架空輸電線路課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　原始資料</b></p><p>　　隨著某地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)需要建一110KV變電站。該站輸電線路采用單回輸電方式，線路總長(zhǎng)30KM，輸送功率46MW，功率因數(shù)0.85，最大負(fù)荷小時(shí)數(shù)6500小時(shí)。</p><p>　　因地處平原，該輸電線

2、路經(jīng)過(guò)的地勢(shì)平坦，相對(duì)高度較小，多為居民區(qū)，工廠，道路，池塘，沿線樹木稀少，土質(zhì)含沙量較大，地下水位較淺。</p><p><b>　　自然條件</b></p><p>　　線路所經(jīng)地區(qū)的自然條件如下表</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　1．導(dǎo)線截面的選擇及校驗(yàn)；

3、</p><p>　　2．導(dǎo)線應(yīng)力及弧垂計(jì)算；</p><p><b>　　3．桿塔的選擇；</b></p><p>　　4. 桿塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì) </p><p>　　5. 絕緣子的選擇</p><p>　　6. 防雷防振及接地保護(hù)裝置的選擇。

4、 </p><p>　　第一章導(dǎo)線截面的選擇與校驗(yàn)</p><p>　　一、按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面 </p><p>　　按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面用的輸送容量，應(yīng)考慮線路投入運(yùn)行后5—10年的發(fā)展。在計(jì)算中必須采用正常運(yùn)行方式先經(jīng)常重復(fù)出現(xiàn)的最高負(fù)荷，但是在系統(tǒng)發(fā)展還不明確的情況下，應(yīng)該注意切勿使導(dǎo)線截面選定過(guò)小。導(dǎo)線截面的計(jì)算公式如下：

5、 </p><p>　　S=P/UeJCOS?</p><p>　　S——導(dǎo)線截面（）       P——送電容量（KW） </p><p>　　Ue——線路額定電壓（KV）     J——經(jīng)濟(jì)電流密度（A/） </p&g

6、t;<p>　　=P/U25000/ 115)=125.51(A)</p><p>　　由上表可查的J=0.9 A/，則</p><p>　　S=125.51/0.9=139.5)</p><p>　　由附表查得選擇鋼芯鋁鉸線LGJ-150／20型。</p><p>　　二、導(dǎo)線截面的校驗(yàn)   &#

7、160; </p><p>　　已知:=0.21, =0.42，</p><p>　　P=460.85=39.1MW , Q=6.9Mvar</p><p>　　（1）熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 規(guī)程規(guī)定導(dǎo)線長(zhǎng)期允許工作電流為70攝氏度，LGJ-150/20導(dǎo)線的容量容許電流為445A。當(dāng)回路斷開或故障時(shí)，容許電流為445×1.2

8、=534A(雙回線路時(shí)電流是單回線路的1.2倍）。遠(yuǎn)大于Imax(445A)故能滿足發(fā)熱條件要求。</p><p>　　第二章導(dǎo)線應(yīng)力及弧垂計(jì)算</p><p>　　當(dāng)導(dǎo)線受外界溫度變化時(shí)，將引起導(dǎo)線的熱脹冷縮；而導(dǎo)線上荷載的變化，將引起導(dǎo)線的彈性變形。這兩種的結(jié)果，均使導(dǎo)線長(zhǎng)度發(fā)生變化。在檔距一定時(shí)，導(dǎo)線長(zhǎng)度即使發(fā)生微小的變化，也將會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線張力和弧垂發(fā)生相應(yīng)的變化。導(dǎo)線長(zhǎng)度縮短，將使導(dǎo)

9、線的張力增大，弧垂減小，機(jī)械安全系數(shù)降低；反之，導(dǎo)線伸長(zhǎng)，將使導(dǎo)線張力減小，弧垂增大，安全系數(shù)增大。因此，在設(shè)計(jì)線路時(shí)，必須計(jì)算導(dǎo)線的應(yīng)力和弧垂，以便確定和掌握在各種氣象條件下導(dǎo)線應(yīng)力和弧垂的變化情況，使設(shè)計(jì)做到經(jīng)濟(jì)合理，以方便施工安裝。</p><p><b>　　一、比載計(jì)算</b></p><p>　　查表及資料可知：導(dǎo)線計(jì)算截面積A=167.37,導(dǎo)線計(jì)算直徑

10、d=16.72mm,單位質(zhì)量q=598kg/km,最大風(fēng)速30m/s,覆冰厚度d=10mm,40℃,20℃,覆冰風(fēng)速V=10m/s。</p><p><b>　　1、自重比載 </b></p><p>　　=35.01×（N/m） </p><p>　　2、冰重比載????</p><p>

11、　　=44.27×（N/m） </p><p><b>　　3、垂直總比載 </b></p><p>　　=79.28×（N/m） </p><p><b>　　4、無(wú)冰風(fēng)壓比載</b></p><p>　　=56.17×（N/m）

12、0;</p><p>　　5、覆冰風(fēng)壓比載     </p><p>　　=16.13×（N/m） </p><p><b>　　6、無(wú)冰綜合比載</b></p><p><b>　　×（N/m）</b></p&g

13、t;<p><b>　　7、覆冰綜合比載</b></p><p>　　二、臨界檔距的計(jì)算及判別 </p><p>　　查資料可知：LGJ-150/20的參數(shù)=284.22（N/，安全系數(shù)K=2.5,膨脹系數(shù)=19×（1/℃）,彈性模數(shù)=78400 N/</p><p>　　按設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定，年運(yùn)行應(yīng)力的氣象條件采

14、用年平均氣溫，導(dǎo)線的年平均運(yùn)行應(yīng)力不超過(guò)導(dǎo)線瞬時(shí)破壞應(yīng)力上限的25。 </p><p>　　則0.25×（N/?</p><p>　　導(dǎo)線的許用應(yīng)力=113.68（N/</p><p>　　為了保證架空線長(zhǎng)期的安全可靠，除需使其應(yīng)力在任何氣象條件下均不得超過(guò)強(qiáng)度許用應(yīng)力外，還應(yīng)具有足夠的耐振能力。架空線的耐振能力取決于年平均運(yùn)行應(yīng)力的大小，滿足強(qiáng)

15、度條件要求的架空線，在任何氣象條件的應(yīng)力均不至超過(guò)強(qiáng)度許用應(yīng)力，而耐震條件則要求架空線在平均氣溫下的應(yīng)力不超過(guò)年平均運(yùn)行應(yīng)力的上限這兩種條件哪一種在什么氣象情況下起控制作用，需要借助于臨界檔距來(lái)判別，考慮了耐震條件以后公用三個(gè)臨界檔距：（1）最低氣溫和最大比載的臨界檔距（2）最大比載和年平均氣溫的臨界檔距（3）最低氣溫和年平均氣溫的臨界檔距。</p><p><b>　　=241.1m</b>

16、;</p><p><b>　　=140.14m</b></p><p><b>　　=128.8m</b></p><p><b>　　虛數(shù)</b></p><p><b>　　0</b></p><p><b>　　1

17、22.03m</b></p><p>　　將臨界檔距填入有效臨界檔距判別表中，進(jìn)行判斷</p><p>　　確定有效臨界檔距為=128.8m，當(dāng)L128.8m時(shí)，應(yīng)力由最低氣溫控制；當(dāng)L128.8m時(shí)，應(yīng)力由最大比載控制。</p><p>　　各種氣象條件下的應(yīng)力和弧垂計(jì)算</p><p>　　導(dǎo)線的假設(shè)安裝是在不同條件下進(jìn)行的，

18、施工時(shí)需對(duì)照事先做好的表格，查出對(duì)應(yīng)的弧垂，以確定松緊程度，使其在任何條件下都不超過(guò)允許值且滿足耐振條件，并且導(dǎo)線對(duì)地和被跨物之間的距離符合要求，保證運(yùn)行的安全。</p><p>　?。ㄒ唬?#160;最低氣溫（T=-20℃） </p><p>　　當(dāng)L=50m時(shí)，應(yīng)力由最低氣溫控制,113.682（N/</p><p>　　g=35.01×（N

19、/m）</p><p><b>　　f0.09624m</b></p><p>　　當(dāng)L=100m時(shí)，應(yīng)力由最低氣溫控制,</p><p><b>　　f0.385m</b></p><p>　　當(dāng)L=128.8m時(shí)，為臨界檔距,</p><p><b>　　f0.

20、639m</b></p><p>　　當(dāng)L=150m時(shí)，由最大比載控制,</p><p><b>　　106.7（N/</b></p><p><b>　　f0.92m</b></p><p>　　當(dāng)L=200m時(shí)，應(yīng)力由最大比載控制,</p><p><b

21、>　　89.73（N/</b></p><p><b>　　f1.95m</b></p><p>　　當(dāng)L=250m時(shí)，應(yīng)力由最大比載控制,</p><p><b>　　75.98（N/</b></p><p><b>　　f3.6m</b></p>

22、;<p>　　當(dāng)L=300m時(shí)，應(yīng)力由最大比載控制,</p><p><b>　　66.64（N/</b></p><p><b>　　f5.91m</b></p><p>　　當(dāng)L=350m時(shí)，應(yīng)力由最大比載控制,</p><p><b>　　61.8（N/</b&g

23、t;</p><p><b>　　f8.68m</b></p><p>　　當(dāng)L=500m時(shí)，應(yīng)力由最大比載控制,</p><p><b>　　59.06（N/</b></p><p><b>　　f11.33m</b></p><p>　?。ǘ┳罡邭?/p>

24、溫時(shí)（T=40℃） </p><p>　　當(dāng)L=50m時(shí)，應(yīng)力由最低氣溫控制，</p><p><b>　　32.8（N/</b></p><p><b>　　f0.33m</b></p><p>　　當(dāng)L=100m時(shí)，應(yīng)力由最低氣溫控制,</p><p><

25、b>　　42.9（N/</b></p><p><b>　　f1.02m</b></p><p>　　當(dāng)L=128.8m時(shí)，為臨界檔距,</p><p><b>　　48.02（N/</b></p><p><b>　　f1.5m</b></p>

26、<p>　　當(dāng)L=150m時(shí)，由最大比載控制,</p><p><b>　　48.20（N/</b></p><p><b>　　f2.04m</b></p><p>　　當(dāng)L=200m時(shí)，應(yīng)力由最大比載控制,</p><p><b>　　48.52（N/</b>&

27、lt;/p><p><b>　　f3.61m</b></p><p>　　當(dāng)L=250m時(shí)，應(yīng)力由最大比載控制,</p><p><b>　　48.71（N/</b></p><p><b>　　f5.62m</b></p><p>　　當(dāng)L=300m時(shí)，應(yīng)

28、力由最大比載控制,</p><p><b>　　48.84（N/</b></p><p><b>　　f8.1m</b></p><p>　　當(dāng)L=350m時(shí)，應(yīng)力由最大比載控制,</p><p><b>　　48.92（N/</b></p><p>&

29、lt;b>　　f11m</b></p><p>　　當(dāng)L=500m時(shí)，應(yīng)力由最大比載控制,</p><p><b>　　48.98（N/</b></p><p><b>　　f14.6m</b></p><p><b>　　第三章桿塔的選擇</b></p

30、><p><b>　　一、桿塔的作用 </b></p><p>　　架空線路的桿塔是用來(lái)支持導(dǎo)線和避雷線的，并使導(dǎo)線與導(dǎo)線，導(dǎo)線與避雷線，導(dǎo)線與大地及其它被跨越物間保持一定的安全距離。 </p><p>　　桿塔有水泥桿塔和鐵塔，水泥桿塔比鐵塔有以下缺點(diǎn)： </p><p>　　1.鋼筋混凝土電

31、桿的重力大。 </p><p>　　2.由于鋼筋混凝土耐張轉(zhuǎn)角桿一般都需要有拉線，在居民擁擠地帶以及地區(qū)都不能使用。 </p><p>　　3.鋼筋混凝土電桿一般不能承受較大荷載 </p><p><b>　　二、桿塔的選用 </b></p><p>　　導(dǎo)線在桿塔上布置方式如下：

32、 </p><p>　?。?）單回路鐵塔為三角排列布置 </p><p>　?。?）地線為水平排列布置</p><p>　　第四章桿塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)</p><p>　　在送電線路中，桿塔底下部分的總體稱為基礎(chǔ)，它的作用是使桿塔在各種受力情況下不傾覆，下陷和上拔。因此對(duì)基礎(chǔ)施工的質(zhì)量要求必須嚴(yán)格，工程數(shù)據(jù)，資料的記錄必須齊全，

33、以利于長(zhǎng)期安全運(yùn)行。 </p><p>　　一、鐵塔基礎(chǔ)承受以下幾種荷重： </p><p>　　1、由桿塔、導(dǎo)線、避雷線、絕緣子、金具等的自重而產(chǎn)生的垂直荷重，還應(yīng)計(jì)及覆冰荷重和安裝時(shí)工人、工具及附件的荷重。 </p><p>　　2、由風(fēng)力產(chǎn)生的荷重力，轉(zhuǎn)角桿塔的角度荷載。 </p><p>　　3

34、、由兩側(cè)導(dǎo)線、避雷線張力不平衡由事故斷線而產(chǎn)生的張力和沖擊力。 </p><p>　　4、組立桿塔及架空線時(shí)產(chǎn)生的安裝負(fù)重。</p><p>　　二、基礎(chǔ)型式的選擇 </p><p>　　巖石基礎(chǔ)施工，最主要的是巖石本身的強(qiáng)度，施工時(shí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)資料，逐基核查覆土層厚度及巖石質(zhì)量，當(dāng)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)不符時(shí)，應(yīng)向設(shè)計(jì)單位提出處理方案。地表上的巖石長(zhǎng)期暴

35、露在外，在太陽(yáng)輻射熱，大氣、水及生物等機(jī)械或化學(xué)作用影響下，會(huì)逐基改變巖石的性狀，使整體巖石破碎成松散的碎屑即風(fēng)化。風(fēng)化作用使巖石的聯(lián)結(jié)性遭受破壞，影響了他的物理力學(xué)性質(zhì)，尤其大大降低巖石的強(qiáng)度，對(duì)桿塔基礎(chǔ)起著不良的影響。因此判別巖石的風(fēng)化程度對(duì)基礎(chǔ)的安全是相當(dāng)重要的。</p><p>　　根據(jù)原始資料分析，本施工改造段屬3類巖石，實(shí)際上不能做成巖石基礎(chǔ)，宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土或混凝土基礎(chǔ)； </p

36、><p><b>　　第五章絕緣子的選擇</b></p><p><b>　　一、絕緣子作用 </b></p><p>　　絕緣子是用來(lái)支撐和懸掛導(dǎo)線，并使導(dǎo)線和桿塔絕緣，它應(yīng)具有足夠的絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)化學(xué)物質(zhì)的侵蝕具有足夠的抵御能力，并能適應(yīng)大氣條件的變化。</p><p>　　二

37、、絕緣子污閃分析 </p><p>　　由于送電線路周圍的大氣污染，絕緣子表面附著污穢物質(zhì)，在大霧或比較潮濕的情況下，積附在絕緣子表面的污穢物質(zhì)中可溶性鹽類被水分溶解，形成一種導(dǎo)電水膜。從而使絕緣子的表面電阻下降，泄漏電流增大，產(chǎn)生局部放電，當(dāng)絕緣子電阻下降到不能承受線路運(yùn)行電壓時(shí)，絕緣子就會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，使線路跳閘，造成供電中斷。 </p><p><b>　　

38、三、絕緣子的選擇 </b></p><p>　　對(duì)原始資料進(jìn)行分析，該地多為居民區(qū)，工廠，道路，池塘，沿線樹木稀少，因此確定該地區(qū)為Ⅲ級(jí)污穢區(qū)，所以設(shè)計(jì)采用Ⅲ級(jí)污穢區(qū)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求：本線路孤立檔選用單串合成絕緣子成串；連續(xù)檔的耐張桿塔選用雙串合成絕緣子成串，直線桿塔跨越檔選用雙串合成絕緣子成串，非跨越檔選用單串合成絕緣子成串；跳線選用單串

39、耐污型懸式絕緣子成串。 </p><p>　　1、懸垂串 FXBW4-110/120 單串成串</p><p>　　2、懸垂串 FXBW-110/70 雙串成串</p><p>　　3、耐張串 FXBW4-110/120 單串成串</p><p>　　4、耐張串

40、 FXBW-110/70 雙串成串</p><p>　　5、跳線懸垂串 XWP-7 單串成串</p><p>　　海拔1000m以下地區(qū)，操作過(guò)電壓及雷電過(guò)電壓要求的懸垂絕緣子串絕緣子片數(shù)，不應(yīng)少于下表的數(shù)值。</p><p>　　第六章防雷防振及接地保護(hù)裝置的選擇</p><p><b

41、>　　一、防雷保護(hù)措施</b></p><p>　　根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》(DL/T620—1997)及《設(shè)計(jì)規(guī)程》規(guī)定，本工程采用以下措施防雷：</p><p>　　1、防雷本線路全線架設(shè)兩根地線；</p><p>　　2、塔頭布置兩根地線之間的距離不超過(guò)地線與導(dǎo)線垂直距離的5倍，地線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角不大于20度；

42、</p><p>　　3、在外過(guò)電壓15度無(wú)風(fēng)時(shí)，在檔距中央，導(dǎo)線與地線間的距離滿足下式要求：</p><p>　　S0.012L+1； </p><p>　　式中S--檔距中央導(dǎo)線與地線間的距離(m)； </p><p>　　L--檔距(m) （計(jì)算條件為±15℃、無(wú)冰、無(wú)風(fēng)）。</p><p><

43、b>　　二、防振措施</b></p><p>　　導(dǎo)線的振動(dòng)和舞動(dòng)對(duì)導(dǎo)線的危害較大，引起導(dǎo)線振動(dòng)的主要原因是風(fēng)的作用，架空輸電線路的導(dǎo)線受穩(wěn)定的微風(fēng)作用時(shí)，便在導(dǎo)線的背面形成以一定頻率上下交替變化的氣流渦流，從而使導(dǎo)線受到一個(gè)交替的脈沖力作用，當(dāng)頻率與導(dǎo)線固有頻率相等時(shí)，導(dǎo)線垂直平面產(chǎn)生共振，引起導(dǎo)線舞動(dòng)。導(dǎo)線振動(dòng)使導(dǎo)線在線夾出口反復(fù)扭折，使材料疲勞，最終導(dǎo)致導(dǎo)線斷線或斷股事件發(fā)生，對(duì)導(dǎo)線的運(yùn)行

44、安全危害很大。</p><p>　　鑒于導(dǎo)線振動(dòng)的起因及危害，我們必須采取相應(yīng)的措施來(lái)保護(hù)線路安全運(yùn)行，在該設(shè)計(jì)中主要從下面兩方面來(lái)保護(hù)：</p><p>　　1、采用防振線夾，利用設(shè)備本身對(duì)導(dǎo)線的阻尼作用，減少導(dǎo)線的振動(dòng)；</p><p><b>　　2、采用防振錘。</b></p><p>　　安裝防振錘的原則：最大

45、波長(zhǎng)和最小波長(zhǎng)的情況下，防振錘的安裝位置在線夾出口的第一個(gè)半波內(nèi)。</p><p><b>　　三、接地保護(hù)</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)程規(guī)定：有地線的桿塔均應(yīng)接地。本工程線路經(jīng)過(guò)的地區(qū)，該線路經(jīng)過(guò)地區(qū)土壤電阻率為100500，在雷雨季節(jié)干燥時(shí)，自立桿塔的工頻接地電阻按不大于15設(shè)計(jì)，每基桿兩腿和塔四腿均裝設(shè)接地引下線及接地裝置，接地體及引下線應(yīng)熱鍍鋅防腐并敷

46、設(shè)成放射型，埋深不小于0.8m。為便于測(cè)量變電站接地網(wǎng)的電阻，在變電站的地線掛線架上，裝設(shè)一片XWP-7型懸式絕緣子。正常時(shí)地線與變電站連接，測(cè)量電阻時(shí)拆開。 </p><p>　　桿塔接地電阻滿足有關(guān)規(guī)程的要求不大于下表所列值</p><p><b>　　結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是我們?cè)谛Ｆ陂g的一個(gè)重要的綜合性實(shí)

47、踐環(huán)節(jié),架空輸電線路課程設(shè)計(jì)是對(duì)理論知識(shí)的具體運(yùn)用，通過(guò)本次設(shè)計(jì)使我對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，是把所學(xué)的各門專業(yè)知識(shí)、實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行了一次綜合運(yùn)用，從而完善、鞏固和提高了專業(yè)理論知識(shí)，并將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中，培養(yǎng)和提高了分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，此次設(shè)計(jì)不僅加強(qiáng)了專業(yè)課知識(shí)的應(yīng)用，同時(shí)也對(duì)以后工作中遇到的問(wèn)題有了提醒，各部分都是相互聯(lián)系的，稍有錯(cuò)誤將導(dǎo)致后續(xù)部分分析的錯(cuò)誤，這也提醒了我們學(xué)習(xí)需要更好的嚴(yán)謹(jǐn)性。</p>

48、<p>　　這次課程設(shè)計(jì)使我不僅能讓我熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，提高自己理論與實(shí)踐結(jié)合的能力，更讓我熟悉了國(guó)家能源開發(fā)政策和有關(guān)技術(shù)規(guī)程、規(guī)則等，樹立了發(fā)電、變電、送電、配電必須安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)，為今后能盡快適應(yīng)實(shí)際工作打下基礎(chǔ)。</p><p>　　在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了*老師很大的幫助，使我順利的完成了這次課程設(shè)計(jì)，在此表示衷心感謝！ </p><p><

49、b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]《電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)》 張殿生 主編</p><p>　　[2]《輸配電線路設(shè)計(jì)》劉增良 楊澤江 主編</p><p>　　[3]《35–110KV輸電線路設(shè)計(jì)》 許建安 主編</p><p>　　[4]《高壓架空送電線路機(jī)械計(jì)算》 周正山 主編</p>