110kV架空输电线路的初步设计.pdf

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1、邵阳学院毕业设计（论文）前言近年来，电网的飞速发展，输电线路的建设，改造投资的加大，客观上对线路设计的速度、质量、准确性和经济性都提出了更高的要求。然而，输电线路设计过程中涉及测量、力学计算、气象条件和电气计算等方面，一直都是电力工程设计中的难点。如果处理不当，就会引起严重的后果。例如，当架空输电线路中的导线和避雷线因常年受到风、冰、低温等气象条件的影响时会造成架空输电线路的导线断股、断线、金具损坏、相间短路、断杆、倒杆等；冬季，由于输电线路大面积覆冰，导致一些输电铁塔不堪重负而倒塔断线，使电力设施遭到毁灭性破坏，供电线路陷于瘫痪，影响生活和生产，造成难以估量的损失。还有由于在施工中对架线弧垂

2、的计算不准确，使配电网线路对地距离达不到规范要求，造成触电伤亡事故。因此对架空输电线路的设计的深入研究是非常有必要的。为此本次设计将选取一段110kV架空输电线路工程进行初步的计算和设计。旨在了解输电线路工程设计的一般程序，弄清楚初步设计、施工设计各阶段的基本内容，能够对110kV线路工程设计及其相关的知识有更深入的了解，为以后从事该方面的工作打下坚实的基础。1邵阳学院毕业设计（论文）1.原始资料1.1地形与地貌本线路为宝瑶桃花110kV线路，沿线地形以丘陵为主，地质以硬塑粘性土为主， 夹杂有少量的软塑粘土和风化岩石， 海拔在210米270米之间， 地势起伏一般，植被发育较好，植被主要为松、杉

3、、桔树及杂木；线路附近有320国道和207国道以及农村简易公路穿插其中，交通比较方便，便于施工与运行；各种地形所占比例如表1.1与1.2所示。表 1.1 地质情况地质比例（%）岩石29.4泥水9.8表 1.2 地貌情况地形比例（%）水田9.8丘陵72.5山地17.7坚土41.2碎石土19.61.2水文与地质本线路所经区域无泥石流等不良地质及可能发生山洪爆发的地带；线路跨越资江，但无大的洪涝灾害。线路经过地区的区域稳定，地形为低山丘陵地貌单元，多山丘和林田，山坡上植被稀疏，阔叶林下发育的土壤为黄红壤。1.3交通及交叉跨越本线路工程先后跨越了G320和G207两条国道、资江1次、洛湛铁路1次，另外

4、受城区规划的限制， 线路先后跨越沪昆高速公路2次， 重要交叉跨越情况见表1.3所示。表1.3重要交叉跨越表跨越物35kV电力线10kV及以下电力线通信线路2条数153邵阳学院毕业设计（论文）水泥公路砂石公路河流4411.4气象条件根据与本线路邻近的220kV长江线路（设计覆冰为15mm）和110kV宝大线路（设计覆冰为10mm）的运行情况，该两条线路的最厚覆冰均在15mm以下。全线地处市郊，属丘陵地带，沿线没有发现形成特殊气象条件的地段，历史上也未发生过风灾及冰灾事故。本工程采用湖南省典型气象条件进行设计，各项设计气象条件组合如表1.4所示：表1.4 设计气象条件一览表项目计算条件最高温度最低

5、温度年平均气温设计覆冰最大风速内部过电压大气过电压安装情况事故情况冰的密度（10KG/M）33气温（）风速（M/S）冰厚（MM）40-1015-5-51515-50300010251510100雷电日/年0001500000600.91.4.1选用组合气象的要求线路设计所选用的气象条件组合，除应合理地反映一定程度的自然变化规律外，还要适合整个结构上的技术经济合理性及设计计算上的方便性。因此，必须根据线路实际运行中可能遇到的情况，慎重的调查分析原始气象资料，合理的概括出“组合气3邵阳学院毕业设计（论文）象条件” 。选择组合气象条件的要求如下：（1）线路在大风、覆冰及最低气温时仍能正常运行。（2）

6、线路在断线及不平衡张力情况下，不使事故范围扩大，即杆塔不致倾覆。（3）线路在安装过程中不致发生人身或设备损坏事故。3（4）线路在重冰区及大跨越等特殊区段的稀有气象验算条件下，不致发生倾覆和断线。（5）线路在正常运行情况下，在任何季节里，导线对地面或与其它地上物保持足够的安全距离。（6）线路在长期运行中，应保证导线或地线有足够的耐振动性能。1.4.2气象条件在线路中的影响由于高压输电线路常年露置于大气中，经常承受自然界各种气象情况的影响。为了保证在长期运行中高压送电线路的安全，就必须使送电线路的结构强度和电气性能很好地适应自然界的气象变化，特别是这些自然界现象随季节变化的各种组合对线路的影响。一

7、般来说，雨雪对线路危害不大，雷电活动可以用防雷保护的方法解决。因此，风、覆冰和大气温度变化影响较大，这是输电线路设计时应考虑的主要问题。输电线路周围空气温度的变化使导线和避雷线的拉力和弧垂也随着发生变化。风力作用在导线上，在水平方向造成一个附加的机械荷载，使导线拉力增加，在垂直平面内使导线产生振动和舞动。在一定气象条件下产生的覆冰不但使导线垂直方向的机械荷载增加，同时由于导线受风面积增大，也增大了导线水平方向的风力荷载。因此，在进行输电线路的机械荷载计算或设计时，其影响的条件是:空气的最高温度、最低温度、覆冰温度和覆冰厚度、最大风速，以及在这些条件下的温度、风速、覆冰厚度之间的相应组合。4邵阳

8、学院毕业设计（论文）2线路路径的选择与杆塔的定位2.1对路径选择的明确要求(1)选择输电线路的路径，应认真作好调查研究，少占农田。综合考虑施工、交通运输条件和路径长度等因素，本着统筹兼顾、全面安排的原则进行方案选择和比较，作到技术经济合理，安全适用。(2)选择路径应尽量避开重冰区、 地质不良地带、 原始森林区以及严重影响安全运行的其他地区，并考虑对临近设施如电台、飞机场、弱电线路等的相互影响。(3)发电厂或变电所的进线走廊，应根据厂、所的总体布置图统一规划，进出线宜采用双回路或多回路共杆塔。耐张段的长度一般采用35km。对于超高压输电线路的运行、施工条件许可时、可适当延长耐张段的长度。高差或档

9、距相差非常悬殊的山区和重冰区，应适当缩短耐张段的长度。(4)有大跨越的输电线路， 其路径方案应结合大跨越的情况， 通过综合技术经济比较确定。跨越点应避开河道不稳定、河岸受冲刷、地震断裂、崩塌滑坡、海潮、山洪冲击、土地容易流失以及其他影响安全运行的地带，否则映采取可靠措施。52.1.1路径的选择线路路径的选择即为明确了线路的起止点后，在起止点之间选出的一条符合国家建设方针政策，在技术和经济上合理的最佳走线方案。本次设计根据图上地形及实地勘测确定了二个线路路径方案，因线路从变电站出线需要绕过城区，且线路经地区乡村较多，所以本工程只做了一个方案。本次线路工程从220kV宝瑶变508间隔出线，至桃花变

10、电站。线路前段基本沿已建成的110kV宝-大线西北侧走线；自 220kV宝瑶变电站西侧508间隔向西在油榨里山腰左转经南冲、白果塘至背底塘，左转跨过岩头山水库，经车家冲跨过G320至老院子后山，再左转经东茅草、上头院子至滑石板，线路右转经石江至枇杷洞，再次左转在石屋塘西侧跨过茶塘公路接至原110kV宝-大线P41#杆。线路后段基本沿已建成的220kV长-江线路东北侧走线；线路自原110kV宝-大线路P40#左转向东南跨过资江经何家院子西侧的农田跨过沪昆高速公路至白花岭后山脚，5邵阳学院毕业设计（论文）线路左转平行220KV长-江线至雷家院子，再次左转跨过洛湛铁路、在雷家院子里选择较稀散的房屋中

11、间穿过再跨过G207至竹鸡塘，线路左转向东北绕过消防支队至秦家冲与110kV江-桃线双回共杆跨过G320高速公路至桃花变电站，线路全长约16.3KM。曲折系数为2.1。路径走向图见附图六。2.1.2线路工程概述该地区现有110kV城南和110kV城西两座变电站，变压器容量分别为（231.5）MVA和（31.5）MVA，两座变电站均为该区主城区10kV负荷的主要供电电源。该区域实际用电负荷的增长情况，2002年2003年负荷的年增长率为7.91%，20032004年增长率为8.0%，2004年2005年增长率为8.02%，2005年2006年增长率为10.29%， “十五”期间，该供区负荷年平均

12、增长率为9.5%；随着新建的桃花科技工业园的投产，预计到2012年桃花110kV变电站供区学校及大工业用户将新增变压器装机15.0MVA。根据工程的概况和系统的规划，明确了线路的起讫点以及中途必经点的位置，并通过对线路输送容量、电压等级、回路数和导线标号等设计条件的掌握，在1： 50000的地形图上进行线路的选线。 在选线过程中需要了解沿线的环境情况， 避开不良地带，同时考虑地形、交通条件等因素。2.2地形断面图的绘制线路地形断面图表示沿线路中心线的地形起伏变化的形状、和交叉跨越物的位置及高程。接照图线路走径，进行实地勘测，通过对路径上的地形、地貌、百米桩位及交叉跨越（铁路、公路、河流、电力线

13、路、通讯线、房屋等）等共需要对此条线路进行多个点的累距及高程标注14。地形断面图是一张两维平面图，此图的横坐标为线路累距（即将宝瑶变508间隔出线架构设为0点，测点距0点的距离即为该点的累距） ；此图的纵坐标为测点的高程（即将全线路高程最低点定为一个基准点，其他测点相对于此基准点的高差） 。2.3杆塔定位定位即在已经选好的线路路径上，测绘出平断面并配置杆塔的位置。杆塔定位是6邵阳学院毕业设计（论文）送电线路设计的一个重要环节，杆塔定位的质量关系到线路的造价和施工、运行的方便与安全。杆塔定位时要尽量少占耕地良田，避开水文、地质条件不良的地段，需考虑施工的方便性。档距配置时要最大限度地利用杆塔强度

14、，相邻档档距大小不宜相差太大，以免增大不平衡张力，另外应尽量避免出现孤立档。杆塔选用尽可能地选用最经济的杆塔型式和高度，尽量避免特殊设计杆塔。为便于导线对地距离及对障碍物的距离要求配置塔位，按导线安装后的实际最大弧垂形状作成弧垂模板以比量档内导线各点对地及对障碍物的垂直间距15。2.3.1定位弧垂模板的制定fgl2/80kl2式，式中k=g/80，可见当g，0值一定时，其弧垂形状相同。因此可按不同的K值，以档距l悬挂的导线呈悬链线状，根据弧垂计算公式为横坐标，以弧垂f为纵坐标，以档距中央为坐标原点刻制出一组弧垂曲线。通用弧垂模板如图 2.1所示，对钢芯铝绞线 K值一般在410-51510-5(

15、l/m)之间。每隔0.2510-5作一曲线。每块模版上可作24条曲线。定位时所选用的弧垂模板的比例应与断面图的比例一致 ,若无相同比例尺的弧垂模板时可按下式选择等值模板。1 manxka（2.1）kxnamx式中，ka比例为纵1/na、横1/ma的模板的k值；kxka值换算至模板（或断面图）比例纵为1/nx、横1/mx的等价k值。纵1/500横1/50002k=8.75 105k=8.5 105k=9.25 105k=9.0105图2.1 通用弧垂模板7邵阳学院毕业设计（论文）2.3.2定位弧垂模板的使用由于各耐张段的代表档距不同，所用的模板K值亦不同（弯曲度不同） ，为便于定位时选择模板，可

16、事先根据不同代表档距下，导线最大弧垂时的应力和比载，算出如图2.2所示模板k值曲线。1模模块块的的K K值值临临界界档档距距导线型号导线型号临临界界档档距距5(1/m10)代表档距代表档距P)0(m图2.2 模板K值曲线开始定位时，可先根据地形及常用的各种杆塔排位来估计待定耐张段的代表档距（一般平地估取使用杆塔标准档距的0.80.9倍） 。整个耐张段定位完毕后，应根据 悬挂点等高的代表档距及悬挂点不等高的代表档距计算实际的代表档距，核对所估选的模板是否正确，其误差应在0.210-50.0510-5以内，否则应按实际模板K值重新画弧垂线，并调整杆位、杆高，重新计算代表档距，直至所选用的模板与最终

17、确定的的代表档距相符为止。2.3.3杆塔定位高度杆塔的高度主要是根据导线对地面的允许距离决定的。为了便于检查导线各点对地的距离，通常在断面图上绘制的弧垂曲线并非导线的真实高度，而是导线的对地安全线，即将导线在杆塔上向下移动一段距离值后，画出的弧垂曲线，如图2.3所示8邵阳学院毕业设计（论文）图2.3 杆塔有效定位高度示意图此时，根据杆塔的呼称高E,确定杆塔的定位高度H。杆塔的呼称高是指杆塔的最下层导线绝缘子串悬挂点到地面的距离。只要画出的弧垂曲线不切地面，就能满足对地距离要求。一般还要考虑到勘测设计的施工误差，定位时应根据档距的大小预留定位裕度。线路平断面图见附图五。2.3.4定位结果检查在初

18、步确定杆塔位置、型式、高度后，应对线路设计条件进行全面检查，以验证是否超过设计规定的容许条件。以保证今后线路运行的安全，检查内容包括：（1）杆塔使用条件检查。杆塔荷载条件及最大档距的检查，包括垂直档距、水平档距、最大档距、转角度数等，根据线路距离的大小，对最大档距进行检查，这些数值均不应超过设计条件允许值。（2）空气间隙的检验。包括各种运行情况下绝缘子串与杆塔构件间安全间隙检查。对采用绝缘子串的直线杆塔，应保证在各种运行情况下（外过电压、内过电压、正常工作电压及带电检修时） ，绝缘子串与杆塔构件间保证必要的空气间隙。（3）导线及架空地线的运行条件检查。对于山区线路，由于高差较大，应检查导线与架

19、空地线悬挂点应力和悬垂角是否超过允许值。对于高差不大的一般路线不必做这项工作。（4）绝缘子串强度检查。当线路通过山区时，由于地势起伏高差影响，往往垂直档距较大，可能出现导线垂直荷载超过绝缘子串的允许机械荷载的现象，为此，在9邵阳学院毕业设计（论文）定位时必须对绝缘子串的机械荷载进行验算。而对于耐张绝缘子串的允许荷载应等于或大于导线最大悬挂点张力。（5）直线杆塔上拔校验。在悬点不等高的档距中，当导线最低点位于实际档距之外时，低悬点处将产生上拔力，两相邻档距中的低处杆塔上是否存在上拔力，取决于该杆塔的垂直档距是否为负值。若为负值，即说明有上拔力存在。就应校核该塔导线和避雷线进行校验。（6）交叉跨越

20、距离的检查。当线路跨越其它设施时，按照规程规定导线与被跨越设施应保持一定的安全距离并在断面图上进行检查。（7）边导线风偏后对地距离的检查。定位时除满足导线对地垂直距离外，在山区尚应注意边线在风偏时对地或对树的净空距离。10邵阳学院毕业设计（论文）3导线与避雷线的选型及其特性3.1导线与避雷线的型号根据系统论证资料，本线路工程导线采用LGJ240/30型钢芯铝绞线，避雷线采用XGJ-50/7型锌铝合金镀层钢绞线；其机械物理特性见表3.1所示。表3.1 导线与避雷线机械物理特性表导线及霹雷线型号铝股计算截面(mm )26LGJ240/30244.2931.67275.9621.60铝股钢股243.

21、6072.40922.22000260.3219.610-673000XGJ-50/7/49.4849.489.0/73.0423.720001168.8611.510-6181423钢股综合计算外径(mm)股 数及 每股 直径(mm)单位重量(kg/km)制造长度不小于(m)瞬时破坏应力(MPa)温度线膨胀系数(1/)弹性模量(N/mm )23.2导线与避雷线的应力弧垂计算3.2.1导线与避雷线应力的概念悬挂于两基杆塔之间的一档导线，在导线自重、冰重、风压等荷载作用下，任意横截面上均有一内力存在。 导线单位截面积上的内力， 称为应力11。 由力学知识可知，导线上任一点的应力的方向与导线悬挂曲

22、线的切线方向相同，因此导线最低点的应力方向是水平的。而且对导线任意点作受力分析，依静力学平衡条件推出 :一个耐张段在施工紧线时，若不考虑摩擦力的影响，导线各点所受应力的水平分量均相等。因此导线应力一般都指档中导线最底点的水平应力。对于悬挂于两基杆塔架间的一档导11邵阳学院毕业设计（论文）线，可推出:弧垂越大，应力越小；反之，弧垂越小，应力越大。因此，从导线安全的角度考虑，应加大孤垂，从而减少应力，以提高安全系数 ;但与此同时，为保证带电导线的对地安全距离，要么在档距相同的条件下，必须增加杆高，要么在相同杆高条件下，减小档距，结果使线路基建投资成倍增加，而且随着孤垂的增大，运行中混线事故发生的机

23、会增大。3.2.2导线与避雷线最大使用应力实现最大限度地利用导线的机械强度，应尽量减小孤垂，从而降低杆塔的高度。这种思路，既满足了安全性，又保证了经济性。导线机械强度允许的最大应力称为最大允许应力，用max表示11。架空送电线路设计技术规程规定， 导线和避雷线的设计安全系统不应小于2.5，所以，最大允许应力为:Tealeal（3.1）max2.5A2.5式中max(Mpa)、Teal(N)、eal(Mpa)、A(mm2)、2.5分别为导线最低点的最大允许应力、导线的计算拉断力、导线的计算破坏应力、导线的计算截面积、导线最小允许安全系数。在线路设计、施工过程中，一般我们应使导线在各种气象条件中，

24、出现的最大应力恰好等于最大允许应力max。但是由于地形或孤立档等条件限制，有时必须把最大应力控制在比最大允许应力小的某一水平上，即k2.5。因此，我们必须把设计时所取的最大应力对应的气象条件时导线应力的最大值称为最大使用应力，用max表示，则maxTealeal（3.2）kAk式中max、k分别表示导线最低点的最大使用应力、导线强度安全系数。由此可知，k=2.5时，有max=max，此时，我们称导线按正常应力架设 ;当k2.5时max0.60.150.306.4.3杆塔承载能力的极限状态结构或构件达到最大承载能力或不适应继续承载的变形。其表达式为0(GCGGKQiCQiQiK) R（6.4）式

25、中0结构重要性系数。特别重要的杆塔结构取1：1；110kV电压线路的各类杆塔取1.0；临时使用的各类杆塔取0.9；G永久负荷的分项系数，对结构受力有利时，取1.0；不利时取1.2；Qi第i项可变负荷的分项系数；GK永久负荷标准值；QiK第i项可变负荷标准值；可变负荷的组合系数；CG、CQi分别为永久32邵阳学院毕业设计（论文）荷载和可变负载效应系数；R结构构件的抗力设计值。本工程线路仍沿用在湖南省内通用的110KV杆塔型式。本工程全线地形以丘陵为主，在交通允许的情况下，可打拉线，有排杆场地，杆高在电杆使用范围内，优先采用了钢材耗量少，施工方便且有运行经验的预应力钢筋混凝土电杆，分别为Z21、Z

26、22、Z23、Z24、Z25直线杆，J21、J22-18转角耐张杆；在超过电杆使用条件，排杆、立杆、打拉线困难的地方及重要交叉跨越处、线路通道狭窄处，采用自立式铁塔。 共采用5种塔型， 分别是： 47Z2直线塔，FZ1-37.5直线跨越塔，JG1-18、 JG2-18 、JG3-18转角塔。所选杆塔形式见表6.3所示。表6.3全线杆塔型估算数量及技术条件设计档距序号塔型类别转角度（米）水平垂直123456789101112Z21-21Z22-2427Z23-21Z25-2427J21-18J22-1847Z2-2547Z2-30FZ1-35.7110JG1-18110JG2-18110JG3-

27、18合计直线杆直线杆直线杆直线杆转角杆转角杆直线铁塔直线铁塔直线跨越铁塔转角铁塔转角铁塔转角终端铁塔03030600303060609035035050045040040045045045035035035044044062555035035065065070050050050012831034310222261数量本次工程所用到的杆塔见附图二、三。33邵阳学院毕业设计（论文）7杆塔基础的设计7.1杆塔基础基本要求杆塔基础承受着杆塔荷载传递到基础顶面的外力作用。随着杆塔所受到的荷载的变化，基础所受到得作用力随之变化。因此杆塔基础的设计应满足杆塔在各种受力情况下，杆塔不倾覆，杆基不下沉、不上拔，

28、使线路能长期安全可靠地运行。通常，线路所经过地区的地域辽阔，地形、地质情况不同，所使用的杆塔形式亦不同，所使用的杆塔形式亦不同，因此设计时应结合施工特点和杆塔受力情况来确定采用何种形式的基础。77.1.1基础设计荷载基础设计荷载指杆塔在各种气象条件下线路的运行情况、断线情况和安装情况所承受的荷载传至基础顶面的作用力。宽基铁塔基础的作用力有是上拔力、下压力和水平力。窄基铁塔基础的作用力有水平力、垂直力、和倾覆力矩。拉线杆塔的基础作用力有拉线的上拔力和柱体的下压力。7.1.2设计安全系数基础设计采用允许承载力方法和安全系数法计算。基础作用力采用荷载标准值。基础的上拔和倾覆稳定设计用安全系数按表7.

29、1取值。基础强度的设计安全系数按表7.2取值。表7.1上拔和倾覆稳定设计的安全系数杆塔类型K1直线型悬垂转角型、耐张型转角型、终端型、大跨越型1.62.02.5上拔基础K21.21.31.5倾覆稳定K31.51.82.234邵阳学院毕业设计（论文）表7.2强度设计安全系数强度设计安全系数2受力特征符号混凝土结构钢筋混凝土结构受冲切、无腹筋斜截面受剪K62.2按抗压强度计算的受压构件、局部承压按抗压强度计算的受压、受弯构件轴心（偏心）受拉（压） 、受弯、受扭、局部承压、斜截面受剪K41.7K4K5数值1.72.77.2杆塔基础的材料7.2.1基础材料包括混凝土、钢筋、石材、钢材、螺栓、焊条等。（

30、1）混凝土。混凝土基础的混凝土强度等级不宜低于C10。钢筋混凝土基础的混凝土强度等级不宜低于C15，当采用级、级钢筋或预制钢筋混凝土构件时，混凝土的强度等级不宜低于C20。（2）钢筋。钢筋混凝土基础一般采用级级钢筋。对C15强度等级混凝土的钢筋混凝土基础宜采用级钢筋，多数用于现场浇制。对C20强度等级混凝土的钢筋混凝土基础宜采用、级钢筋。（3）石材。石材主要用于作电杆的底盘、拉线盘和卡盘等。（4）钢材、螺栓和焊缝。基础设计所用的钢材、螺栓和焊缝计算均采用允许应力的计算。77.3 杆塔基础型式（1） “大开挖”基础。预先挖好基坑，将基础埋于其中或现场浇制基础，用回填土填实。回填土的土重用来保持基

31、础的上拔稳定。（2） 掏挖扩底基础。人工或机械掏挖成扩底土膜后，把钢筋骨架放入模内，然后注入混凝土。这类基础利用天然土体的强度和重量来保持上拔稳定。适用于无地下水影响的粘性土地区。（3） 扩桩基础。以爆扩成土模，在扩大端放入钢筋骨架注入混凝土。适用于可35邵阳学院毕业设计（论文）以爆扩成型的硬塑、可塑状态粘性土中。（4）石锚桩基础。在岩石上钻凿成孔，放入钢筋并注入水泥砂浆或混凝土。这类基础在山区采用。（5） 孔灌注桩基础。专门的钻具钻较深的孔，以水头压力货水头压力泥浆护壁，放入钢筋并浇注混凝土。在杆塔跨河的软弱地基可考虑使用。（6）倾覆基础。指埋置在填实的回填土中承受较大倾覆力矩的电杆基础、窄

32、基塔基础和宽基塔基础。97.4基础的上拔计算“大开挖” 基础和掏挖扩底基础称为普通基础。 普通基础的上拔计算通常采用 “土重法”计算。阶梯形基础上拔的稳定计算：“土重法”计算上拔稳定时T为T(VV0)0K1Q（7.1）0K2式中T上拔力；Q0基础自重；0土的计算容量；K1、K2基础上拔稳定安全系数；V0h深度内的基础体积；水平力的的影响系数； V上拔土锥t体体积。上拔土锥体体积V的计算方法分两种，其中：（1）当h h时tc4方形底板V h (B22Bh tgah2tg2a)（7.2）tt3t圆形底板V （2）当h h时tc4方形底板V h (B22Bh tgah2tg2a) B2(h h )（

33、7.4）ccctc3ht(D22Dh tga 4h2tg2a)（7.3）t43t圆形底板V 22Dh tga 4h2tg2a) D2(h h )（7.5）h (Dccctc4336邵阳学院毕业设计（论文）式中B方形底板边长；D圆形底板的直径；a回填土的计算上拔角；h回填抗拔土体的临界深度。按表7.3取用c表7.3临界深度hc临界深度hc土类土的状态圆形底板砂石类稍密、密实坚硬、硬塑粘性土可塑软塑2.5D2.0D1.5D1.2D方形底板3.0B2.5B2.0B1.5B本工程设计根据土质及铁塔型式采用现浇台阶式刚性基础和掏挖式基础混合使用，在土质较好、无地下水及非硬质岩石的直线塔和小转角铁塔采用掏

34、挖式基础，其他地方基础采用现浇台阶式刚性基础；这两种型式基础施工简便，工期短，质量易保证。混凝土强度等级均采用C20级，胶结材料采用425#普通硅酸盐水泥；钢材：A3（Q235）。基础型式及技术经济指标详见附图四。37邵阳学院毕业设计（论文）8绝缘子串和金具8.1绝缘子串的选取本工程绝缘子采用FXBW4-110/100型合成绝缘子，结构高度1240mm，直线杆塔全高超过40m，复合绝缘子长度采用1440mm。绝缘子爬电距离不小于3150mm。耐张串采用双联绝缘子串，跳线采用单串绝缘子串。合成绝缘子在高压侧加装均压环，跳线串采用配重式均压环。导线绝缘子串组装型式如表8.1所示，绝缘子机电特性如8

35、.2所示，绝缘子主要尺寸如8.3所示12。表8.1 导线绝缘子串组装型式表组 装 型 式绝缘子型号及片数单 串悬垂双 串单 串耐张双 串跳线单 串表8.2绝缘子机电特性表1 FXBW4-110/1002 FXBW4-110/1001 FXBW4-110/1002 FXBW4-110/1001 FXBW4-110/100（重锤式）机械破坏负荷 （不冲击耐受电压(不小 1分钟湿耐受电压型号小于)kN于)(kV)（不小于）kV最小击穿电压（不小于）kVFXBW4-110/100100550表8.3绝缘子主要尺寸230110公称结构高度最小电弧距离 公称爬电距离S型号H（mm）FXBW4-110/10

36、0144030（mm）1200（mm）330016R连接型式标记单重重量（kg）4.838邵阳学院毕业设计（论文）本次工程中悬垂绝缘子串在跨越高等级公路、河流，跨越35kV高压线路时采用双串，其它均采用单串，耐张绝缘子串均用双串。8.2挂线金具本工程挂线金具采用1997年国标定型金具，主要金具见8.4表所示：表8.4挂线金具破坏荷重不小于金具名称型号(KN)悬垂线夹悬垂线夹耐张线夹耐张线夹接续管接续管防 振 锤防 振 锤XGU-4XGU-2NY-240/30NY-50GJYD-240/30JY-50GFR-3FR-14040握着力不小于70握着力不小于60握着力不小于70握着力不小于60用于L

37、GJ-240/30用于XGJ-50/7用于LGJ-240/30用于XGJ-50/7用于LGJ-240/30用于XGJ-50/7用于LGJ-240/30用于XGJ-50/7备注导、避雷线接续金具均采用液压连接，导线与避雷线金具见附图五。8.3空气间隙空气间隙绝缘子串相配合的线路带电部分对杆塔的最小空气间隙值见表8.5所示：表8.5 最小空气间隙值表运行情况最小空气间隙(MM)大气过电压1000内部过电压700运行电压25039邵阳学院毕业设计（论文）9防雷与接地防雷与接地9.1防雷设计防雷设计本线路地处某市近郊， 雷电活动较少， 该区域的110KV及以上线路运行情况良好，因此本工程按通用设计全线

38、采用双避雷地线，并逐基直接接地。杆塔上地线对边导线的保护角在25左右。为防止雷击档距中央反击导线，在+15无风情况下。档距中央导线与地线间距离应满足下列校验公式的要求：S0.012L+1（9.1）式中：S导线与地线间距离（m）L档距（m）根据DL/T 621-1997交流电气装置的过电压和绝缘配合6.1.3条规定，有避雷线的110kV线路,在一般地壤电阻率地区,其耐雷水平不低于40-75kA。 本工程使用的杆塔经耐雷水平计算。在一般土壤电阻率地区是符合规程要求的。9.2接地设计接地设计根据DL/T 621-1997交流电气装置的接地标准，每基杆塔均应接地，杆塔接地装置采用水平放射型。在雷季干燥

39、时，每基杆塔的工频接地电阻应满足下表9.1所示。表9.1杆塔的接地电阻土壤电阻率100及以下（米）工频接地电阻10（不小于）152025301005005001000100020002000以上注：为保护变电设备提高进出线的耐雷水平，进出线2KM范围内已加大接地装置使接地电阻控制在10以下，平地丘陵地区需采用防盗型接地装置。在线路中间土壤电阻率很高的地区,采用换土的方法，确保接地电阻不大于20。居民区和水田中的接地装置，宜围绕杆塔基础敷设成闭合环形。利用自然接地极和外引接地装置时，应采用不少于两根导体在不同地点与杆塔接地网相连接。水平接地体的间距不宜小于5m。接地装置的导体，应符合热稳定的要求

40、。 交流电气装置的40邵阳学院毕业设计（论文）接地标准规定，按机械强度要求的接地圆钢最小直径为8mm，杆塔接地装置引出线的截面不应小于50mm2，并应热镀锌。接地引线与接地体的连接、接地体之间的连接应焊接，其搭接长度必须为圆钢直径的6倍（双面焊） 。本工程杆塔装设接地装置，接地装置采用10圆钢以水平放射方式敷设，在耕作区深度一般埋深不应小于0.8米，在山区一般埋深不应小于0.5米。接地引下线全部采用12热镀锌圆钢。水田采用普通型接地装置，有人员经常活动的山地和丘陵地区采用防盗型接地装置。9.3避雷线绝缘设计避雷线绝缘设计为便于变电站接地网电阻的测量，在变电站线路两端，门型避雷器挂线金具串采用一

41、片带保护间隙的绝缘子XDP-70C与构架隔开，其余地段避雷线均直接接地。41邵阳学院毕业设计（论文）10导线对地和交叉跨越距离根据 110500kV架空送电线路设计技术规程DL/T 5092-1999规定的要求，导线在地面、建筑物、树木、铁塔、道路、河流、管道、索道及各种架空线路的距离，应根据最高气温情况或覆冰无风情况求得的最大弧垂和最大风情况或覆冰情况求得的最大风偏进行计算。计算上述距离，可不考虑由于电流、太阳辐射等引起的弧垂增大，但应计及导线架线后塑性伸长的影响和设计、施工的误差。大跨越的导线弧垂应按导线实际能够达到的最高温度计算。导线对地及交叉跨越物的最小允许距离见表10.1所示。表10

42、.1导线对及交叉跨越物的最小允许距离被交叉跨越物名称居民区非居民区公路弱电线路、电力线路垂直距离建筑物边线最大风偏后4.0净空距离垂直距离树木最小净空距离经济作物(最小垂直距离)3.53.0最大计算风偏4.0考虑自然生长高度最大计算风偏净距（米）7.06.07.03.05.0备注42邵阳学院毕业设计（论文）导线对各类被跨物的最小垂直距离见表10.2所示。表10.2导线对各类被跨物的最小垂直距离被跨越物最小垂直距离（m）至标准铁路轨顶7.511.53.0备注铁路至电气铁路轨顶至承力索或接地线高速公路、1级公路至路面2-4级公路至五年一遇洪水位通航河流至最高航行水位的最高2.0船桅顶不通航河流至百

43、年一遇洪水位3.04.03.03.03.06.07.0至特殊管道任何部分至索道任何部分至电力线路至弱电线路在跨越档内，导线及避雷线均不得接头，并采用双串绝缘子 ,跨越须满足DL/T5092-1999110kV-500kV架空送电线路设计技术规程中要求。43邵阳学院毕业设计（论文）11利用WCAD for autoCAD软件的计算由于对工程线路中的导线和避雷线的应力弧锤的计算涉及到许多的参数的计算，手工计算的过程相当繁杂， 因此本次设计将通过 “架空电力线路辅助设计 （WCAD forautoCAD） ”这个软件来进行应力和弧锤的曲线计算。用WCAD软件计算应力弧垂曲线的步骤：11.1在WCAD

44、 for autoCAD中计算参数的步骤（1）进入WCAD for autoCAD软件后在主菜单中选择“导线计算” ，打开后进入“计算参数”部分，将各类计算参数的原始数据对应输入 ，打开界面如图11.1所示。图11.1导线计算参数界面（2）然后输入工程所在地区的气象条件如图11.2所示，包括：最低气温、最大风速、最大覆冰、大气过电压等等。44邵阳学院毕业设计（论文）图11.2 气象条件窗口（3）根据工程选定的导线和避雷线的型号，了解到导线和避雷线的各类参数，并将其输入到软件中，导线参数结果如图11.3所示，避雷线参数结果如图11.4所示。图11.3导线的参数45邵阳学院毕业设计（论文）图11.

45、4避雷线的参数（4）输入完数据后，点击运行程序，使其进行导线的计算，可以得出导线的各种参数。导线的比载计算得出:自重比载G1(kg/m.mm.mm):0.003342冰重比载G2(kg/m.mm.mm):0.003238覆冰时导线的垂直总比载G3(kg/m.mm.mm):0.006579风压比载G4(kg/m.mm.mm):0.000587最大风压比载G4(kg/m.mm.mm):0.003119覆冰时风压比载G5(kg/m.mm.mm):0.001131无冰有风时的综合比载G6(kg/m.mm.mm):0.003393有冰有风时的综合比载G7(kg/m.mm.mm):0.003593覆冰综合

46、比载G8(kg/m.mm.mm):0.006676其有效临界档距为153.02m。46邵阳学院毕业设计（论文）(5）最后激活软件在autoCAD中生成导线的特性曲线和安装曲线，导线特性曲线如图11.5所示，导线安装曲线如图11.6所示。图11.5导线特性曲线图11.6导线安装曲线同理也可以得到避雷线的特性曲线和安装曲线，避雷线特性曲线如图11.7所示，47邵阳学院毕业设计（论文）避雷线安装曲线如图11.8所示。图11.7避雷线特性曲线图11.8避雷线安装曲线48邵阳学院毕业设计（论文）11.2导线的曲线模板的计算输入导线的档距和比率的参数，再利用软件导出并在autoCAD中生成曲线，计算结果如

47、图11.9所示。图11.9 曲线模板界面导出得到曲线如图11.10所示。图11.10 导线曲线49邵阳学院毕业设计（论文）结论本设计通过对该地区架空线路的部分原始数据的综合分析，初步设计了一段110kV架空输电线路。主要内容包括线路路径的选取，导线和避雷线的应力弧垂的计算，线路的防振，杆塔的基础设计和选型等。本次设计的内容包含了部分非本专业的知识的计算，具有一定的挑战性，同时也是对自学能力的一次考验。本文主要是对110kV架空输电线路进行初步设计，在具体的实施过程中主要完成了以下工作。（1）路径的选取和杆塔的定位。通过对原始数据的分析和工程规章的规定，对线路的路径走向进行合理的选取，并在断面图

48、上进行杆塔的初步定位。（2）对线路导线和杆塔的选型，杆塔的基础，导线、避雷线的防振进行了初步的设计，并得出一个初步的结果。（3）对输电线路的气象条件、 导线的应力和弧垂、 杆塔的荷载进行了初步的计算。通过这次毕业设计，我对架空输电线路的设计的过程有了一个较完整的概念。更重要的是它使我学到了怎样去独立思考问题，解决问题，提高了解决问题的能力，为我今后的工作奠定坚实的基础。归纳起来，主要有以下几点：(1)学会了怎样去利用工具书、去查阅资料。在当今社会里，知识总量激增，一个人无法了解所有知识。因此，在设计过程中需要用到一些不曾学过的东西时，就要去有针对性的查找资料，然后去加已吸收利用，以提高自己的应

49、用能力，增长见识，补充最新的专业知识。(2)毕业设计起到了对以前所学知识加以巩固和对新学的知识进一步消化的作用。(3)进一步加强自己的实际应用能力。比如提高我对CAD制图的熟练掌握能力，及其论文的排版格式等实践能力。(4)培养了我严谨务实的工作作风和实事求是的科学态度，养成吃苦耐劳的习惯，同学之间的合作精神也在毕业设计中充分体现出来。由于我的水平有限，设计中仍发现有许多不足，考虑问题欠全面之处，敬请老师们批评指正。希望能够在以后的工作中更好的磨练自己，提高自己。50邵阳学院毕业设计（论文）参考文献1黄俊杰，王身丽,陈早明等.架空输电线路弧垂计算的计算机实现M.湖北电力，2003.2孟隧民，李光

50、辉.架空输电线路设计M.北京:中国屯峡出版社，2000.3许建安.35-110KV输电线路设计M .中国水利水电出版社.2007.4曾宪凡高压架空线路设计基础M.北京：水力电力出版社，1995.5张万椿高压架空输电线路设计与计算M.成都：四川科学技术出版社1986.6SDGJ94-90架空送电线路杆塔结构设计技术规定S水利电力出版社1990.7SDGJ62-84送电线路基础设计技术规定S水利电力出版社1984.8DL/T 5092-1999110500kV架空送电线路设计技术规程S电力工业部1999.935220kV送电线路铁塔通用设计型录东北电力设计院M1990.10DL/T620-97交流