1、东北电力大学毕业论文 毕业设计说明书（论文） 题目：220kv单回路架空输电线路设计 学院： 班级： 姓名：学号： 指导教师： 20XX年X月 吉林目录前言3摘要4第一章 导线地线设计51.1第III气象区的条件及参数51.2临界档距及控制气象的判断71.3 绘制应力弧垂曲线绘制91.4地线比载计算13第二章 杆塔结构设计2.1杆塔定位162.2杆塔定位后校验182.3杆塔荷载计算22第三章 金具设计543.1绝缘子的选择543.2确定每联绝缘子片数543.3选择绝缘子后校验563.4防震锤设计563.5金具材料和组装图58第四章 防雷设计594.1杆塔接地594.2耐雷水平计算604.3雷击
2、跳闸率计算63第五章 基础设计665.1关于铁塔基础的设计665.2铁塔基础四种类型665.3铁塔基础的上拔校验675.4下压稳定校验69参考文献70前 言随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，电力需求水平增长突出，为了满足市场的需求，我国的电力工业在近50年来也得到了很大的发展。改革开放以来我国的电力工业快速发展，现在我国将要实现以超高压和特高压输电线路为骨架，各个电压等级的输电线路协调运行的电网系统。 我国为推动电力能源在全国范围内的优化配置，保障安全可靠的电力供应而大力发展智能电网。近年来，随着新技术的不断应用，跨区跨省电网建设快速推进，电网网架结构得到进一步的加强和完善。在中西部地区
3、资源和消费带动下，随着电网联网建设，将逐步实现大区域或者全国电力电量平衡原则。而电网建设将配合电源基地建设，改变过去单独依靠输煤的模式，采取输煤与输电并举的发展方式，通过特高压、超高压交直流，实施跨区、跨省，西电东送，南北互济，水电交互，火电、水电、风电、太阳能打捆送电。在实现高效率的智能化电网中220kv输电线路将起着不可替代的作用！各地区的地形、地质、气象等自然环境比较复杂。在输电线路建设中会遇到许多技术问题。通过大量的工程实践，我们对高山地区、严重覆冰地区、台风地区、高海拔地区、不良地质地区、地震灾害地区等特殊条件下，输电线路的设计、施工和运行都积累了丰富的经验，已经建立输电线路有关的研
4、究和试验的机构和设施。电力专家一致认为，要适应我国电网未来快速发展的要求，确保电网的安全、稳定、经济运行，在今后的电网建设中应推动新技术应用，以提高电网输送能力，节约输电走廊，提高线路投资效益。而220kv输电线路的设计、施工和运行经验是最完善的，它将为今后发展超高压、大容量输电线路的建设创造十分有利条件。摘要随着国民经济快速增长，各地电网建设迅猛发展，从过去的“几年建一条线路”到现在的“一年建几条线路”实现了跨越式发展，供电可靠性进一步提高，电网输送能力大大增强，但输电线路建设的内部环境和外部空间却越来越小。如何应对新形势，最大限度地满足电网建设需要已成为技术部门不断研究的课题。本文从设计角
5、度围绕导线的选择和导线的风荷载以及杆塔的定位和校验，杆塔的结构，金具的选择，基础的设计，防雷接地的设计等方面提出了意见和看法。本论文的设计分为二个部分，第一部分为设计和计算部分，通过设计地形，选择导线，计算相关参数能确定导线弧垂位置，杆塔的结构和形状以及荷载情况。第二部分为校验阶段，根据220KV输电线路高安全性，保证送电线路稳定运行等条件，进行详细准确的荷载、间隙、电阻值等校验，为提高线路安全运行的安全系数提供有利参数。关键词 输电线路 杆塔设计 防雷设计 金具设计第1章 导线地线设计1.1导线比载计算1.1.1相关参数的确定本架空送电线路设计中，导线选用LGJ-300/70型钢芯铝绞线，查
6、阅钢芯铝绞线规格表（GB1179-83）得LGJ-300/70导线的规格参数如表2-1表2-1 LGJ-300/70导线规格参数总截面积A（mm2）导线外径d（mm）计算质量GTa（kg/km）计算拉断力Tm（N）376.6125.21402128000查阅钢芯铝绞线弹性系数和膨胀系数表（GB1179-83）得导线的弹性系数和膨胀系数如表2-2表2-2 LGJ300/70导线弹性系数和膨胀系数线膨胀系数（1/oC）最终弹性系数E（N/mm2）17.810-680000线路穿越第气象区，查阅全国典型气象区气象参数表得第气象区气象条件：覆冰厚度b=15mm，覆冰时风速v=15m/s，最大风速v=3
7、0m/s，雷电过电压时风速m/s，内过电压时风速v=15m/s。1.1.2 导线比载计算作用在导线上的机械荷载有自重、冰重和风压。这些荷载可能是不均匀的，但为了便于计算，一般按沿导线均匀分布考虑。在导线计算中，常把导线受到得机械荷载用比载表示，所以比载是指导线单位长度、单位截面积上的荷载。常用的比载共有七种，计算如下：1. 自重比载：导线本身重量所造成的比载。36.48N/m-mm22. 冰重比载：导线覆冰时，由于冰重产生的比载。N/m-mm23. 覆冰时导线的垂直总比载：架空线自重比载和冰重比载之和。N/m-mm24. 无冰时风压比载：无冰时作用在导线上每米长每平方毫米的风压荷载。计算公式：
8、当风速m/s时，风压不均匀系数，因为导线直径mm17mm，故导线的风载体型系数，风向与架空线轴线之间的夹角，此时风压比载为：30.43N/m-mm2当风速m/s时，风压不均匀系数，导线的风载体型系数，风向与架空线轴线之间的夹角，此时风压比载为：N/m-mm2 当风速m/s时，风压不均匀系数，导线的风载体型系数，风向与架空线轴线之间的夹角，此时风压比载为：N/m-mm25. 覆冰时风压比载：覆冰导线每米长每平方毫米的风压荷载。覆冰时风速m/s，查得风速不均匀系数，导线的风载体型系数，风向与架空线轴线之间的夹角，此时风压比载为：N/m-mm26. 无冰有风时的综合比载：无冰有风时，导线上作用着垂直
9、方向的比载和水平方向的比载，按向量合成得综合比载。N/m-mm2 N/m-mm2N/m-mm27. 有冰有风时的综合比载：导线覆冰有风时，综合比载为垂直比载和覆冰风压比载的向量和。N/m-mm21.2 临界档距及控制气象的判断1.2.1 导线的机械物理特性1.导线的抗拉强度：导线的计算拉断力与导线的计算接面积的比值称为导线的抗拉强度或瞬时破坏应力。 MPa2. 最大使用应力：MP其中K为导线地线的安全系数，在设计中K取值不应小于2.5，避雷线的设计安全系数，宜大于导线的设计安全系数。3. 年平均运行应力上限：MPa1.2.2 可能控制气象条件列表根据比载、控制应力，将有关数据按值由小到大列出表
10、格，并按A、B、C、D顺序编号，如表2-3所示表2-3 可能的控制气象条件列表最低气温最大风速年平均气温覆冰比载(N/m-mm2)36.4810-347.5110-336.4810-384.4310-3应力(MPa)135.93135.9384.96135.93温度(oC)-20-5+10-5g/(1/m)2.6810-43.5010-44.2910-46.2110-4排列序号ABCD 1.2.3 临界档距计算m1.2.4 控制条件确定列出临界档距控制条件判别表，如表2-4所示表2-4 有效临界档距判别表 (m)ABCDlAB=355.6lBC=虚数lCD=209.91lAC=虚数lBD=0l
11、AD=142.897 D控制 0 lL (m) 图2-1 控制条件的控制范围综上所述，C、D即年平均气温、覆冰为控制气象。1.3绘制应力弧垂曲线绘制计算各控制气象条件下的应力利用如下公式：整理得：弧垂计算公式：1.3.1. 求的各气象条件下的应力如表1.最高气温条件下的应力弧垂 如表2-3-1表2-3-1 此时gj=g1=36.4810-3N/m- mm2 tj=40L (m)50100150200250300350400450500(mpa)45.9552.3158.0462.7462.4861.5460.8960.4360.1059.86F (m)0.250.871.772.914.566
12、.669.1612.0712.569.992.最大风条件下应力弧垂 如表2-3-2表2-3-2 此时gj=g7=47.5110-3N/m- mm2 tj=-5L (m)50100150200250300350400450500(mpa)157.45157.91158.62159.51101.3495.0990.6287.4885.2383.60F (m)0.090.380.841.493.665.628.0210.8614.1117.763.覆冰条件下应力弧垂 如表2-3-3表2-3-3 此时gj=g7=47.5110-3N/m- mm2 tj=-5L (m)50100150200250300
13、350400450500(mpa)109.72117.41126.11134.38135.93144.28142.7135.93135.93135.93F (m)0.240.891.883.144.856.999.512.4215.7219.44.大气过电压条件下应力 如表2-3-4表2-3-4 此时gj=g1=36.4810-3N/m- mm2 tj=15L (m)50100150200250300350400450500(mpa)78.1278.8379.7280.5875.5970.9767.8765.7764.363.245.最低气温条件下应力 如表2-3-5表2-3-5 此时=36.
14、4810-3N/m- mm2 tj=-20L(m)50100150200250300350400450500(mpa)126.83124.40120.70116.23118.1490.481.5275.6371.6868.966.大气过电压（有风）条件下应力 如表2-3-6表2-3-6 此时gj=36.7610-3N/m- mm2 tj=15L(m)50100150200250300350400450500(mpa)78.1478.8979.8280.7375.9171.3568.2866.1964.5563.497.安装条件下应力 如表2-3-7表2-3-7 此时gj= g1=36.7610
15、-3N/m- mm2 tj=-10L(m)50100150200250300350400450500(mpa)112.78110.93108.21105.0794.3284.3244.4672.9069.867.648.内过电压条件下应力 如表2-3-8表2-3-8 此时gj=g1=37.8610-3N/m- mm2 tj=10L (m)50100150200250300350400450500(mpa)85.0285.1985.4185.6380.4175.1071.5169.0767.3666.149.大气过电压（无风）条件下应力 如表2-3-9表2-3-9 此时gj=g1=36.4810
16、-3N/m- mm2 tj=15L(m)50100150200250300350400450500(mpa)78.1278.8379.7280.5875.5970.9767.8765.7764.363.2410.年平均运行应力条件下应力 如表2-3-10表2-3-10 此时gj=g1=36.4810-3N/m- mm2 tj=10L (m)50100150200250300350400450500(mpa)84.9684.9684.9684.9684.9684.9684.9684.9684.9684.961.3.2 绘制安装曲线线路安装时不同温度和档距下的应力和弧垂如表2-4-1表2-4-1
17、此时gj= 36.7610-3N/m- mm2 温度L(m)50100150200250300350400450500-20126.84124.4120.8116.4103.390.7681.9476.0772.1469.42f0.0910.3690.8561.582.784.566.879.6612.8916.54-15119.81117.67114.47110.6898.787.4579.6474.4570.9568.52f0.9060.390.9031.662.94.737.069.913.1116.74-10112.79110.95108.26105.1594.3284.3277.47
18、72.969.867.64f0.1020.4140.9551.7483.054.96.2610.0813.3217.98-5105.79104.31102.299.8290.1881.3975.4171.4368.7166.8f0.1090.441.0121.843.185.087.4610.2913.5417.18098.8297.7796.394.7186.2778.6373.4870.0267.6665.98f0.120.471.0741.943.335.267.6610.4913.7517.40591.8891.3390.689.8382.5976.0571.6568.6966.646
19、5.19f0.1250.5031.142.053.485.447.810.713.9615.391084.9885.0485.1285.2079.1473.1669.9267.4165.6764.42f0.140.541.2152.23.635.68.0510.9114.1713.831578.1578.9379.8980.8375.9271.3468.2866.1964.7363.68f0.1470.5821.2942.273.785.798.2411.1214.3712.82071.3973.0274.9476.7472.9169.2166.7365.0263.8262.95f0.160.
20、631.382.3953.945.978.4310.3114.5712.092564.7967.3870.2972.9170.1167.2165.2663.9162.9562.19f0.1770.681.472.524.086.148.611.514.7811.47注: L(m),(mpa), f(m), 温度(oC)- 70 -东北电力大学毕业论文1.4 地线比载计算1.4.1 相关参数的确定本架空送电线路设计中，导线选用LGJ-300/70型钢芯铝绞线，查阅避雷线与导线配合表选用避雷线型号JLB4-150，镀锌钢绞线规格表得JLB4-150地线的规格参数如表2-5表2-5 JLB4-150
21、导线规格参数总截面积A（mm2）导线外径d（mm）计算质量GTa（kg/km）计算拉断力Tm（N）148.0715.75696.358720查阅镀锌铝绞线弹性系数和膨胀系数表（SDJ3-79）得导线的弹性系数和膨胀系数如表2-6表2-6 GJ-70导线弹性系数和膨胀系数线膨胀系数（1/oC）最终弹性系数E（N/mm2）1310-6109000线路穿越第气象区，查阅全国典型气象区气象参数表得第气象区气象条件：覆冰厚度b=15mm，覆冰时风速m/s，最大风速v=30m/s，雷电过电压时风速m/s，内过电压时风速m/s。1.4.2 地线比载计算1. 自重比载：有地线本身自重引起的比载。g1(0,0)
22、=9.8Go/A10-3=46.0810-3N/m- mm22. 冰重比载：由于第I气象区的覆冰厚度为零，故冰重比载为g2(0,0)=10-3=19.43N/m- mm2 3. 覆冰时地线的垂直总比载：架空线自重比载和冰重比载之和。g3(0,0)=g1+g2=65.5110-3N/m- mm2 4. 地线风压比载：导线每单位长度、每单位截面积上的风压荷载。 g4=sin210-3 当v=30m/s时=0.85 c=1.1 =90g4(0,30)=38.0710-3N/m- mm2当v=15m/s时=1.0 c=1.1 =90g4(0,15)=16.1210-3N/m- mm2当v=10m/s时
23、=1.0 c=1.1=90g4(0,10)=7.1710-3N/m- mm2 5. 复冰时风压比载：覆冰时导线每单位长度、每单位截面积的风压荷载。g5（15.15）=sin210-3=12.7810-3N/m- mm26. 无冰有风时的综合比载：在地线上垂直方向作用的自重和风压比载的几何和。 g5（0,30）=59.7710-3N/m- mm2g5（0,15）=48.8210-3N/m- mm2g5（0,10）=46.6310-3N/m- mm27有冰有风时综合比载：是垂直总比载与复冰风压比载的几何和。 g7=g7（15,15）=66.7410-3N/m- mm21.4.3 地线的机械物理特性
24、1. 地线的抗拉强度：地线的计算拉断力与地线的计算截面积的比值称为地线的抗拉强度或瞬时破坏应力。p=Tm/A=58720/148.07=396.57MPa2. 最大应力：max=p/K=158.63MPa （K=2.5）其中K为导线地线的安全系数，在设计中K取值不应小于2.5，避雷线的设计安全系数，宜大于导线的设计安全系数。3. 平均应力:=p25%=99.14MPa东北电力大学毕业论文第2章 杆塔定位杆塔定位，是把杆塔的位置测设到已经选好的线路中线上，并钉立杆塔桩作为标志。2.1 杆塔定位2.1.1杆塔的定位高度杆塔定位的主要要求是使导线上任一点在任何正常运行情况下都保证有足够的对地和其他被
25、交叉跨越物的安全距离。假定某档距及两侧杆塔高度已定，画出最下层导线在最大弧垂时的悬挂曲线1，最大弧垂由下式确定：式中 杆塔的定位高度，m； 杆塔的呼称高度，m； 对地安全距离， m； 悬挂绝缘子串长， m； 考虑各种误差的裕度，m。选用2B-ZM1杆塔呼称高m；220KV线路经过非居民区时，对地安全距离m；绝缘子串由15片XWP-6绝缘子组成，总长m；各种误差的施工裕度m。则最大弧垂为：m此时要检查导线对地距离是否满足安全距离的要求，就要逐点检查。为此，可将导线两端悬挂点在杆塔上下移一段对地安全距离后，画出导线的悬挂曲线2，此时只要曲线2不与地面相交，则实际导线悬挂曲线处满足对地安全距离的要求。于是，称曲线2为导线的对地安全线，导线悬挂点下移后杆塔施工基面间的高差值称为杆塔的定位高度（简称定位高），用表示。2.1.2弧垂曲线摸板的确定最大弧垂气象条件时的导线悬挂点曲线按纵断面图相同的纵、横比例尺缩小，然后刻在硬质板材上所得的模板，称为定位模板，其制作方法是：1. 判定线路经过地区最大弧垂的气象条件为最高气温气象条件。2. 估计耐张段代表档距：在应力-弧垂曲线上查出最大气温气
