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1、学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 2013年4月20日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密 ，在_
2、年解密后适用本授权书。2、不保密 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 目 录摘摘 要11前言11.1 研究的目的和意义21.2本设计的主要内容21.3工程概况32导地线的设计42.1导线比载的计算42.2临界档距及控制气象条件的判断62.3绘制应力弧垂曲线绘制72.4地线的计算113金具的设计173.1绝缘子的选择173.2 金具的分类和用途204杆塔结构设计234.1 杆塔形式选择234.2 选择结果234.3 杆塔室内定位234.4杆塔定位校验274.5 架空线运行条件检验364.6 绝缘子串强度和倒挂检查374.7 对跨越物及对地限距的校验405
3、 基础选择415.1 基础型式及计算参数425.3 基础下压稳定计算435.4 配筋计算445.5 地脚螺栓受拉力466 防振设计467 防雷设计507.1 防雷措施507.2 防雷方案设计507.3 输电线路的耐雷性能53总结59谢辞59参 考 文 献60220kV罗旺线标段输电线路工程设计摘 要：本文主要介绍根据现有的技术规程及资料来设计线路为220kV输电线路，本设计按照工程设计要求，以及标准设计流程，并根据电压等级、导地线型号、气象条件、地形情况，完成如下设计内容：计算导地线应力弧垂，绘制成图；选择直线杆塔和转角杆塔，确定杆塔呼称高、金具和绝缘子型号数量；制作弧垂模板没在平断面上反复排
4、杆定位，选择最佳方案；校检杆塔荷载和基础稳定；最后进行导地线的防振设计。关键词：220Kv线路，应力计算，排杆定位，防振设计Abstract：According to existing technical regulations were introduced in this paper to design the circuit and the data of 500 kv transmission lines.Besides engineering design request and the standard design process,this paper mainly includ
5、e following task in term of the voltage rank,the type of conductor and ground wire,the condition of weather and landform.Firstly,we calculate the stress of the wires,and draw out its chart.Secondly,we choose the type of straight line tower and the corner tower,ulteriorly confirm towers height,the ty
6、pe and amount of insulators and fittings.Thirdly,we repetitiously arrange the tower position on the plane cross section by the template of arc sag. Fourthly,we check the load of tower and the stability of tower foundation .Finally,we design the shockproof of conductor and ground were.Kye Words：220Kv
7、 overhead transmission,calculate the stress of the wires,arrange the tower position,Shockproof designing1前言电力能源在国家的发展中占有举足轻重的地位，电力的可靠供应是我国经济实现良好可持续发展的基础。在电力系统中，输电线路的任务是输送电能，联络发电厂、变电站并使之安全运行，实现电力系统联网。随着人口的增加和社会的发展，我国电力需求越来越大，要把电能输送到缺电的地区，离不开输电线路的支持。在国家“十二五”规划中，我国高压输电网将实现“三横三纵”的格局1，同时发展智能电网。本课题为华能阜新风电
8、场二期工程九标段220kV输电线路工程设计，来源于当地生产实际1.1 研究的目的和意义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。在中西部地区资源和消费带动下，随着电网联网建设，讲逐步实现大区域或者全国电力电量平衡原则
9、。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，试试跨区、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，设点线路的设计、施工和运行都积累了丰富的经验，已经建设输电线路有关的研究和试验机构和设施、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
10、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，它将是今后发展超高压，大容量输电线路的建设创造十分有利的条件。本次毕业设计是我们在学校期间的一个十分重要的综合性教学环节，通过本次毕业设计，可以全面复习架空线路基本知识、巩固四年所学的相关理论知识，掌握架空线路设计的流程和内容、计算及分析方法；还可以提高对本专业知识、计算机知识的综合运用能力、CAD工程制图水平，培养调查研究，收集、查询和阅读中外文文献资料；综合运用专业理论与知识分析解决实际问题的能力；同时通过本设计可以提高逻
11、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。这样，既可对本专业在国内外的发展现状、技术水平有所了解，又使我们具有了一定的工程实践意识，为今后的工作奠定了一定的基础，培养作为输电线路设计建设运行工作者应有的认真负责、严谨科学的态度和吃苦耐劳的作风。1.2本设计的主要内容根据220KV罗旺线标段平断面图、地质勘测报告书、当地气象条件、相关塔型和线路设计规范，对线路进行线路施工图设计与杆塔选型并校验、基础选型并效验，编制详细的工程设计技术文档和杆塔、基础明细。属于高压电网工程设计与安全运行和反事故预防设计研究课题，课题内容如下：1. 220KV罗旺线标段档距论
12、证，导、地线选型及其它；2. 220KV罗旺线标段导线应力弧垂计算与地线应力弧垂计算；3. 220KV罗旺线标段耐张段分段、杆塔排杆定位、确定线路设计方案；4. 220KV罗旺线标段防覆冰、防风偏、防振、防雷接地等常规设计论证；5. 本标段特殊区域研究与相关措施；1.3工程概况220罗旺线起点为500千伏罗洞站，终点为220千伏旺新站，杆塔共73基，其中#1#63在佛山境内，#6473#在肇庆四会大旺开发区内。自2010年1月自肇庆局全线移交佛山局运行维护，意味着罗旺线保供电工作由佛山局一力承担。线路全长23.759公里，再加上相关的变电设备与通信线路等，数量相当庞大；线路跨越了佛山、肇庆两市
13、的四个镇街和工业区。本工程所在地为佛山境内，为低山、丘陵地带，该线路路径地区，年雷暴日数, 属雷暴多发区。本课题即标段全长3483m左右，位于丘陵地带，其间有大片树林，并有房屋、坟地、小路等地物，交叉跨越线路众多，本线路位于山区，地质稳定，山丘地区上覆植被，工程地质：粉质粘土，可塑，计算容重，计算上拔角，计算内摩擦角，土壤电阻率为。佛山地区气候炎热，按第一气象区计算由于靠近海边，误会等级选三级，已知条件参照典型设计取值。2导地线的设计2.1导线比载的计算2.1.1原始条件第级气象区条件参数如下所示1表2.1气象条件参数代表情况温度()风速(m/s)冰厚(mm)最高气温4000最低气温-500最
14、大风速10350覆冰有风-100安装(无风)000年平均气温2000外过电压(无风)1500外过电压(有风)15150内过电压20200安装(有风)0100本设计采用的导线型号为LGJ-240/30，其参数如下表所示。表2.2导线LGJ-240/30参数名 称数 据截面积(mm2)275.96直径(mm)21.60温度膨胀系数(1/)19.610-6弹性模数E(N/mm2)73000单位长度重量(Kg/Km)922.2计算拉断力(KN)75620强度极限p(MPa/m)260.32安全系数2.5需用应力0(MPa)104.12年均应力上限cp(MPa)65.08确定避雷线的计算参数(1) 根据
15、导线的型号为LGJ-240/30，按表2.3应该选择避雷线型号为GJ-50。避雷线安全系数取k=3.5(2)由于避雷线不用输送电力，故不需要计算内过电压，外过电压(有风)情况，计算外过电压只是校检导线与避雷线在档距中央的距离配合。(3)计算气象条件同导线。(4)避雷线的计算参数确定依据1,如下表所示。表2.3 避雷线选择依据导线型号LGJ-35LGJ-70LGJ-95LGJ-185LGJ-240LGJ-300LGJ-400及以上避雷线型号GJ-25GJ-35GJ-50GJ-70(5)选用的避雷线为GJ-50，其参数如下所示。表2.4避雷线GJ-50参数名称数据截面积(mm2)49.48直径(m
16、m)9温度膨胀系数(1/)11.510-6弹性身长系数E(N/mm2)181400单位长度重量(Kg/Km)411.9计算拉断力(N)53176安全系数2.52.1.2架空线的比载计算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/mmm2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荷载，可采用符号表示，其中x=17，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/s1 。架空线的各种比载(MPa/m)(1)自重比载： (2)冰重比载： (3)覆冰时导线的垂直总比载：(4)无冰时风压比载,计算
17、公式：1)当风速时，风压不均匀系数，因为导线直径 17mm，故导线的风载体型系数，风向与架空线轴线之间的夹角： 2)当风速时，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：3) 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 4)当风速时，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(5)覆冰时的风压比载：因为导线不覆冰，(6)无冰有风时的综合比载：无冰有风时，导线上作用着垂直方向的比载和平方向的比载，按向量合成得综合比载：外过电压综合比载：安装综合比载：内过综合比载：最大风综合
18、比载(计算强度)：最大风综合比载(计算风偏)：2.2临界档距及控制气象条件的判断2.2.1导线的机械物理特性抗拉强度极限： p = 260.3240 MPa许用应力： 0 = 104.1296 MPa，年均许用应力： cp = 65.0810 MPa，2.2.2 可能控制气象条件列表根据比载、控制应力，将有关数据按/0值由小到大列出表格，表2.5比值计算结果及其排序表气象条件最低温度最大风速年均气温排序acb临界档距的计算根据上式可以算得临界档距如下表表2.6有效临界档距判别表气象条件最低气温a年均气温b最大风速c临界档距根据列表法可知，有限临界档距为=426.8776，当档距0426.877
19、6时，最大风速为控制气象条件。2.3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： 弧垂计算公式2.3.1. 求的各气象条件下的应力如表表2.7 LJG-240/30型导线应力弧垂计算表档距（m）最大风年平均温最低气温最高气温内过电压5081.760.216365.080.1574101.140.101338.90.263365.380.16876082.460.308965.080.2266100.640.146540.040.368365.50.242510085.740.825165.080.629497.840.418744.460.921366.090.66771408
20、9.221.554265.081.233794.110.853248.221.665166.721.296418092.432.479965.082.039489.931.475951.242.590267.302.124622095.243.595365.083.045685.812.310553.643.696467.793.150826097.634.898465.084.255082.133.371955.544.986068.194.375130099.656.389765.085.665079.044.664357.056.462068.515.7977340101.348.070
21、365.087.276376.566.185058.278.127268.767.4192380102.759.941965.089.089174.617.928859.259.984168.969.2401420103.9412.006165.0811.103473.069.890360.0412.034669.1311.2609426.88104.1312.380565.0811.470072.8310.249260.1712.406869.1511.6285460104.1314.376364.4613.446771.0612.199160.1814.403268.6213.607450
22、0104.1316.985263.8616.037369.3614.766260.217.012668.116.1998540104.1319.811663.3718.849168.0217.561260.2119.839467.6819.0129580104.1322.855362.9821.881266.9620.581060.2222.883667.3422.0459620104.1326.116562.6525.138266.1023.823460.2326.145067.0525.2983660104.1329.595162.3828.603565.3927.287260.2429.
23、623966.8228.1696700104.1333.29162.1632.292964.8130.971160.2433.320166.6232.4594续表档距（m）外过无风外过有风安装有风事故5072.150.141972.270.14793.860.110693.835060720.204872.170.21293.420.1693.396010071.210.575371.640.593491.060.455990.9510014070.281.142470.021.173187.980.924887.7914018069.391.912670.431.955584.651.588
24、984.3518022068.622.889369.922.942581.482.466181.0622026067.994.073169.54.134678.713.565578.1926030067.485.463568.165.531576.424.888775.8330034067.087.059568.97.132574.66.432973.9534038066.768.860268.688.937173.168.193972.4638042066.5110.864968.5110.944872.0210.168271.29420426.8866.4711.2368.4911.310
25、471.8510.528971.11426.8846065.6613.201867.7213.282970.3612.484769.6146050064.8715.787866.9715.869568.9315.056668.1650054064.2418.596166.3618.678267.817.854767.0254058063.7221.625465.8721.707866.8920.876666.1158062063.324.874965.4724.957566.1624.120565.3762066062.9628.343965.1428.426665.5527.585164.7
26、666070062.6632.03264.8632.114765.0531.269764.267005072.150.141972.270.14793.860.110693.832.3.2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下表温度L(m)50100150200250300350-200(MPa)148.08145.07140.35134.36127.71121.07114.98f100(m)0.30820.31460.32520.33970.35740.37700.3969-150(MPa)141.01138.17133.74128.21122.17116.26110.93f
27、100(m)0.32370.33030.34120.3560.37360.39260.4114-100(MPa)133.95131.3127.21122.18116.8111.63107.06f100(m)0.34070.34760.35880.37350.39070.40880.4263-50(MPa)126.9124.47120.77116.3111.62107.22103.38f100(m)0.35970.36670.37790.39240.40890.42570.441500(MPa)119.86117.69114.43110.58106.6310399.89f100(m)0.3808
28、0.38780.39880.41270.4280.44310.456950(MPa)112.84110.97108.21105.03101.8698.9996.57f100(m)0.40450.41130.42180.43450.44810.4610.4726100(MPa)105.84104.32102.1499.6997.395.293.44f100(m)0.43120.43750.44680.45780.46910.47940.4885150(MPa)98.8697.7796.2394.5692.9891.690.47f100(m)0.46160.44680.47430.48270.49
29、090.49820.5045200(MPa)91.9291.3390.5289.6788.8888.2287.67f100(m)0.49650.49970.50420.5090.51350.51740.5206250(MPa)85.0385.0385.0385.0385.0385.0385.03f100(m)0.53680.53680.53680.53680.53680.53680.5368300(MPa)78.1978.979.7880.6581.482.0382.53f100(m)0.58370.57850.57210.56590.56070.55640.553350(MPa)71.437
30、2.9874.8276.5478.0179.2180.17f100(m)0.6390.62540.610.59630.58510.57620.5639400(MPa)64.7867.3270.1572.774.8476.5777.95f100(m)0.70640.67790.65060.62770.60990.59610.5855表2.8各种施工温度下的应力和百米档距弧垂续表温度L(m)400450500550600650700-200(MPa)109.77105.49102.0799.3597.1995.4594.05f100(m)0.41580.43260.44710.45940.4696
31、0.47810.4853-150(MPa)106.42102.7599.8297.4995.6394.1492.93f100(m)0.42890.44420.45720.46820.47730.48480.4911-100(MPa)103.23100.1397.6695.794.1392.8791.84f100(m)0.44210.45580.46730.47690.48490.49150.497-50(MPa)100.297.6595.6193.9892.6891.6390.78f100(m)0.45550.46740.47740.48560.49240.49810.502800(MPa)9
32、7.3395.2893.6492.3491.2990.4489.75f100(m)0.46890.4790.48740.49430.49990.50460.508550(MPa)94.593.0291.7690.7689.9589.2988.75f100(m)0.48240.49060.49740.50290.50740.51110.5142100(MPa)92.0190.8889.9789.2488.6588.1787.78f100(m)0.4960.50220.50730.51140.51480.51760.5199150(MPa)89.5688.8388.2587.7887.487.09
33、86.84f100(m)0.50960.51380.51720.51990.52220.5240.5256200(MPa)87.2386.8886.686.3886.1986.0485.92f100(m)0.52320.52530.5270.52840.52950.53040.5312250(MPa)85.0385.0385.0385.0385.0385.0385.03f100(m)0.53680.53680.53680.53680.53680.53680.5368300(MPa)82.9383.2583.5183.7283.984.0484.16f100(m)0.55030.54820.54
34、650.54510.5440.54310.5423350(MPa)80.9581.5782.0782.4782.8183.0883.31f100(m)0.56380.55950.55610.55340.55120.54930.5478400(MPa)79.0679.9580.6881.2781.7582.1582.49f100(m)0.57730.57080.56570.56160.55830.55560.55332.4地线的计算2.4.1地线比载的计算(1)自重比载： (2) 冰重比载：(3)覆冰时导线的垂直总比载：(4)无冰时风压比载,计算公式：1)当风速时，风压不均匀系数，因为导线直径
35、17mm，故导线的风载体型系数，风向与架空线轴线之间的夹角时：2)当风速时，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：3) 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4)当风速时，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(5)覆冰时的风压比载：因为导线不覆冰，(6)无冰有风时的综合比载：无冰有风时，导线上作用着垂直方向的比载和平方向的比载，按向量合成得综合比载：外过电压综合比载：安装综合比载：内过综合比载：最大风综合比载(计算强度)：最大风综合比载(计算风偏)：2.4.
36、2地线的机械物理特性抗拉强度极限: p = 1020.9620 MPa许用应力: 0 = 408.3848 MPa，安全系数k=2.5年均许用应力: cp = 255.2405 MPa，安全系数k=4.02.4.2 可能控制气象条件列表根据比载、控制应力，将有关数据按/0值由小到大列出表格，表2.5比值计算结果及其排序表气象条件最低温度最大风速年均气温81.63610-3142.64810-381.63610-3408.38408.38255.241.99910-43.49310-43.19810-4排序acb临界档距的计算根据上式可以算得临界档距如下表表2.6有效临界档距判别表气象条件最低气
37、温a年均气温b最大风速c临界档距根据列表法可知，有限临界档距为=942.6269，当档距0942.6269时，最大风速为控制气象条件。2.4.4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： 弧垂计算公式表2.7. 求的各气象条件下的应力如表档距（m）最大风年平均温最低气温最高气温内过电压5060279.10.1597255.240.1306.80.0832214.330.119255.560.1078100280.360.229255.240.1439306.540.1198214.670.1711255.690.1552140287.040.6212255.240.39983
38、05.070.3345216.530.4713256.440.4297180295.481.1828255.240.7836302.990.6601218.960.9135257.460.839220304.721.8959255.241.2954300.421.1005221.681.4915258.641.3805260314.122.7474255.241.935297.511.6601224.482.2002259.912.0522300323.33.7283255.242.7027294.412.3431227.213.0316261.192.8522340332.054.83292
39、55.243.5982291.253.1533229.793.9968262.433.7749380340.276.0577255.244.6217288.144.0939232.175.081263.64.8329420347.927.4005255.245.7713285.185.167234.336.2882264.686.0122460354.998.8604255.247.0525282.416.374236.287.6183265.677.3172500361.5110.4396255.248.4598279.877.7154238.039.0714266.578.7477540367.512.13255.249.995277.569.1914239.5910.6478267.3810.30458037313.9399255.2411.6582275.4810.8017240.9812.3479268.111.9861620378.0315.8673255.241
