毕业设计(论文)--太平虎渡口110kv输电线路初步设计.doc

邵阳学院毕业设计（论文）毕业设计(论文)课 题 名 称 太平虎渡口110kV输电线路初步设计 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 指 导 教 师 职 称 助 教 2016年 6月 5日内容提要这次的毕业设计是110kV输电线路工程的设计，线路从太平架线至虎渡口，本次设计线路需要考虑的情况很复杂，这需要我们重新温习原学的专业理论知识，因此这次毕业设计具有非常深远的实际意义。本次毕业分为六章，其中在第一章主要是用来介绍指导老师所给出的设计资料，包括导线地线的型号和其他力学资料和气象区等等。第二章我是用来计算导线和地线的比载、临界档距以及两种型号架空线的应力弧垂和绘制应力弧垂曲线和安装曲线，我第三章第四章第五章则是用来选取绝缘子型号和一些相关计算以及防振锤的一些东西和其安装距离，还有就是排塔定位的K值曲线模板和校验等等。我第六章第七章则是杆塔的几种情况下荷载计算和相应校验以及基础设计的理论性内容。 ISummary This graduation design is the design of 110kV transmission line project, line crossing the wiring to the tiger from the Pacific, the circuit design need to consider the situation is very complex, which requires us to review the original study professional knowledge. Therefore, the graduation design has a very profound practical significance. The graduation is divided into six chapters, in which the first chapter is mainly used to introduce the guidance of the teachers design information, including the model of wire and ground wire and other mechanical data and weather areas, etc. The second chapter I is used to calculate the conductors and ground wires than load, critical span and two types of overhead power lines should stress sag and drawing should force sag curve and fitting curve, I in the third chapter, the fourth chapter fifth chapter is used to select the type insulators and some related calculation and shockproof hammer and its mounting distance, there is a row of positioning tower of K value curve template and check and so on. The seventh chapter is the sixth chapter I calculate several tower under load and the corresponding calibration and basic design theory of content.II目录内容提要ISummaryII1 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22.1 导线部分的力学计算22.2 地线部分的力学计算93 排塔定位163.1 杆塔的路径走向及杆塔设置163.2 导线对地的交叉跨越距离163.3 杆塔选型173.4 弧垂曲线模版173.5 杆塔定位193.6 排塔后的校验214 架空线的防振与防雷措施224.1 导线与地线的防振措施224.2 绝缘配合与防雷接地255 架空线绝缘子与金具275.1 绝缘子串计算275.2 挂线金具296 杆塔的荷载计算296.1 杆塔各种情况的比载296.2 杆塔各种荷载计算306.3 间隙圆校验347 接地设计38总结40参考文献41致谢42附录一：导线应力弧垂曲线附录二：导线的安装曲线附录三：地线应力弧垂曲线附录四：地线的安装曲线附录五：平断面图附录六：绝缘子串图附录七：杆塔一览图1设计的原始资料1.1设计情况 随着经济水平发展和日益精进的科技水平，电力能源作为一个强有力的使用性能源越来越离不开我们，然而人们在能运用电力能源后，人们对电力能源使用的方便性与实用性越来越讲究，用电力科技的不断创新去开拓新型电力大环境市场，日益创新于电力建设成为一个新名词。同时为满足电网建设的需要，完善太平到虎渡口输电线路的网络结构，现在对太平到虎渡口110kV架空输电线路进行初步设计。太平到虎渡口的实际情况是所在气象是V区，所用导线和地线型号分别是185/45和GJ-50，地区的污秽等级为II级。1.2设计范畴此工程为110kV输电线路工程，是一种新型的输电新路设计，在理论上具有很大的教育意义，在实验性方面也是具有很大可操作部分的，意义深远。设计范围路段是太平到虎渡口，可由导师所给资料得出一些数据，并以此来进行设计计算，由于地貌天文的考虑，并对塔体做出了一些计算和研究而最终得到结果就是：本线路全都使用铁塔，一共11基铁塔。1.3第V气象区资料 由架空输电线路设计第45页查得第V气象区的资料如表1.1表1.1 第V气象区资料气象条件最大风速最低气温年均气温最大覆冰最高气温内过电压外过无风外过有风安装有风事故气象温度（）+10-10+15-5+40+15+15+15-5-5风速(m/s)3000100+15010100冰厚（）000100000001.4导地线型号资料 1.4.1由架空输电线路设计第245页查得所选的导线(LGJ185/45)相关数据如下:表1.2 导线LGJ-185/45参数表截面积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MPa227.8319.608000017.810-680190848.2334.372.5133.7583.591.4.2 由架空输电线路设计查得所选的地线(GJ50)的有关数据如表1.3。 表1.3 地线GJ-50参数表截面积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MPa49.46918142311.510-663751.64241224.53408.168306.1262 架空线力学计算2.1导线力学计算2.1.1 导线的各种使用应力和一些上限的计算 导线的破坏应力。 取用导线的设计的安全系数为k=2.5，则导线的最大使用应力为:。 取用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=1，110kV线路=1.0.因线路外径d=19.60mm17mm，则风载体型系数=1.1，基本风压=v/1.6，所以 外过电压，安装有风：v=10m/s，查表得=1.0，所以 内过电压： v=15m/s，=0.75，所以 最大风：v=30m/s。计算强度时，=0.75，所以计算风偏时，=0.61，所以 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 外过电压安装有风，有 内过电压，有 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，有 表2.1 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36.4872.5036.9637.8254.0848.8473.6673.66备注2.1.3 计算临界档距，判断控制气象（1） 计算临界档距 根据专业知识的所学可以知道要求得控制气象条件，我们可以知道出现控制所可能的气象，我们在知道大致可估测气象后，在此外我们要实际计算六个临界档距，然后根据临界档距再去确定控制气象，上述内容都可以有后面的计算和表述得到。表2.2比载与应力的比值表条件 气 象最低温度最大风速最厚覆冰年均气温（MPa/m）36.4854.0873.6636.48【】（MPa）133.75133.75133.7583.59/【】（1/m）0.2720.4040.5510.436气温t（）-10+10-5+15/【】由小到大编号abdc 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 综上可得各临界档距的计算 =17.8 E=80000 利用上式得到的有效临界档距判别如表2.3表2.3 有效临界档距的判别气象条件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，当年均气温为控制条件，当实际档距，最厚覆冰为控制条件。 （2） 判定条件应力最大弧垂最大弧垂的判定多使用的是教材上所提及的两种方法，但是由于条件的输入和参数的选取是非常繁琐的，在绘制应力弧垂曲线的情况下这并不是一个很好的方法，所以我采用的是直接看图表的方法，我认为这是比较直观和具有说服力的也是一种比较方便的方法。但是最大弧垂的算法还是按照教材上的，先是代入数据，按照公式可以求出一元三次方程的系数值，然后再根据系数值去带入一元三次方程去求得所需要的应力，应力求出后弧垂便很好求了，也是一个公式求得的。 （3）制作应力弧垂的曲线 各气象所对应的比载以及温度如表2.4所示。表2.4 气象条件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+40036.48最低气温0-10036.48年平均气温0+15036.48事 故0-5036.48外过有风10+15036.96外过无风0+15036.48内过电压15+15037.82安 装10-5036.96覆冰无风0-51072.50覆冰有风（强度）10-51073.66覆冰有风（风偏）10-51073.66最大风速（强度）30+10054.08最大风速（风偏）30+10048.84 应力弧垂表 表2.5所示表2.5 LGJ-185/45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）续表5050.710.22118.3983.59111.38111.4083.6383.590.1410055.860.82116.1383.59109.43109.5283.7483.590.5515060.751.69112.7683.59106.57106.7783.8783.591.2320064.822.81108.7983.59103.30103.6384.0183.592.18239.3767.463.87105.6083.59100.74101.1884.1083.593.1330067.176.1194.5478.7190.9991.6079.3678.715.2135066.978.3487.6975.8685.0485.7576.5775.867.3640066.8310.9282.7573.8080.7781.5574.5673.809.8945066.7213.8479.2372.3177.7278.5373.1072.3112.7750066.6417.1176.6971.2175.5176.3472.0271.2116.0155066.5820.7274.8170.3873.8674.7171.1970.3819.6060066.5324.6873.3969.7372.6273.4770.5669.7323.5465066.4928.9872.3069.2271.6572.5170.0669.2227.8370066.4633.6271.4368.8270.8871.7569.6668.8232.47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）50113.820.2083.70113.96113.9692.0091.50100118.120.7684.00118.58118.5895.1393.46150123.361.6484.37124.18124.1898.8995.88200128.562.8084.75129.69129.69102.4698.26239.37132.323.9085.01133.68133.68105.0099.94300132.066.1480.50133.75133.75103.4297.18350131.848.3777.83133.75133.75102.4195.45400131.6710.9475.90133.75133.75101.6394.15450131.5413.8674.50133.75133.75101.0493.16500131.4317.3173.45133.75133.75100.5892.41550131.3420.7472.066133.75133.75100.2191.82600131.2724.7272.04133.75133.7599.9291.36650131.2229.0271.55133.75133.7599.6990.99700131.1733.6771.17133.75133.7599.5090.69 （4）绘制导线的安装曲线 绘制安装曲线时以档距作为横坐标，弧垂值作为纵坐标，然后就用导图的工具画出图像。比载单位：N/m-mm2 温度单位：C 应力单位：N/mm2 弧垂单位：m表2.6 导线的安装曲线数据表档距（m）50100150200239.37300350温度（）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）403020100-1050.763.476.890.5104.4118.40.900.720.590.500.440.3955.966.177.589.9102.9116.10.820.680.590.510.450.3960.868.9478.489.0100.5112.80.750.660.580.510.460.4064.571.579.3088.298.0108.80.690.640.580.520.470.4267.573.279.9087.596.1105.60.680.620.570.520.470.4367.271.376.181.587.594.50.680.640.600.560.520.4867.070.273.977.9682.587.70.680.650.620.580.550.52档距（m）400450500550600650700温度（）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）403020100-1066.869.472.375.478.982.80.680.660.630.600.580.5566.768.871.173.676.379.20.680.660.640.620.600.5866.668.470.272.274.476.70.680.670.650.630.610.5966.668.069.671.273.074.80.680.670.660.640.630.6166.567.869.170.471.973.40.690.670.660.650.630.6266.567.668.769.871.072.30.690.670.660.650.640.6366.567.468.369.370.471.40.690.680.670.660.650.64 根据上面统计出的数据来画出导线安装曲线，见附录二2.2地线部分的力学计算2.2.1 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=1，110kV线路=1.0.因线路外径d=9mm17mm，则风载体型系数=1.2，基本风压=v/1.6，所以 外过电压，安装有风：v=10m/s，查表得=1.0，所以 内过电压： v=15m/s，=0.75，所以 最大风速：v=30m/s。计算强度时，=0.75，所以计算风偏时，=0.61，所以 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 外过电压安装有风，有 内过电压，有 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2.7 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84.01190.5385.1187.10124.67112.56195.54195.54备注2.2.2 计算临界档距，判断控制气象（1）计算临界档距 根据专业知识的所学可以知道要求得控制气象条件，我们可以知道出现控制所可能的气象，我们在知道大致可估测气象后，在此外我们要实际计算六个临界档距，然后根据临界档距再去确定控制气象，上述内容都可以有后面的计算和表述得到。表2.8比载与应力的比值条件气象最低温度最大风速最厚覆冰年均气温（MPa/m）84.01124.67195.5484.01【】（MPa）408.17408.17408.17306.13续表/【】（1/m）0.2060.3050.4790.274气温t（）-10+10-5+15/【】由小到大编号acdb 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 =11.5 E=181423 利用上式得到的有效临界档距判别表如表2.9表2.9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） 判定条件应力最大弧垂最大弧垂的判定多使用的是教材上所提及的两种方法，但是由于条件的输入和参数的选取是非常繁琐的，在绘制应力弧垂曲线的情况下这并不是一个很好的方法，所以我采用的是直接看图表的方法，我认为这是比较直观和具有说服力的也是一种比较方便的方法。但是最大弧垂的算法还是按照教材上的，先是代入数据，按照公式可以求出一元三次方程的系数值，然后再根据系数值去带入一元三次方程去求得所需要的应力，应力求出后弧垂便很好求了，也是一个公式求得的。 （3）绘制应力弧垂曲线各气象及其对应的比载及温度如表2.10所示。表2.10 气象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+40084.01最低气温0-10084.01年平均气温0+15084.01事 故0-5084.01外过有风10+15084.01外过无风0+15084.0151 续表内过电压15+15087.10安 装10-5085.11覆冰无风0-510190.53覆冰有风（强度）10-510195.54覆冰有风（风偏）10-510195.54最大风速（强度）30+100124.67最大风速（风偏）30+100112.52 应力弧垂表 表2.11所示 表2.11 GJ-50型地线应力弧垂计算表气象条件档距年均气温最低气温最高气温事故安装外过有风外过无风（MPa）（m）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（m）50306.13-357.91-347.54347.57-306.130.09100306.13-356.79-346.61346.72-306.130.34150306.13-355.00-345.13345.37-306.130.77200306.13-353.67-343.20343.63-306.131.37227.35306.13-351.22-342.01342.55-306.131.77300274.18-311.84-303.99305.01-274.183.45350254.68-285.99-279.38280.75-254.685.05400238.69-263.74-258.42260.10-238.697.04450226.23-245.92-241.74243.65-226.239.40500216.71-232.22-228.93231.00-216.7112.11550209.47-221.81-219.21221.37-209.4715.17600203.89-213.88-211.79214.01-203.8918.54650199.55-207.77-206.06208.31-199.5522.23700196.11-202.98-201.56203.84-196.1126.24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）50-352.26-318.04-100-363.98-322.19-150-380.07-328.28-200-398.05-335.53-227.35-408.12-339.75-300-408.17-322.44-350-408.17-312.11-400-408.17-303.45-450-408.17-296.39-500-408.17-290.71-550-408.17-286.14-600-408.17-282.46-650-408.17-279.47-700-408.17-277.01- （4）制作地线的安装曲线绘制安装曲线时以档距作为横坐标，弧垂值作为纵坐标，然后就用导图的工具画出图像。表2.12 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表2.12 地线的安装曲线数据表档距（m）50100150200227.35300350温度（）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）403020100-10254.61275.17295.80316.47337.18357.9 0.410.380.360.330.310.29256.39276.14296.09316.2336.45356.790.410.380.360.330.310.29259.05277.60296.54315.79335.29355.000.410.380.350.330.310.30262.23279.40297.10315.26333.81353.670.400.380.350.330.320.30264.09280.46297.44314.94332.89351.220.400.370.350.33 0.320.30240.89253.64267.15281.38296.29311.840.440.410.390.370.350.34227.75238.00248.94260.59272.94285.990.460.440.420.400.390.37档距（m）400450500550600650700温度（）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）（MPa）（m）403020100-10217.37225.47234.14243.39253.25263.740.480.460.450.430.420.40209.39215.81222.64229.92237.67245.920.500.490.470.460.440.43203.29208.43213.87219.64225.74232.220.520.500.490.480.470.45198.61202.79207.18211.81216.68221.810.530.52 0.510.500.490.47194.97198.42202.03205.80209.75213.880.540.530.520