6kv配电线路设计(平地段3km,裸导线).docx

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1、6kv配电线路设计（平地段3km,裸导线）1 导线应力弧垂计算及曲线绘制1.1导线应力弧垂曲线的绘制步骤 1.1.1应力弧垂曲线的计算项目应力弧垂曲线的计算项目见下表31。表11 应力弧垂曲线的计算项目计算项目最大风速最厚覆冰安装有风最低气温最高气温外过有风外过无风内过电压年均气温应力曲线导线地线弧垂曲线导线地线注 带者为需要绘制的曲线，无者为不需要绘制的曲线1.1.2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）依据选用的架空线规格，查取有关参数和机械物理性能；（3）计算各种气象条件下的比载；（4）选定架空线各种气象条件下的许用应力（包括年均运行应力的许用值）；（5）计算临界档

2、距值，并判定有效临界档距和控制气象条件；（6）判定最大弧垂出现的气象条件；（7）以控制条件为已知状态，利用状态方程式计算不同档距、各种气象条件下架空线的应力和弧垂值；（8）按一定比例绘制出应力弧垂曲线。1.2导线应力弧垂曲线计算1.2.1整理计算用气象条件见表12表1-2 IV象区计算气象条件表 气象项目最高气温最低气温最厚覆冰最大风安装有风外过有风外过无风内过电压年均温气温（）40-20-5-5-1015+151010风速（m/s）00102510100150冰厚（mm）5555555551.2.2导线JL100有关参数见表33表1-3 JL-100导线参数表截面积(mm2)导线直径(mm)

3、弹 性系 数(Mpa)温度膨胀系数（1/）抗拉强度(Mpa)安全系数计算拉断力（N）许用应力（Mpa）年均运行应力（Mpa）单位长度质量（Kg/km）10012.95900023.010-6161.52.801700057.6815.18274.8上表中的抗拉强度用以下公式计算 抗拉强度，即架空线的瞬时破坏应力，Mpa计算拉断力，N截面积，安全系数：根据设计规程导线的安全系数K2.5。 取K=2.80许用应力由以下公式计算 年均运行应力：在采取防震措施的情况下，不应超过的25%。因此平均应力由以下公式计算 1.2.3导线JL100比载的计算各气象条件下导线比载的计算值可由架空输电线路设计中的公

4、式求得：以下公式的符号如下： 比载，Mpa/mb覆冰厚度,mm； v风速,m/s； q架空线单位长度质量，kg/km；g重力加速度，g=9.80665m/s ；风速v时的理论风压，Pa；sc风载体型系数，线径d17mm时sc=1.2,线径d17mm时c=1.1；d架空线外径；风速不均匀系数，35KV的数值见表3-4表1-4 6kv线路用风速不均匀系数设计风速（m/s）10及其以下1535及其以上计算杆塔荷载1.001.000.70校验杆塔电气间隙1.000.750.61（1）自重比载 （2）冰重比载（3）垂直总比载（4）无冰风压比载1）、安装有风2）、内过电压、外过有风 计算强度时：计算风偏时

5、：3）、最大风计算强度时：计算风偏时：（5）覆冰风压比载（6）无冰综合比载1）、安装有风 2）、内过电压、外过有风计算强度时：计算风偏时：3）、最大风速计算强度时：计算风偏时：（7）覆冰综合比载 由以上计算可列表格1-5表15 各类比载计算结果汇总表比载类别计算结果备 注自重比载（Mpa/m）冰重比载（Mpa/m）垂直总比载（Mpa/m）无冰风压比载（Mpa/m）安装有风sc=1.2f=1.00内过电压、外过有风（计算强度）内过电压、外过有风（计算风偏）sc=1.2f=1.00sc=1.2f=0.75最大风（计算强度）最大风（计算风偏）sc=1.2f=0.85sc=1.2f=0.61覆冰风压比

6、载（Mpa/m）sc=1.2f=1.00无冰有风时的综合比载（Mpa/m）安装有风sc=1.2f=1.00内过电压、外过有风（计算强度）内过电压、外过有风（计算风偏）sc=1.2f=1.00sc=12f=0.75最大风（计算强度）最大风（计算风偏）sc=1.2f=0.75sc=1.2f=0.61覆冰综合比载（Mpa/m）sc=1.2f=1.001.2.4计算临界档距，判断控制条件（1）可能控制条件的有关参数见表3-6现实中，某些气象区最大风速和最厚覆冰时的气温并不相同，不能只从比载的大小来确定二者哪个可能是控制条件。此外，架空线还具有足够的耐震能力，这决定于年平均运行应力的大小，该应力是根据年

7、平均气温计算的，因此年平均气温时架空线的应力不能大于平均运行应力规定的上限值。因此最低气温、最大风速、最厚覆冰和年平均气温四种气象条件都有可能成为控制条件，设计必须考虑。表1-6 可能的控制气象条件气象条件项目最低气温最大风速最厚覆冰年均气温温度t（）-20-5-5+10比载(Mpa/m)26.9510358.0410354.5410326.95103许用应力（Mpa）57.6857.6857.6814.42比值/（1/m）0.467231031.006241030.945561031.86893103/由小至大编号acbd（2）计算各临界档距临界档距由以下公式可求当12= 时，当1=2= 时

8、，临界档距；架空线许用应力；j状态的温度；j状态的比载；E导线弹性系数；导线线性温度膨胀系数。（3）判断有效临界档距，确定控制条件 将各临界档距值填入有效临界档距判别表1-7：表17有效临界档距判别表可能的控制条件a（最低气温）b（最厚覆冰）c（最大风速）d（年均气温）临界档距（m）-根据列表法可知: 年均气温为控制条件1.2.5判定最大弧垂的气象条件采用临界温度判定法：以年均气温为第一状态，临界温度为第二状态，列出状态方程式解上式得到临界温度的计算式为：对于的求解：以架空线最厚覆冰时的状态为已知条件，求，其中-5，比载为档距取则状态方程式为带入数据求得：则可见-2840，故最大弧垂发生在最高

9、气温气象条件1.2.6计算各气象条件的应力和弧垂 架空输电线路的应力弧垂曲线，表示了各种气象条件下应力（弧垂）与档距之间的函数关系。现将已知条件及参数列于表3-8，将待求条件及已知参数列于表3-9。导线JL100参数， E=59000Mpa, =23.01/表1-8 已知条件及参数已知条件年均气温控制区间 参数60mtm()+10bm(mm)0vm(m/s)0rm(103Mpa/m)26.95m(Mpa)14.42表1-9 待求条件及已知参数 待求条件参数最高气温最低气温年均气温外过有风外过无风内过电压安装有风最大风速最厚覆冰t()+40-20+10+15+15+10-10-5-5b(mm)0

10、00000005v(m/s)00010015102510(103Mpa/m)26.9526.9526.9528.6426.9528.64应力弧垂的计算公式为： 令应力公式可化简为：用牛顿法解应力方程求出。令其导数为则牛顿迭代式为给出迭代初值，算出、，利用上式迭代求出，反复进行下去，直至为止。 计算过程： 第一步：以控制气象条件为第一状态，以待求条件的状态为第二状态。由状态方程式及上面的公式求出A、B值。 第二步：由迭代方程，以给出的初值迭代出所求的应力。 第三步：由上方法求出相应档距下的相应的应力迭代求出应力进而求出应力。由得出相应的弧垂。用C语言编程序如下：# include # inclu

11、de main()int t1,t2; float L,E,b2,b1,b=100; float f;double a,r1,r2; double A,B,y,y1;a=1.89e-5; E=76000; scanf(“控制条件：t1=%d,r1=%lf,b1=%fn”,&t1,&r1,&b1); scanf(“待求条件：t2=%d,r2=%lf,L=%fn”,&t2,&r2,&L); A=-(b1-(E*r1*r1*L*L)/(24*b1*b1)-a*E*(t2-t1); B=E*r2*r2*L*L/24; do b2=b; y=b2*b2*b2+A*b2*b2-B; y1=3*b2*b2+

12、2*A*b2; b=b2-y/y1; while(fabs(b-b2)1e-5); f=r2*L*L/(8*b);printf(b=%.2f,f=%.2fn,b,f);导线应力和弧垂计算表见附表1-1（导线JL100应力弧垂曲线数据表）1.3 导线应力弧垂曲线的绘制以档距为横坐标，应力和弧垂作为纵坐标，以附表3-1的数据为依据，绘制应力弧垂曲线见附图1-1所示。6 导线排列61 选择导线排列6.1.1 排列的方式一般1 kV10 kV配电线路的导线应采用三角形排列、水平排列、垂直排列。我选择6kv线路采用三角形排列，220V线路采用单相两线制水平排列。本设计的实际，排列方式包含单回路三角形排列

13、、单回路水平排列。6.1.2 档距的选择配电线路的档距，选择的档距一般不超过40100米，耐张段的长度不应大于40100米。表6-1 配电线路的档距 单位（m）电压地区高 压低 压城 镇40504050郊 区601004060注：1 kV以下线路集束应当采用绝缘导线，档距不宜大于30m.本设计的6kv配电线路中，我选择档距最大为60m。4电杆外形尺寸的确定4.1电杆的总高度电杆的总高度与档距、地理条件、电压等级、气候及电气条件等因素有关。电杆的总高度等于呼称高度加上导线间的垂直距离，对于钢筋混凝土电杆还要加上埋地深度h0。4.1.1电杆呼称高度 电杆横担的下线边缘线到地面垂直距离H称为电杆的呼

14、称高度，由悬垂绝缘子串长度、导线最大弧垂fmax、导线到地面及被跨越物安全距离hx及施工裕量h组成，即6KV电杆采用1片P-6T绝缘子=0.4m，导线弧垂为0.2337m, 电杆按居民区设计偏安全，设计导线到地面垂直距离为7.0m,档距为60m施工裕度为0.5m。因此，电杆设计呼高H=8.13m,选取呼高为12m。4.1.2导线间的垂直距离单回线路两相导线水平排列线间距，规程规定：导线间的水平线间距，可根据运行经验确定，1000m以下档距计算式为在覆冰较少地区，规程推荐垂直线间距宜采用水平线间距的75%即 计算得Dm=1.8m，Dv=1.35m。设计导线间水平距离为1.8m，设计导线间垂直距离

15、为1.35m。53 横担的选择与校验5.3.1 配电线路横担的选择表5-3-1 横担选择杆型导线截面35507095120150185/240单回路直线杆63L6单块63L6单块63L6单块跨越杆63L6双块63L6双块70L7双块转角杆02063L6双块70L7双块70L7双块耐张杆04563L6双块70L7双块70L7双块耐张459063L6双块70L7双块70L7双块分线杆63L6双块70L7双块70L7双块终端杆63L6双块70L7双块70L7双块双回路双三角直线杆63L6单块70L7双块70L7双块跨越杆63L6双块70L7双块70L7双块转角杆02063L6双块70L7双块70L7

16、双块耐张杆459063L6双块70L7双块70L7双块分线杆63L6双块70L7双块70L7双块终端杆70L6双块70L7双块（加横担拉线）70L7双块（加横担拉线） 在本设计的线路选择单回、双回线路路横担依上表进行选择： 铁横担是架空下路的支撑元件。其上的绝缘子将导线定位u，且形成一定的几何尺寸，有的是做低压线路的横担，有的是做6KV线路的横担。它的主要作用是：使导线保持一定的电气距离，且承受档距内导线的荷载。横担金具的组合是线路处于稳定状态。选用横担主要考虑如下几方面问题：（1）线路电压等级所决定的各相导线间的距离应符合规范的标准，因此10KV线路中导线水平排列时横担长度应不小于2325m

17、m，导线三角形排列时，横担长度应不小于1800mm。故，6KV线路选用1800mm的756的热轧等边角钢横担，220V线路选用800mm的756的热轧等边角钢横担。5.3.2 杆塔类型及横担的组合（1）直线转角杆代号为ZSH；使用的横担为单块横担；（2）直线耐张杆代号为N；使用的横担为双块丁字横担；（3）转角耐张杆代号为NJ；使用的横担为双块丁字横担；（4）终端杆代号为D；使用的横担为双块丁字横担；5.3.3 横担的校验先进行6KV所选用的1800mm的756的热轧等边角钢横担校验。导线型号JL-100，单位长度质量为274.8kg/km；档距：L=60m；气象条件：采用我国第IV气象区。（1

18、）自重比载 式中，q架空先的单位长度质量，kg/km； A架空线的截面积，mm2； g重力加速度，g=9.80665m/s2。则 导线的冰重比载： 式中 b覆冰厚度，mm； d架空导线的外径，mm； A架空线的截面积，mm2。（2）冰重比载 则，导线覆冰时的比载为:（1） 一根导线一档覆冰时的重量： （2） 一个针式瓷瓶P-6T的重量： （3） 横担外伸臂的重量： (5) 在危险截面EF（横担与电杆相接触处）的弯曲力矩： 式中C导线悬挂点到EF截面的距离； B横担外伸臂中点到EF截面的距离。则 （6） 等边角钢的抗弯矩查热轧等边角钢附表得： （7） 等边角钢危险截面EF处的应力： 式中m工作条

19、件系数，靠近马路取m=0.8；其他线路取m=0.9。 本线路中路径为野外，故m=0.9。查表得该型号角钢的许用应力为1600kgf/cm2。参考文献18即1.8，上卡盘尺寸不合格，要安装上下卡盘。选择上卡盘的尺寸为1.80.30.2。（3）带上、下卡盘倾覆基础的稳定计算。通过相关的计算，得出电杆只装卡盘是行不通的，不能够满足设计要求。必须打拉线。7.2拉线盘的相关计算拉线与横担的水平夹角为450，拉线与地面的夹角为600。荷载组合系数为1.0，拉线的长度为21m，拉线在地面上的投影为9m。拉线点反力按简支梁计算。从而得出拉线拉力设计值T=181.2=21.6kN。电杆埋深3.0m，拉线盘的规格

20、为1.20.60.2，自重Q=3kN，拉线盘上平面与铅垂方向的夹角为=600。上拔力Ny=Tsin=21.6sin600=18.7(kN)，水平力Nx=Tcos=21.6cos600=10.8(kN)。（1）上拔稳定计算。上拔深度为h0=3.0。临界深度为l/b=1.2/0.6=23，从而D=0.6(l+b)，则hc=1.2D=1.20.6(1.2+0.6)=1.3(m)h0=3.0(m)。计算抗拔土的体积VT为上拔验算合格。（2）水平稳定验算。被动土抗力为由垂直分力Ny产生水平抗力为水平验算合格。（3）拉线盘强度验算。基础在土反力的作用下，在两个方向都要发生弯曲，所以两方向都要配筋。钢筋面积按两个方向的最大弯矩分别进行计算。查表得截面处的面积为