毕 业 论文
题目:110KV架空输电线路初步设计
姓名：
青明
学号：
专业：
电力工程
导师：
摘要 本设计说明书中的主要内容包括有: 首先，通过输送容量及功率因数利用经济电流密度来进行到县级避雷线型号的选择；在选出导线以后，利用已知的气象条件，计算出
导线在各种气象条件时的应力及弧垂，进而绘制导线安装曲线图；利用最大弧垂计算出呼称高，选出合适的杆塔及对应的基础形式；最后进行绝缘子的选型以及防雷防振和保护和接地装置 。
Abstract The main content of the instruction of this design includes:First, carries onthe
wire through
the
transportstioncapacity
and
the
power
factor use economical current density and the line model choice;In selects after the wire, use the known meteorological condition, calculates the wire hangs in each kind of meteorological condition, time stress and the arc, tenth plan wire installs the diagram of curves; Using most hangs calculates shouts calls high, selects the appropriate pole tower and the corresponding foundation form; Finally is carries on the insulator
the
shanping
as well
as anti-radarquakeproof
and
the
protetive
earthling installment.
目
录
第一部分 前言.....................................1 第二部分 原始资料介绍.............................6 第三部分 设计说明书..................................7
第一章 导线及避雷线部分..............................7 第二章 导线应力及弧垂................................8 第三章 杆塔的选择...................................13 第四章 杆塔基础的设计...............................14 第五章 绝缘子的选择.................................17 第六章 防雷防振及接地保护装置的选择.................19 第四部分 设计计算书.................................22
第一章 导线截面选择及校验计算部分...................22 第二章 导线的应力弧垂计算...........................23 第五部分 结束语...................................35
参考资料................................................35
第 5 页
第一部分 前 言
初步设计是工程设计的重要阶段 , 主要的设计原则 , 都在初步
设计中明确 , 应尽全力研究深透。
初步设计阶段应着重对不同的线路路径方案进行综合的技术经济比较，取得有关协议，选择最佳 的路径方案；充分论证导线和地线、绝缘配合及防雷设计的正确 性，确定各种电气距离；认真选择杆塔和基础形式；合理地进行 通信保护设计；对于严重污秽区、大风和重冰雪地区、不良地质 和洪水危害地段、 特殊大跨越设计等均要列出专题进行调查研究，提出专题报告；根据工程的特点及设计的实际情况，列出新技术 的科研专题，把科学实验的成果用于工程设计中去。各项设计均 作出了安全可靠、技术经济合理的设计方案，进行优选。设计必 须做到技术进步，并从实际出发，结合国情和地区特点，积极慎 重地推广采用成熟的新材料、新结构等先进技术。
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第二部分 原始资料介绍
－、设计情况
随着河南经济的发展， 现需要建一 110KV变电站。该站输电线路采用单回输电方式，线路总长 30KM，输送功率 46MW，功率因数 0.85 最大负荷小时数 6500 小时。
因地处平原，该输电线路经过的地势平坦，相对高度较小，沿线耕地较少，多为居民区，工厂，道路，池塘，沿线树木稀少， 土质含沙量较大，地下水位较浅。
二、自然条件
线路所经地区的自然条件如下表
气 象 条
气温℃ 风速 m / s 覆冰厚度（ mm）类 件
别
最高气温 +40 0 0
最低气温
-20
0
0
最大风速
-5
30
0
覆冰情况
-5
10
10
年平均气温
+15
0
0 外过电压
+15
10
0 内过电压
+15
15
0 安装情况
冰的比重
-10
10
0.9g/ g/cm 3
0
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第三部分 设计说明书 第一章．导线及避雷线部分
导线是固定在杆塔上输送电流的金属线，由于经常承受着拉 力和风 冰 雨 雪及温度变化的影响， 同时还受空气中化学杂质的侵蚀，所以导线的材料除了应有良好的导电率外，还有足够的机
械强度和防腐性能。
线路设计规程规定， 110kV 线路设计气象条件， 应根据沿线的气象资料和附近已有线路的运行经验考虑。
在确定最大设计风速时，应按当地气象台（站）重现期为15
年，10min 时距平均的年最大风速作样本，并宜采用极值 I型分布作为概率统计值。
110kV 线路的最大设计风速不应低于25m/s。
合理的选择导线截面，对电网安全运行和保障电能质量有重大意义，随着经济的高速发展，对电力的需求越来越大，我们在选择导线的时候，还要考虑线路投运后 5 年的发展需要。
本设计中我们按照经济电流密度进行导线截面选择
在此我们选用普通型钢芯铝绞线， 即 LGJ-150／ 20 型与避雷线配合的原则， 避雷线的型号选择为 GJ-35 型。（具体计算见计算书）
第二章．导线的应力及弧垂
第 8 页 110KV 架空输电线路初步设计
架空线路的导线和避雷线，周期性的遭受外部荷载的作用，
在导线和避雷线上产生不同的应力。在架空线路机械计算时，应 用“比载”计算机械荷载比较方便。架空线路中相邻两直线杆塔 中心线间的水平距离， 称档距 L。导线悬挂点到导线最低点的垂直距离，称为弧垂。当气象条件变化时，导线受温度和荷载的作用， 导线材料的应力，弧垂及线长也将随着变化，不同的气象条件下 导线的应力。也可以根据状态方程进行计算。
查表及资料可知，导线计算截面 S=167．37ｍ㎡，导线计 算直径 d=16 ．72mm单位质量 q=589Kg/Km 最大风速 Vmax=30m/s 覆冰厚度 b=10mm Tmax=4℃ 0 Tmin=-20 ℃ 覆冰风速 V=10m/s
一、计算比载
1. 自重比载
g 1
9.8 q 10 s 3 (N / m.mm 2 ) 2. 冰重比载 g 2
27.208 d (b
d ) s 10
3 (N / m.mm 2 ) 3. 垂直总比载 g 3 g 1
g 2 ( N / m.mm2 ) 4. 无冰风压比载 g 4 0.6125
2 acdv s
10
3 ( N
/ m.mm2 )
5. 覆冰风压比载
- 8 -
第 9 页 2 2 110KV 架空输电线路初步设计
g 5 0.6125 ac(d 2b)v 2 s 10
3 (N / m.mm 2 )
6. 无冰综合比载
2 g 6 g 1
2 g 4 (N / m.mm2 )
7. 覆冰综合比载
2 g 7 g 3
2 g 5 ( N / m.mm )
二、临界档距的计算及判别
参照有关资料， 150/20 型导线物理特性参数为瞬时破坏应力 p ，安全系数 K，膨胀系数 ，弹性系数 E。
1、 利用参数计算导线的许用应力
p [ ] ( N K / mm2 )
按设计技术规程规定， 年运行应力的气象条件采用平均气温，
导线的年平均运行应力不得超过导线瞬时破坏应力上限的 25%
则 [ pj ] 25% p ( N / mm )
2、临界档距的判别
为了保证架空线长期运行的安全可靠性，除需使其应力在任何气象条件下均不得超过强度许用应力外，应具有足够的耐振能力取决于年平均运行应力的大小，满足强度条件要求的架空线， 在任何气象情况下的应力均不超过强度许用应力，而耐振条件则要求架空线在平均气温下的应力不超过年平均运行应力的上限， 这两种条件那一种在什么气象条件下起控制作用，需要借助临界
- 9 -
第 10 页 110KV 架空输电线路初步设计
档距来判断，考虑了耐振条件以后共有三个临界档距：
（ 1）最低
气温和最大比载的临界档距； （ 2）最大比载和年平均气温的临界档距。（3）最低气温和年平均气温的临界档距。
可能控制条件排列表 。
应力气象条 控 制 应 力 比 载 温 度 比值 序
件 （ N / mm 2 ）
( N / m.mm2 ) ℃
3
3
3
3 g /[ ] 号
3 A
3 C
3 B
3 D
L lab 24 ( b a 24 ( t b t a ) g b 2 g a 2
( ) ( ) b a
其于的档距根据上面的算法即可求出。
将临界档距填入有效临界档距判别表中，进行判断
- 10 - 最低气温 113.68 35.01 10 年平均气温 71.05
35.01
10 最大风速 113. 68
52.41
10 覆冰 113.68
80.90
10
-20 0.289 10 +15 0.462 10 -5 0.529 10 -5 0.700 10
第 11 页 m 110KV 架空输电线路初步设计
A B D
L lab L lac L lad
241.1m
140.1m
128.8m L lbc 虚数 L lbd 0 L lcd
122.03m
有效临界档距为 L l a d 1
2
8 .
8 m
A D
L lad 128.8 m
由图可以看出：
当 L<128.8m 时，由最低气温控制； 当 L>128.8
时，由最大比载控制应力。
三、计算各种气象条件下的应力及弧垂
导线的假设安装是在不同条件下进行的，施工时需对照事先做好的表格，查处对应的弧垂，以确定松紧程度，使其在任何条件下都不超过允许值且满足耐振条件，并且导线对地和被跨物之间的距离符合要求，保证运行的安全。
利用以下公式求出最低气温和做高气温两种气象条件下的应力弧垂并作表格：
l 2 g 2 l 2 g 2 l 2 g n m (t t ) f 24 2 24 2 n m 8
n m 最高和最低气温条件下的应力弧垂关系表（如下表所示）
- 11 - n
第 12 页 110KV 架空输电线路初步设计
档距 50 100 128.8 150 200 250 300 350 500
（m）
应
力
10 3
弧垂
- 12 - -20 ℃ 113.6 113.6 113.6 106.7 89 75.98 66.64 61.8 59.06 40 ℃ 32.8 42.9 48.1 48.2 48 48.71 48.84 48.92 48.98 -20 ℃ 0.096 0.39 0.64 0.92 1.9 3.6 5.91 8.68 11.33 40 ℃ 0.33 1.02 1.5 2.04 3.6 5.62 8.1 11.0 14.6
第 13 页
第三章．杆塔的选择
1、杆塔的作用 架空线路的杆塔是用来支持导线和避雷线的，并使导线与导线，导线与避雷线，导线与大地及其它被跨越物间保持一定的安全距离。
杆塔有水泥杆塔和铁塔，水泥杆塔比铁塔有以下缺点：
1. 钢筋混凝土电杆的重力大。
2. 由于钢筋混凝土耐张转角杆一般都需要有拉线，在居民拥挤地带以及地区都不能使用。
3. 钢筋混凝土电杆一般不能承受较大荷载
2、杆塔的选用 本线路杆塔依据《 110～ 500kV 架空送电线路设计技术规程》 （DL／T5092-1999）规定进行选型。导线在杆塔上布置方式如下：
（1）
单回路铁塔为三角排列布置 （2）
地线为水平排列布置。
第 14 页 110KV 架空输电线路初步设计
序号 杆塔型 高 线间距离（ m）
安全 用途
号 度（ m）
距离
呼称 全高 水平 垂直 （ m）
1
J1-15 高（m）
15
18
0.5
3.5
7.0
转角 2 J1-15 15 18 0.5 3.5 7.0 转角 3 ZM1-18 18 21 0.5 3.5 7.0 直线
第四章．杆塔基础设计
在送电线路中，杆塔底下部分的总体称为基础，它的作用是使杆塔在各种受力情况下不倾覆，下陷和上拔。因此对基础施工的质量要求必须严格，工程数据，资料的记录必须齐全，以利于长期安全运行。
一、 铁塔基础承受以下几种荷重：
1、由杆塔、导线、避雷线、绝缘子、金具等的自重而产生的垂直荷重，还应计及覆冰荷重和安装时工人、工具及附件的荷重。
2、由风力产生的荷重力，转角杆塔的角度荷载。
3、由两侧导线、避雷线张力不平衡由事故断线而产生的张力和冲击力。
4、组立杆塔及架空线时产生的安装负重。
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二、基础型式的选择
岩石基础施工，最主要的是岩石本身的强度，施工时应根据设计资料，逐基核查覆土层厚度及岩石质量，当实际情况和设计不符时，应向设计单位提出处理方案。地表上的岩石长期暴露在外，在太阳辐射热，大气、水及生物等机械或化学作用影响下， 会逐基改变岩石的性状，使整体岩石破碎成松散的碎屑即风化。风化作用使岩石的联结性遭受破坏，影响了他的物理力学性质， 尤其大大降低岩石的强度，对杆塔基础起着不良的影响。因此判别岩石的风化程度对基础的安全是相当重要的。
第 16 页 110KV 架空输电线路初步设计
类别 风化程度 特征
1 类
2 类 微风化
中等风化 岩石新鲜、表面梢有风化迹象
1． 结构或构造层理清晰
2． 岩体被节理，裂隙分割成块状
（ 200~500mm ）, 裂隙中填充少量
风化物。
垂击声脆， 且不易击碎
3． 用镐难挖掘，岩心钻方可钻进 3 类 强风化 1． 结构或构造层理不甚清晰 2． 岩体被节理，裂隙分割成碎石
（ 20~200），碎石用手可以折断
3． 用镐可以挖掘， 手摇钻不易钻进
岩石风化程度的类别：岩石风化程度的划分
本施工改造段属 3 类岩石实际上不能做成岩石基础，宜采用现浇钢筋混凝土或混凝土基础； 运输或浇制混凝土有困难的地区，可采用预制装配式基础或金属基础；必要时可采用桩基础。
根据该线路所经地段地形、地质情况，结合考虑水文、地震及施工等因素，所以本工程全部现浇钢筋混凝土基础
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第五章．绝缘子的选择
一、绝缘子作用
绝缘子是用来支撑和悬挂导线，并使导线和杆塔绝缘，它应具有足够的绝缘强度和机械强度，同时对化学物质的侵蚀具有足够的抵御能力，并能适应大气条件的变化。
二、绝缘子污闪...