说明书论文范本110KV大新架空送电线路设计.docx

毕业设计说明书

110kV大新架空送电线路设计

学生姓名： ×××
班级学号： ×××××× ××××××
院、系、部： 电力工程学院
专 业： 电气工程及其自动化（××××××）

指导教师： ××× ×××
合作指导教师：

2007年06月 南 京

摘 要

本文从工程设计理论出发，较详细地分析了110kV大新架空线路设计中的各种应用的理论和实现方法，内容包括架空线的应力和弧垂计算、杆塔形式的选择、线路路径选择和杆塔的定位、杆塔荷载的计算及头部尺寸校验、导线的防振设计。本文主要由设计说明书和计算书组成。说明书详细地列出了设计内容、要求及注意事项，给出了相关的设计图纸，计算书详细地列出了设计理论和计算公式。
在本次设计中，采用了多种计算机辅助软件。如：Auto CAD2004、MATLAB6、WORD2003等。并且用Auto CAD完成了绝缘子、线夹等金具图和杆塔荷载图的绘制，用MATLAB完成了导线避雷线的应力和弧垂的部分计算和曲线的绘制。

关键词 输电线路，杆塔塔型，杆塔定位，杆塔荷载

Abstract

Key Words

目 录

摘要……………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ
1 绪论………………………………………………………………….….……1
2 说明书……..…….……………………………………………………………2
2.1 架空线的应力和弧垂计算……..…….…………………………………………2
2.2 杆塔形式的选择……..…….…………………………….…..…………………….8
2.3 线路路径选择和杆塔的定位………………………………………………….13
2.4 杆塔荷载的计算及头部尺寸校验……………………………………………….16
2.5 导线的防振设计………………………………………………………………….24
3 计算书………………………………………………………………………26
3.1 架空线的应力弧垂计算……..…….…………………………………………...26
3.2 避雷线的应力弧垂计算……..…….……………………………………………..63
3.3 杆塔定位的计算……..…….…………………………….…..…………………83
3.4 塔头尺寸的校验…………………………………………………………………85
3.5 耐张杆荷载计算………………………………………………………………89
3.6 导线避雷线的防振设计………………………………………………………….95
4 结论…………………………………………………………………………97
谢辞….………………………………………………………………………98
参考文献………………………………………………………………………98
附录1 外文资料翻译………………………………………………………99
A1.1 译文：模拟风力发电、太阳能发电供电系统……………………………….99
A1.2 原文：The simulation of photovoltaic power generation and wind power generation on the hydrid electricity supply system……………………………102
附录2 附图……………………………………………………………………..106
A2.1 直线杆塔110S-Z-20A…………………………………………………………107
A2.2 耐张杆塔110S-N-18A………………………………………………………...108
A2.3 直线杆单导线单联悬垂绝缘子串组装图……………………………………109
A2.4 耐张塔单导线单联悬垂绝缘子串组装图……………………………………110
A2.5 导线应力曲线图………………………………………………………………111
A2.6 导线弧垂曲线图…………………………………………………………….111
A2.7 避雷线应力曲线图……………………………………………………………112
A2.8 运行情况Ⅰ……………………………………………………………………112
A2.9运行情况Ⅱ…………………………………………………………………….113
A2.10 断线情况……………………………………………………………………..113
A2.11 安装情况……………………………………………………………………...114
A2.12 挂线荷载……………………………………………………………………..114

1 绪论

架空送电线路设计的目的，意义在于培养和提高我们大学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，分析与解决工程实际问题的能力和进行科学研究的初步能力；培养我们独立工作能力、创新能力，以及理论联系实际和严谨求实的工作作风，使得我们经过了几年的系统的理论知识学习后，学习如何应用这些理论知识去解决工程实践问题的过程，这个过程是对所学理论知识的复习巩固、深化和应用。使我们全方位能力有所提高，如调查研究，收集、查询和阅读中外文献资料；综合运用专业理论与知识分析解决实际问题；能进行定性、定量相结合的独立研究与论证；制定实验方案，选用合适的仪器设备并能进行安装、调试、测试，对实验数据进行采集与分析处理；设计、计算与绘图能力，包括使用计算机的能力；逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达能力；撰写设计说明书或毕业论文的文字表达能力。对于我们输配电专业方向的学生来说，由于绝大多数将从事线路的设计、施工、运行维护与管理方面的工作，毕业设计可以使我们对本专业在国内外的发展现状，技术所平有所了解，又使我们具有了一定的工程实践意识，为今后工作奠定了基础。
随着世界各国工业迅猛发展，要求电力也越来越迫切，由于火电厂装电容量越来越大，便使输电线路技术朝着高电压、大容量、远距离的目标不断进步。20世纪后半业发展更加迅速。1952年瑞典首先采用380kV输电电压， 1954年美国354kV线路投运，1956年前苏联建成伏尔加河水电站至莫斯科的400kV线路 并于1959年升压到500kV。进入60年代欧洲各国普遍采用380kV级输电电压，北美和日 本则建设大量500kV线路。以后加拿大、前苏联和美国又相继建成一批735－765kV线 路。亚洲、非洲、拉丁美洲和大洋洲许多国家都建设了330-500kV线路。300-750kV超 高压（EHV）线路已在各国主干电网和国际互联网中广泛采用。我国从1974年开始试验研究500kV输电线路，80年代初建成第一条平武500kV以来到现在、东北、华北、中南、西南及华南地区（西北地区为330kV系统），有15000多km超高压线路在运行。21世纪我国建成了长江三峡水电站，将研究多回路500kV线路，同时也要着手研究1000kV特高压输电线路。
本课题将重点分析如何在架空送电线路设计中合理地配置导线、避雷线、杆塔、金具等一系列具体电力器材，通过利用计算机辅助软件完成对整条线路设计的校验和绘制相应的应力弧垂曲线图、金具图及杆塔荷载图，以期能满足国家规定的安全要求。 

2 说明书

2.1 架空线的应力和弧垂计算

2.1.1 设计用气象条件

2.1.1.1 概述
架空线常年暴置于大自然中，经受各种恶劣气候的影响。为了保证其安全运行，必须使之在结构强度和电气性能等各方面能够很好地适应自然界的气象变化，以保证送电线路的安全运行[1]。
所谓设计用气象条件，是指那些与线路的电气强度和机械强度有关的气象参数，如风速、覆冰厚度和温度，称为设计用气象条件三要素。在线路设计过程中，必须对沿线的气象情况进行全面的了解，详细搜集有关气象资料，设计过程中应搜集的所需气象资料及主要用途见表2.1。

表2.1 气象资料及用途表
搜集内容
用途
最高气温
计算电线最大弧垂，使电线对地面及其他物体保持一定的安全距离
最低气温
电线可能产生最大应力，检验绝缘子串上扬或电线上拔及防振计算等
年平均气温
防振设计，一般用平均气温时电线的应力作为计算控制条件
历年最低气温月的平均气温
计算电线或杆塔安装、检修时的初始条件
最大风速及最大风速月的平均气温
风荷载是考虑杆塔和电线强度的基本条件
地区最多风向及其出现频率
用于电线的防振、防腐及绝缘防污设计
雷电日数（或小时数）
防雷计算用
电线覆冰温度
杆塔及电线强度设计依据，验算不均匀覆冰时电线纵向不平衡张力及垂直布置的导线接近距离
雨天、雪天、雾凇天的持续小时数
计算电晕损失时的基本数据
土壤冻结深度
用于杆塔基础设计
常年洪水位及最高航行水位气温
确定跨越杆塔高度及验算交叉跨越距离
2.1.1.2 设计用气象条件的组合
风速、覆冰厚度和大气温度是架空线路设计中要考虑的主要因素，它们的取值方法称为气象条件的组合。气象条件的组合，除了应合理反映自然规律的变化外，还要考虑技术经济上的合理性及设计计算上的方便性。高压架空输电线路，计算用气象条件组合主要有以下几组：
(1) 线路正常运行情况下的气象条件组合
1. 设计最大风速，无冰和相应的大气温度。
2. 覆冰，相应风速，气温-5℃。
3. 最低气温，无冰，无风。
4. 最高气温，无冰，无风。
(2) 线路安装和检修情况下的气象条件组合
因为通常在六级以上大风时不能进行施工安装工作，故其组合是风速10m/s，最低气温月的平均气温，无冰。
(3) 外过电压时的气象条件组合
1. 当设计塔头尺寸，计算导线风偏对凸出物的距离时，其组合为：外过电压温度15℃，相应风速。
2. 用于验算档距中央、导线与避雷线间的距离，需满足S≥0.012L+1的要求，其组合为：外过电压温度15℃，无风。其中，S为导线与避雷线间距离，m；L为档距，m。
(4) 线路断线事故情况下的气象条件组合
一般地区，无风，无冰，历年最低气温月的日最低气温平均值。
重冰区（覆冰厚度20mm以上），无风，有冰，气温-5℃。
(5) 线路耐振计算用的气象条件组合
由于线路微风振动一年四季中经常发生，故控制其平均运行应力的组合气象条件为：年平均气温，无风，无冰。
(6) 内过电压的气象条件组合
内过电压即操作过电压，其计算组合为：年平均气温，无冰，0.5倍最大风速不低于15m/s。
2.1.1.3 典型气象区
典型气象区作为一种计算气象条件，简化了一个地区的设计工作，便于开展标准化工作。根据我国各地区气象条件的情况，以影响输电线路设计最大的三个因素：风速、温度、覆冰厚度作为整理条件，进行了归纳合并，形成了我国九个典型气象区，本设计中典型气象区为V区，具体的参数见表2.2。

表2.2 气象区V区
代表情况
大气温度（℃）
风速（m/s）
覆冰厚度（mm）
最高温
40
／
／
最低温
-10
／
／
覆冰
-5
10
10
最大风
10
30
／
安装
-5
10
／
外过电压
15
10
／
内过电压、年均温
15
15
／

2.1.2 架空线的物理特性和机械特性

2.1.2.1 架空线的物理特性和机械特性
本设计中给出的导线型号为LGJ95/20，其详细数据如下表2.3

表2.3 导线型号
截面积A(mm2)
导线外径d(mm)
温膨系数α(1/℃)
弹性模数E(MPa)
伸长系数
β=1/E
导线单位长度质量(q)
瞬时破坏应力σp=Tp/A
安全系数K
113.96
13.87
18.8×10-6
75511
1.32×10-5
408.9
326.43
2.5

2.1.2.2 架空线的最大使用应力和年平均运行应力
(1) 架空线的最大使用应力
架空线的最大使用应力又称许用应力，是指架空线弧垂最低点所允许使用的最大应力，应按下式计算为

（2.1）

式中 σmax —— 架空线的最大使用应力，N/mm2；
σp　—— 架空线的瞬时破坏应力，N/mm2；
k —— 导线、避累线的安全系数。
设计规程中规定k≥2.5
(2) 架空线的年平均运行应力
在线路设计中，为了保证架空线路长期运行的安全可靠性，除了满足在任何气象条件下，架空线的最低点处的使用应力不能大于许用应力外，还应满足年平均运行应力的要求，防止导线因振动而出现断股和断线。
架空线的年平均运行应力σcp一般取瞬时破坏应力σp的25%，即σcp=25%σp。这是由于架空线的年平均运行应力的上限一般按加防振措施考虑。
2.1.2.3 架空线的比载
架空线的比载是指单位长度和单位截面上导线所承受的机械荷载，其常用单位是N/ m·mm2或MPa/m。作用在架空线路上的荷载有架空线的自重、冰重和架空线所承受的风压，为了清楚的表示这些比载，可采用符号γx(b,v)表示，其中x=1～7，表示7种不同的比载，b表示计算比载时的覆冰的厚度，mm；v表示计算风速，m/s。
(1) 自重比载γ1(0,0)
它是架空线自身质量引起的比载，即

(MPa/m) （2.2）

式中 G0 —— 架空线单位长度质量，kg/km；
A —— 架空线的截面积，mm2。
(2) 冰层比载γ2(b,0)
　覆冰时的冰重由架空线承受，在计算冰层比载时，假定沿导线全长，覆盖着一层围绕导线呈贺柱状的厚薄均匀的比重为的冰层，冰层比载的计算为

(MPa/m) （2.3）

式中 b —— 冰层厚度，mm；
d —— 导线的计算直径，mm；
A —— 架空线的截面积。
(3) 垂直总比载γ3(b,0)
垂直总比载是自重比载和冰层比载之和，即

(MPa/m) （2.4）

(4) 导线无冰时的风压比载γ4(0,v)

(MPa/m) （2.5）

(5) 导线覆冰时的风压比载γ5(b,v)

(MPa/m) （2.6）

(6) 导线无冰有风时的综合比载γ6(0,v)

(MPa/m) （2.7）

(7) 导线覆冰有风时的综合比载γ7(b,v)

(MPa/m) （2.8）

2.1.3 架空线的的应力和弧垂曲线计算

2.1.3.1 应力弧垂曲线的计算和制作
应力弧垂曲线图是输电线路设计图纸中的一部分，它反映了某地区各种气象情况下应力、弧垂与代表档距之间的变化关系，计算它们的主要目的是为了提供导线的力学特性，从而能进行线路杆塔设计的进一步的计算[4]。
(1) 应力弧垂曲线的计算项目
应力弧垂曲线计算项目见表2.4

表2.4 应力弧垂曲线计算项目
计算项目
大风
覆冰
安装
事故断线
最低气温
最高气温
大气过电压（有风）
大气过电压（无风）
操作过电压
平均运行应力
应力曲线
导线
△
△
△
△
△
△
△
△
△
△
避雷线
△
△
△
△
△

△

△
弧垂曲线
导线
△

＊

△
△
△

避雷线

△

注 带△者为需要绘制的曲线，无△者为不需要绘制的曲线。
带＊者是导线最大弧垂出现在最大垂直比载时，应计算覆冰无风时和稀有覆冰无风时的弧垂曲线。
(2) 应力弧垂曲线的计算步骤
1. 确定工程所采用的气象条件。
2. 确定导线的计算参数。
3. 计算导线的比载。
4. 确定应力值。最大使用应力或称为许用应力；年平均运行应力σcp=0.25σp。
5. 计算临界临界档距，判断控制导线应力的档距范围。将气象条件的有关数据填入表，顺序编号是按γ/[σ]的大小依次编号A、B、C、D。计算临界档距，画出逻辑图，找出各控制情况的档距范围。
6. 最大弧垂出现气象情况的判定。可采用临界温度法或临界比载法判定最大弧垂出现的气象情况。
7. 各种气象情况下导线应力和弧垂值的计算。确定了各控制气象条件的控制档距范围后，对其他气象条件下导线的应力可由状态议程式求出[2]。
说明：导线应力弧垂曲线的计算具体内容祥见计算书

2.1.4 本章小节

本章列出了架空线的应力和弧垂计算的几个重要条件：一.设计用气象条件，二.架空线的机械物理特性、最大使用应力和年平均应力及比载。对架空线的应力和弧垂计算步骤做了详细的解释。为计算书中的架空线应力弧垂计算过程做了充分的计算前准备工作。

2.2 杆塔型式的选择

2.2.1 概述

输电线路杆塔型式的确定，应根据国家经济建设发展水平，不断总结杆塔设计、运行和施工经验、择优选用技术先进、经济合理、安全适用的杆塔型式。线路杆塔型式是多种多样的，一条线路到底选用何种杆塔外型结构，主要取决于线路的电压等级、线路的回路数，线路经过地区的气象条件，以及地形地质情况等。进行一条线路的设计，必须结合工程的特点，确定出杆塔所采用的型式。
杆塔按照在线路的用途分为六类：直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、换位杆塔、终端杆塔、跨越杆塔。一条线路的线路路径上分成若干个耐张段，每个耐张段两端为耐张杆塔，中间使用直线杆塔。线路转角处要使用转角杆塔，线路在跨越大河流以及较高的被跨越物等处时要设置跨越杆塔。在变电所、发电厂的线路进出口要使用终端杆塔。为使架空线路三相参数保持平衡，长于200km的线路要设置换位杆塔。

2.2.2 杆塔的型式

2.2.2.1 直线杆的杆型
直线杆的杆型用于线路的直线段上，采用针式绝缘子、悬式绝缘子或棒式绝缘子支撑导线，承受线路正常运行时的水平荷载和垂直荷载；也要求它具有一定的顺线路方向的强度，以支撑断线或其他情况下的纵向张力。直线杆塔在线路上用量最多，在平坦地区可占到全线杆塔总数的80%左右。
(1) 35~110kV单回路直线杆
平地和丘陵地区35～110kV的线路上，广泛采用不带拉线的钢筋混凝土单杆，常用的杆头型式有上字型、鸟骨型和斜三角型；有的地区还采用A型钢筋混凝土电杆。当杆塔承受的荷载较大（如截面较大、档距大等时），常采用带拉线的单柱直线杆和双拄直线杆，有条件的也使用铁塔。
不带拉线的钢筋混凝土单杆一般采用梢径为190～230的拔梢水泥杆。优点是结构简单，耗钢量少。缺点是电杆基础采用埋深式，杆高利用较差，故档距较小。
2.2.2.2 承力杆的杆型
承力杆是指耐张杆、转角杆、终端杆。耐张杆可兼有小于5°小转角。转角杆塔分为小转角杆(30°以下)、中转角杆(30°~60°)和大转角杆(60°~90°)。承力杆所承受的荷载较大，一般采用带拉线钢筋混凝土电杆和铁塔。
(1) 35~110kV单回路承力杆
杆塔外型有A字型杆或门型，拉线布置方式在小转角时可用V型(或X型)；大转角时可用八字型，必要时设置反向拉线和分角拉线。
本次设计为110kV线路设计，直线杆的杆型为110S-Z-20A，呼高是为20m，全高为25.5m，耐张杆的杆型110S-N-18A，呼高是18m。

2.2.3 送电线路的绝缘配合设计

2.2.3.1 概述
送电线路的绝缘配合设计具体内容:
(1) 按正常运行电压、内过电压、外过电压确定绝缘子型号和片数以及导线对杆塔的空气间隙距离。
(2) 按内过电压、外过电压的要求确定导线对地及对各被跨越物的最小允许间隙距离；超高压线路还应满足地面静电场影响所需对地最小间隙距离的要求。
(3) 按外过电压的要求确定挡距中央导线与避雷线间的空气间隙距离。
(4) 按正常运行电压及导线振荡情况确定不同相导线间的最小距离。
2.2.3.2 绝缘子串型号、片数和联数的确定
(1) 地区污秽等级
地区污秽等级主要根据地区的污湿特征、运行经验以及外绝缘表面污秽物的等值附盐密度三个因数综合确定。我国污秽等级分为5级。
此次设计中规定污秽等级为3级见表2.5

表2.5 污秽等级
污秽等级
污秽特征
盐密（mg/cm2）
泄漏比距（cm/kV）
3级
大气严重污染地区：大气污秽而又重雾地区,离海岸3~10km地区及盐场附近重盐碱地区
0.1~0.25
3.0~3.8
(2) 绝缘子串型号
确定绝缘子串的型号，应按线路的运行电压、绝缘子的允许机电荷载和拟承受的外荷载，考虑一定的安全系数来选择
设计中选择的型号为XWP-70,具体参数见下表2.6

表2.6 XWP-70
型号
高度(mm)
盘径(mm)
泄漏距离(mm)
机电破坏荷重
XWP-70
146
255
400
≥70

(3) 绝缘子串片数
按工频电压泄漏比距要求选择绝缘子片数。其计算公式为

（2.9）

式中 n —— 每串绝缘子所需片数；
Un —— 线路额定线电压，kV；
λ —— 不同污秽条件下所需泄漏比距；
L0 —— 每片绝缘子几何泄漏距离，按产品目录选取；
Kx —— 绝缘子泄漏距离的有效系数。
(4) 绝缘子串联数
1. 悬垂绝缘子。悬垂绝缘子串联数由以下两个条件计算。其中：
按导线最大综合比载计算为

（2.10）

式中 N —— 悬垂绝缘子串联数；
T —— 悬式绝缘子1h机电荷载；
K1 —— 悬式绝缘子在运行情况下的机械强度安全系数，K1 =2.0；
∑G —— 作用在绝缘子串上的综合荷载。
按导线断线条件计算为

（2.11）

式中 T —— 悬式绝缘子1h机电荷载；
K2 —— 悬式绝缘子在断线情况下的机械强度安全系数，=1.3；
TD —— 导线的断线张力。
在此设计中,
2. 耐张绝缘子。它应承受导线的全部张力，因其联数计算公式为

（2.12）

式中 T —— 悬式绝缘子1h机电荷载；
K1 —— 悬式绝缘子在运行情况下的机械强度安全系数，K1=2.0；
Tm —— 导线的最大使用张力。
在此设计中,
(5) 档距中央的绝缘配合
导线与避雷线间的绝缘设计。根据我国大量的运行经验，一般档距中导线和避雷线最小距离S为

S=0.012L+1(m) （2.13）

式中 L —— 档距长度，m。

2.2.4 金具的选配

2.2.4.1 金具的分类和用途
金具是将杆塔、导线、避雷线、绝缘子联结起来所用的金属零件。金具可分为：悬垂线夹、耐张线夹、联结金具、保护金具和拉线金具等。
2.2.4.1 绝缘子串元件的主要特性及绝缘子串的组装
在此设计中,导线,避雷线绝缘子串金具由《线路金具手册》查得:
悬垂绝缘子串组装零件表见表2.7

表2.7 悬垂绝缘子串组装零件表
名称
型号
每组数量(个)
主要尺寸(H)
每个重(kg)
共计重(kg)
总重(kg)
U型螺丝
U-1880
1
110
0.72
0.72
36.72
球头挂环
Q-7
1
50
0.3
0.3
绝缘子
XWP-7
7
146
4.7
32.9
悬垂线夹
XGU-3
1
102
2
2
碗头挂板
W-7A
1
70
0.8
0.8
绝缘子串长度
1354

耐张绝缘子串组装零件表见表2.8

表2.8 耐张绝缘子串组装零件表
名称
型号
每组数量(个)
主要尺寸(H)
每个重(kg)
共计重(kg)
总重(kg)
U型挂环
U-7
1
60
0.5
0.5
41.4
球头挂环
QP-7
1
50
0.3
0.3
绝缘子
XP-7
8
146
4.7
37.6
耐张线夹
NLD-2
1
102
2.1
2.1
碗头挂板
W-7B
1
115
0.9
0.9
绝缘子串长度L(mm)
1523

避雷线用金具组装零件表见表2.9

表2.9 避雷线用金具组装零件表
名称
型号
每组数量(个)
主要尺寸（H）
重量(kg)
耐张线夹
XGU-2
1
82
1.8
悬垂线夹
NX-2
1
140
2.7
防振锤
FG-35
1
300L
1.8
接续金具
JY-35G
1
220L
0.3

2.2.5 本章小结

本章详细地介绍了杆塔型式选择的方法，对送电线路的绝缘配合设计作了全面的分析和理解。金具的选配是由工程实践经验而确定下来的，具有实有性和经济性。

2.3 线路路径的选择和杆塔的定位

2.3.1 线路路径的选择

线路路径的选择即为在明确了线路的起仡后，在起仡点之间选出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。
(1) 选择输电线路的路径，应认真作好调查研究，少占农田，综合考虑运行、施工、交通运输条件和路径长度等因素，与有关单位或部门协商，本着统筹兼顾，全面安排的原则进行方案选择和比较，做到技术方案和比较，做到技术经济合理，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，并应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出线走廊，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。
(4) 耐张段的长度，一般采用3~5km。对于超高压输电线路和运行、施工条件许可时，可适当延长。高差或档距相差非常悬殊的山区和重冰区，应适当缩短。
(5) 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。
(6) 跨越点应避开河道不稳定、河岸受冲刷、地质不良、地震断裂、崩塌滑坡、海潮或山洪冲击、土地容易流失及其他影响安全运行的地带，否则应采取可靠措施。
线路路径的选择，一般按以下几个步骤进行：图上选线，收集资料和签定协议，初勘，线路路径方案的比较，野外选线。

2.3.2 杆塔的定位

定位即在已经选好的线路径上，测绘出平断面并配置杆塔的位置。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，相邻档档距大小还宜相差太大，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。
2.3.2.1 定位前的准备工作
定位前需要将线路主要的有关技术资料和要求及注意事项汇编成“线路工程定位手册”并准备好弧垂模板及有关计算工具，空白的杆塔位明细表等。
“线路工程定位手册”应包含以下主要内容：
线路的基本情况及送、受电端的情况；导线、避雷线型号及力学特性曲线；悬垂绝缘子串情况；防振措施的安装规定；全线换位情况；不同气象区分段；接地装置选取配情况；杆塔及基础使用条件一鉴表；各型杆塔使用原则；导线对地及对各种交叉物的距离及交叉跨越方式的要求；耐张段长度规定；线路平断面图；定们使用的模板K值曲线；摇摆角等各种校验曲线及图表；对地裕度及有关交叉跨越特殊校验条件的规定；线路边导线与建筑物之间距离的有关规定，基础型式的选用原则等。
2.3.2.1 定位弧垂模板的制作和使用
(1) 制作定位弧垂模板
根据弧垂计算公式=kl2，式中，可见当g，σ值一定时，其弧垂形状相同。因此可按不同的K值，以档距l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。通用弧垂曲线K值一般在4×10-5～15×10-5（1/m）之间，每隔0.25×10-5作一条曲线，每块模板上可作2～4条曲线。
(2) 用弧垂模板定位排杆
步骤如下：
1. 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字串悬挂点到地面的垂直距离。杆塔的定位高度H=E-d(对地安全距离)-λ(绝缘子串的长度)-δ(定位裕度)-h(杆塔施工基面)。非直线杆塔的定位高度H=E-d-δ-h.
此设计中的导线与地面的最小距离d查表4.1得

表2.10 导线与地面的最小距离
电压等级（35～110）
导线与地面的最小距离(m)
居民区
7.0
非居民区
6.0
交通困难地区
5.0

定位裕度δ的取值为档距在700m以下取1.0m
杆塔定位时，在断面图上用弧垂模板绘制弧垂曲线是按定位高度进行的。只要该线不与地面相交，则满足对地距离的要求。
2. 根据允许的最大弧垂fmax,估算代表档距lD，最大弧垂，同时可得计算档距lj为

（2.14）

可近似地取代表档距lD=（0.8～0.9）lj,对平原地区取0.9
3. 根据假定的lD，初步排定杆位，由假定的lD查应力曲线得出最大弧垂时的应力σ，算出对应的K值，用该K值对应的模板在平断面图上排杆位。
4. 排杆校验和调整。当排出了一个耐张段的杆位后，计算其实际代表档距及其对应的与值接近或相等，其误差在（-0.05～0.2）×10-5之内，说明所排杆位合适，可接下去排下一个耐张杆位。

2.3.3 本章小结

本章结合已提供的平断面图和线路理论知识，对线路路径的选择做了详细地分析，在杆塔定位方面做了全面而深刻的研究与讨论，通过对杆塔排杆定位的实际操作，加强了对本章的理论知识的吸收与巩固。为今后走向工作岗位打了坚实的基础。

2.4 杆塔荷载的计算及头部尺寸的校验

2.4.1 荷载的分类和荷载的组合

为了进行杆塔结构的设计,必须对杆塔所承受的荷载进行计算,分别算出线路在运行情况、断线情况以及安装情况下杆塔所承受的荷载。
荷载按受力方向一般分为垂直荷载、横向荷载和纵向荷载。垂直荷载Ｇ是指垂直于地面方向的荷载；横向荷载Ｐ是指沿横担方向的荷载；纵向荷载Ｔ是指垂直于横担方向的荷载。
荷载按其性质一般分为永久荷载、可变荷载和特殊荷载。永久荷载包括杆塔自重，电线、绝缘子，金具的重力及其固定设备的重力。可变荷载包括风荷载；电线和绝缘子上的覆冰荷载；电线拉力及施工、检修的临时荷载。特殊荷载包括由于断线所引起的荷载和由地震引起的地震荷载，以及在山区或特殊地形地段，由于不均匀结冰所引起的不平衡张力等荷载。
在设计杆塔时。考虑到荷载的离散性及计算内力时进行简化所带来的不利影响，一般采用设计荷载值进行杆塔构件强度计算，设计荷载值由荷载标准值乘以荷载分项系数得到。
各种荷载分项系数如下：永久荷载取1.2;风荷载取1.4;冰荷载取1.4；安装及检修荷载取1.3。
在计算荷载时，要根据荷载的最不利作用进行组合，分别计算出线路在运行、断线和安装情况时的荷载。
2.4.1.1运行情况时杆塔所承受的荷载
(1) 杆塔、导线、避雷线、金具、绝缘子等的重量及覆冰、雪荷载
(2) 杆塔、导线、避雷线的风荷载
(3) 转角杆塔导线、避雷线产生的角度荷载
(4) 导线、避雷线的不平衡张力等
2.4.1.2 断线情况时杆塔所承受的荷载
(1) 杆塔、导线、避雷线、金具、绝缘子等的重量
(2) 导线、避雷线的断线张力和不平衡张力
(3) 检修时人和工具的重量等
2.4.1.3 安装情况时杆塔所承受的荷载
(1) 杆塔、导线、避雷线、金具、绝缘子等的重量
(2) 安装导线和避雷线时，杆塔所承受的荷载
(3) 运输和组立杆塔时，杆塔所承受的荷载

2.4.2 荷载的计算条件

DL/T5154－2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》中，关于荷载的计算条件有明确的规定，引用如下。
2.4.2.1 正常运行情况
(1) 最大风、无冰、未断线（包括最小垂直荷载和最大水平荷载的组合）
(2) 最大覆冰、相应风速及气温、未断线
(3) 最低气温、无冰、无风、未断线（适用于终端和转角）杆塔。
2.4.2.2 断线情况
断导线（含分裂导线时纵向不平衡张力）情况。其中：
(1) 单回路和双回路杆塔的断线情况
单导线时，断任意一根导线；分裂导线时，任意一相有不平衡张力，地线未段、无风、无冰。两分裂导线的纵向不平衡张力，对平地及山上路线，应分别取一根导线最大使用张力的40%～50%。两分裂以上导线的纵向不平衡张力，对平地、丘陵及山地线路，应分别取不小于一相导线的最大使用张力15%、20%及25%，且均不应小于20kN。
(2) 耐张杆塔的断线情况
交流线路杆塔在同一档内断任意两相导线，地线未断、无冰、无风。
断线情况时，所有的导线和地线的张力，均应分别取最大使用张力的70%~80%。
2.4.2.3 安装情况
安装情况按10m/s风速、无冰、相应气温的气象条件考虑下列荷载组合：
(1) 直线型（含悬垂转角型）杆塔的安装荷载
提升导线、地线及附件时发生的荷载。包括提升导、地线（一般按1.5倍计算）和安装工人及工具的附加荷载，提升时应考虑动力系数1.1。
导线及地线锚线作业，导线及地线的锚线张力。锚线对地夹角应尽量小，一般按不大于20°考虑，锚线张力动力系数采用1.1。此时，挂线点处的垂直荷载，取锚线张力的垂直分量和50%垂直档距的线条重力和附加荷载之和；纵向不平衡张力分别取导线、避雷线张力与锚线张力纵向分量之差。
(2) 耐张型杆塔的安装荷载
导线及地线荷载。其中，锚塔：锚地线时，相邻档内的导线及地线均未架设；锚导线时，在同档内的地线已架设。紧线塔：紧地线时，相邻档内的地线已架设或未架设，同档内的导线均未架设；紧地线时，同档内的地线已架设，相邻档内的导线已架设或未架设。
临近拉线所产生的荷载。锚塔和紧线塔均允许计及临时拉线的作用，临时拉线对地夹角不大于45°,其方向与导线、地线方向一致，临时拉线一般可按平衡线条张力的30%考虑。但对500kV杆塔导线、地线临时拉线分别按平衡20kN与5kN考虑。
紧线牵引绳产生的荷载。紧线牵引绳对地夹角一般不大于20°考虑，计算紧线张力时应计及线条的处伸长、施工误差和过牵引的影响。

2.4.3 荷载的计算方法

2.4.3.1导线、避雷线的垂直荷载
导线、避雷线的垂直荷载为

无冰时 　 （2.15）

有冰时 （2.16）

式中　 Gj —— 绝缘子串及金具的重量；
Gj’—— 覆冰时绝缘子串及金具的重量；
Gj’=KGj；设计冰厚5mm时，K=1.075；设计冰厚10m