气象类型风速（m/s）温度（°C）覆冰厚度（mm）比载（N/m-mm2）最高气温0+40035.585最低气温0-10035.585年平均气温0+15035.585事 故0-20035.585外过有风10+15036.544外过无风0+15035.585内过电压15+15040.208安 装100036.544覆冰无风0-51087.317覆冰有风（强度）10-51089.387覆冰有风（风偏）10-51089.387最大风速（强度）25-5056.744最大风速（风偏）25-5048.84（4）应力弧垂表 表2.4.2所示表2.4.2OPPC-16B1-120/20型导线应力弧垂计算表气象条件档距最高气温最低气温年均气温事故安装外过有风外过无风（MPa）（m）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（m）5039.000.285105.1470.35119.3091.1470.4570.350.158106.62 46.401.09108.1370.35114.8788.7870.7470.350.719150 45.872.18286.79662.2298.4976.6562.9362.221.60920045.513.9171.36755.6979.5765.2556.6655.693.19525045.296.13861.4051.9466.3158.3153.0351.945.35230045.168.86555.8349.7858.8054.3850.9249.788.04235045.0812.0952.6148.4554.5652.0449.6248.4511.2540045.0215.8150.6247.5951.9950.5648.7747.5914.9545044.9820.0349.3147.0050.3349.5748.1947.0019.1650044.9524.7448.4046.5849.1948.8747.7946.5823.8755044.9229.9547.7546.2748.3848.3647.4746.2729.0860044.9135.6647.2646.0447.7747.9847.2446.0434.7865044.8941.8746.8845.8647.3147.6847.0645.8640.9870044.8848.5646.5945.7146.9547.4546.9145.7147.68气象条件档距覆冰无风内过电压覆冰有风（强度）覆冰有风（风偏）最大风（强度）最大风（风偏）（MPa）（m）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa（MPa）5099.200.27570.87103.01103.0199.6298.891 106.62111.821.1172.28112.56112.56101.1998.33150111.402.20465.64112.57112.5793.7488.37200111.033.93260.29112.57112.5786.8178.91250110.766.15957.12112.57112.5782.1672.75300110.578.88455.22112.57112.5779.1968.98350110.4412.1154.03112.57112.5777.2566.61400110.3415.8353.25112.57112.5775.9465.06450110.2720.0452.70112.57112.5775.0364.00500110.2224.7652.31112.57112.5774.3663.24550110.1829.9752.02112.57112.5773.8662.67600110.1435.6851.80112.57112.5773.4862.25650110.1241.8851.63112.57112.5773.1961.92700110.1048.5851.49112.57112.5772.9561.66导线应力弧垂曲线图见附录一2.1.6导线的安装曲线数据绘制安装曲线时以档距为横坐标，弧垂和应力为纵坐标，运用程序（同应力弧垂曲线程序）从最高施工气温至最低施工气温没隔10°绘制一条弧垂和应力曲线，程序计算数据如下表1-6：表2.5.1 导线的安装曲线数据表比载单位：N/m-mm2 温度单位：°C 应力单位：N/mm2 弧垂单位：m表2.5.1 导线的安装曲线数据表档 距（m）温 度（ºC）-1001020304050105.1491.0877.1963.6150.6839.00 续表0.4230.4880.5760.6990.8781.141106.62108.1388.5076.1864.8154.7846.400.4110.5030.5840.6860.8110.95915086.8076.0566.5058.2951.4445.870.5120.5850.6690.7630.8650.97020071.3764.3058.3153.2849.0645.510.6230.6920.7630.8350.9070.97725061.4057.2053.5750.4247.6945.290.7240.7780.8300.8820.9330.98230055.8353.2050.8548.7646.8745.160.7970.8360.8750.9120.9490.98535052.6150.8449.2247.7246.3545.080.8450.8750.9040.9320.9600.98740050.6249.3548.1647.0546.0045.020.8790.9010.9240.9450.9670.98845049.3148.3547.4446.5845.7644.980.9020.9200.9380.9550.9720.98950048.4047.6546.9346.2445.5944.950.9190.9340.9480.9620.9760.99055047.7547.1546.5646.0045.4544.920.9320.9430.9550.9670.9790.99060047.2646.7646.2845.8145.3544.910.9410.9510.9610.9710.9810.99165046.8846.4646.0645.6645.2744.890.9490.9570.9660.9740.9830.99170046.5946.2345.8845.5445.2144.880.9550.9620.9700.9770.9840.991导线安装曲线图见附录二2.2计算地线2.2.1 地线的最大使用应力及平均应力上限计算地线的破坏应力。取地线的设计安全系数为k=3.500，则地线的最大使用应力为:。取平均应力上限安全系数k=17.86%，则地线的平均应力上限为：。2.2.2 地线的比载计算（1）自重比载（2）冰重比载（3）垂直总比载（4）风压比载 假设风向垂直于线路方向即=90°，sin=sin90°=1，35kv线路=1.0.因线路外径d=9.00mm<17mm，则风载体型系数=1.2，基本风压=v²/1.6，所以（1）外过电压，安装有风：v=10m/s，查表得=1.0，（2）内过电压： v=15m/s，=1.0，所以 （3）最大风速：v=25m/s。计算强度时，=0.85，所以计算风偏时，=0.61，所以（4）覆冰风压比载：v=10m/s计算强度时，=1.0，所以计算风偏时，=1.0，所以（5）无冰综合比载 1） 外过电压安装有风，有 2） 内过电压，有 3） 最大风速 计算强度，有 计算风偏，有 （6） 覆冰综合比载 计算强度，有 计算风偏时，有 表2.6.1 比载汇总表项目自重覆 冰 无 风无 冰 综 合无冰综合无冰综合用于强度无冰综合用于风偏覆冰综合用于强度覆冰综合用于风偏数据62.102168.57563.52769.01294.38179.834173.999173.999备注2.2.3计算临界档距（1）可能出现最大应力的控制气象条件有：最低气温、年平均气温、最大覆冰、最大风速，它们对应的比载与应力的比值计算如下。表2.7.1条件气象最低温度最大风速最厚覆冰年均气温（MPa/m）62.10294.381173.99962.102【】（MPa）308.58308.58308.58192.89/【】（1/m）0.2010.3060.5640.322气温t（）-10-5-5+15/【】由小到大编号abdc 气象参数最低气温最大风速覆冰有风年均气温气温-10-5+10+15风速0+25+100冰厚00+100（2）按照等高悬点考虑计算有效临界档距公式为 若按照两种控制条件下架空线许用用力相等，即 则 利用上式计算各临界档距 =12.9×10-6 E=53440（3）利用上式得到的有效临界档距判别表如下气象条件abcd临界档距（m） 判断有效临界档距，确定控制条件 某栏有虚数或0，则该栏不起控制条件 容易看出为有效临界档距，当l年均气温为控制条件，当实际档距l，最厚覆冰为控制条件。2.2.4判定条件应力最大弧垂此处最大弧垂是指架空线在无风气象条件下垂直平面内档距中央弧垂的最大值，出现最大弧垂的气象条件是最高气温或覆冰无风，在此设计中采用临界温度判定最大弧垂。（1）临界温度法 定义 设覆冰无风为第一状态 临界温度为第二状态 则根据状态方程式借的临界温度计算式 （2)判定 1） 当代表档距l260.2时平均气温为控制条件 第一状态：平均气温，温度t=+15，比载=62.102（MPa/m），水平应力=192.89MPa 第二状态：覆冰无风，温度=-5，比载=168.575（MPa/m）水平应力待求证。由状态方程式可求得覆冰无风下应力。取代表档距l=50m，带入数据得 =168.575MPa临界温度=24.4最高气温=40，而临界温度，所以最大弧垂发生在最高气温条件下。2）当代表档距l260.2时最厚覆冰为控制条件 第一状态为最厚覆冰，温度 第二状态覆冰无风，温度=-5，比载=168.575（MPa/m）水平应力待求 由状态方程组 可求得应力。带入各数据得=168.575MPa。临界温度=33最高气温=40，而临界温度，所以最大弧垂发生在最高气温条件下。综上所述，在整个档距范围内最大弧垂都发生在最高气温条件下。2.2.5绘制应力弧垂曲线各气象类型对应的比载及温度如表2.9.1所示。表2.9.1 气象类型与及其对应的比载温度表气象类型风速（m/s）温度（°C）覆冰厚度 （mm）比载（N/m-mm2） 最高气温0+40035.585最低气温0-10035.585年平均气温0+15035.585事 故0-20035.585外过有风10+15036.544外过无风0+15035.585内过电压15+150 40.208安 装100036.544覆冰无风0+101087.317覆冰有风（强度）10+101089.387覆冰有风（风偏）10+101089.387最大风速（强度）25 -5056.744最大风速（风偏）25-5048.84（4）应力弧垂表 表2.9.2所示表2.9.2 JLB1A-50-23AC型地线应力弧垂计算表气象条件档距最高气温最低气温年均气温事故安装外过有风外过无风（MPa）（m）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（m）50150.570.129235.66192.89252.83218.57192.96192.890.101100 153.050.507234.27192.89251.06217.80193.14192.890.402150 156.431.117232.11192.89248.27216.62193.42192.890.905200160.101.939229.36192.89244.67215.16193.75192.891.61260.2164.413.197225.59192.89239.63213.21194.17192.892.725300153.334.556203.96176.41216.15193.98178.08176.413.96 续表350142.716.663180.57159.77190.02173.78161.83159.775.952400135.189.188162.90147.73169.83158.78150.03147.738.408450129.8412.11150.40139.26155.42148.17141.69139.2611.29500125.9915.4141.64133.25145.36140.67135.75133.2514.56550123.1519.07135.40128.90138.24135.28131.43128.9018.22600121.0023.1130.84125.67133.07131.29128.22125.6722.24650119.3527.48127.42123.20129.22128.28125.76123.2026.62700118.0432.22124.79121.29126.27125.95123.85121.2931.36气象条件档距覆冰无风内过电压覆冰有风（强度）覆冰有风（风偏）最大风 （强度）最大风 （风偏）（MPa）（m）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa（MPa）50233.330.226193.22233.78233.78228.42227.76100247.600.851194.16248.98248.98231.02228.52150265.241.788195.52267.61267.61234.77229.65200283.402.974197.12286.66286.66239.14231.01260.2304.344.688199.12308.57308.57244.60232.77300303.666.245184.47308.58308.58231.95216.85350302.928.521169.64308.58308.58218.57200.00400302.3111.15158.73308.58308.58208.15187.10450301.8114.14150.90308.58308.58200.23177.56500301.4017.48145.24308.58308.58194.24170.54550301.0721.17141.07308.58308.58189.67165.32600300.8025.22137.94308.58308.58186.14161.37650300.5729.62135.53308.58308.58183.37158.31700300.3834.37133.64308.58308.58181.16155.91地线应力弧垂曲线图见附录三2.2.6 地线的安装曲线数据绘制安装曲线时以档距为横坐标，弧垂和应力为纵坐标，运用程序（同应力弧垂曲线程序）从最高施工气温至最低施工气温没隔10°绘制一条弧垂和应力曲线，程序计算数据如下表1-6：表2.10.1 地线的安装曲线数据表比载单位：N/m-mm2 温度单位：°C 应力单位：N/mm2 弧垂单位：m档距（m）温度 (ºC)403020100-1050150.6167.4184.4201.4218.5235.70.510.460.420.390.360.33100153.1168.7184.8201.1217.6234.3