110kV输电线路设计.doc

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1、本科毕业设计（论文）说明书110kV输电线路设计系 别 专业班级 电气工程及其自动化输电线路 学生姓名 指导教师 提交日期 年 月 日 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。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 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留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论

2、文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学广州汽车学院可以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。 保密，在 年解密后适用本授权书。本学位论文属于 不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名： 日期： 年 月 日指导教师签名： 日期： 年 月 日毕 业 设 计 （论文） 任 务 书 兹发给 07电气工程及其自动化（2）班学生 毕业设计（论文）任务书，内容如下： 1.毕业设计（论文）题目： 110kV输电线路设计 2.应完成的项目： （1）输电线路路径的选择，导线、避雷线的选择。 （2）杆塔的定位、杆塔的选型。 （3）导线、避雷

3、线的防震设计。 （4）导线机械特性曲线以及各种的校验。 （5）电气计算、电气设备的选择以及校验。 （6）安装曲线的绘制，绘制平、断面图等等。 3.参考资料以及说明： 1许建安. 35-110kV输电线路设计M. 北京：中国水利水电出版社.2003 2国电公司. 电力工程高压送电线路设计手册M. 第二版.东北电力设计院.2001 3国电公司.电力工程高压送电线路设计手册M. 第二版.北京：中国电力出版社.2002 4输电杆塔结构及其基础设计M. 北京：中国水利电力出版社.2005 5输电线路设计基础M. 北京：水利电力出版社.2007 6孟遂民. 架空输电线路设计M. 北京：中国三峡出版社.20

4、01 7陈祥和，田启华. 输电杆塔设计M. 北京： 中国三峡出版社.2001 8董吉谔. 电力金具手册M.第二版北京：中国电力出版社，2003 4.本毕业设计（论文）任务书于2011年1月10日发出，应于2011年5月30日前完成，然后提交毕业考试委员会进行答辩。 专业教研组（系）负责人 审核 年 月 日 指导教师（导师组负责人） 签发 年 月 日毕业设计（论文）评语： 毕业设计（论文）总评成绩： 毕业设计（论文）答辩小组负责人签字： 年 月 日 摘 要龙川县内一条单回架设的110kV输电线路,由负荷需求,负荷发展情况,计算导线的截面,再有当地的气候条件,地理条件等等因素计算出经济档距,由电气

5、及机械强度计算杆塔的高度等等一系列参数,最终列出需要的材料清单,得出本次设计的110kV输电线路. 输电线路是电力系统的重要组成部分,它担任着输送和分配电能的任务,电力网中,从发电厂将电能输送到变电所的高压架空电力线叫输电线，电压等级一般为35kV及以上，在我国，通常称35-220kV的线路为高压输电线路，330-500kV的线路为超高压输电线路。通过架空线路，可实施远距离输电，有效节约资金，同时，还可以进行系统间的联网。架空输电线路得组成主要有导线、避雷线、金具、绝缘子、杆塔、拉线和基础等等。 对110kV输电线路的设计过程作一个简单的介绍,当然每一条输电线路都有其自己独特之处,气候条件,地

6、理条件等等制约因素,在实际生产过程中还要考虑到线路走廊,征地,交通,民居等等问题,由于这次设计是一个理想情况,线路全长也比较短,预计1.5kM的输电线路能在2-5耐张段内。关键词：输电线路，设计，杆塔，导线AbstractLongchuan county erected a single circuit 110kV transmission line, the load demand, load development, calculation of conductor cross-section, and then there are local climatic conditions, g

7、eographical conditions, the economic block, among other factors to calculate the distance calculated by the electrical and mechanical strength tower height, and so a series of parameters, the final list of materials needed are listed, come to this design 110kV transmission lines. Transmission lines

8、is an important part of power system, which served as the task of power transmission and distribution, power grid, power from the power plant will be transported to the high voltage overhead power line substation called the transmission line, voltage 35kV and above generally in China, usually called

9、 the line for the 35-220kV high voltage transmission line ,330-500kV line for the EHV transmission lines. By overhead lines, long-distance transmission can be implemented effectively save money, but can also be used networking systems. Overhead transmission line was composed of mainly wire, shieldin

10、g wire, fittings, insulators, towers, cable and infrastructure and so on. 110kV transmission line of the design process to make a brief introduction, of course, each transmission line has its own unique climate conditions, geographical conditions, constraints, etc., in the actual production process

11、also take into account line corridors, land acquisition, transportation, residential areas and so on, because this design is an ideal situation, the line length is relatively short, the transmission line is expected to 1.5kM strain in paragraph 2-5 .keyword: Transmission line, design, tower, wire目 录

12、摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1概况和电力建设11.2平断面图11.3龙川县气候条件分析21.4本章小结3第二章 导线选取42.1导线截面的选择42.2导线截面的校验52.2.1电晕验算52.2.2机械强度验算52.3避雷线的选择52.4本章小结6第三章 导线、避雷线的机械计算73.1架空线路的比载计算73.1.1自重比载g173.1.2冰重比载g273.1.3垂直总比载g373.1.4风压比载g4、g573.1.5综合总比载g6、g783.2导线许用应力计算103.3导线最大弧垂计算113.3.1确定临界档距123.3.2导线应力和最大弧垂153.4本章小结18第四章 金具和

13、绝缘子的选择194.1绝缘子的选择和计算194.1.1绝缘子片数计算194.1.2绝缘子串数计算194.2绝缘子串的组装204.2.1悬式绝缘子串组装204.2.2耐张绝缘子串组装214.3本章小结23第五章 杆塔外形的确定245.1铁塔的结构形式245.2杆塔外形尺寸的确定255.2.1杆塔呼称高的确定255.2.2线间距离的确定265.2.3导线与杆塔之间的空气间隙校验275.2.4带电作业条件的空气间隙校验295.2.5地线支架高度及地线水平线间距离的确定295.3本章小结33第六章 杆塔基础设计346.1 “大开挖”基础346.2掏挖扩地基础346.3爆扩桩基础346.4岩石锚桩基础3

14、46.5钻孔灌注桩基础346.6倾覆基础356.7本章小结35结束语36参考文献37致 谢38第一章 绪论1.1概况和电力建设河源市龙川县位于广东省东北部，东江和韩江上游，东连梅州、汕头、西靠韶关，北接江西，南近珠江三角洲，面积3089平方公里，辖25个镇，人口90万，海外华侨和港、澳、台同胞33万人。县辖25个镇，县内电网与全省电网相联，建有6个11万伏安的变电站和1个22万伏安的输变电站，电力充足，供给正常。2008年，龙川县继续加强水利工程建设。加大力度对小型水库的除险加固工程建设，完成除险加固工程18宗，机电排灌改造12宗，新建小水电站4宗。进一步完善新城和工业园区供水配套设施，县城东

15、江两岸防洪首期工程全面完成。积极推进东江梯级水利开发进程，稔坑水电站工程顺利进展，龙潭水电站已投入运营。电网建设进一步完善，全县用电实现与全省“同网同价”。完善佗城变电站自动化设施建设，对老隆、群辉、通衢等变电站进行改造建设。继续加强农网改造，全年改造线路580公里。1.2平断面图9输电线路经室内选线和现场踏勘后，就要进行选定线测量。先在地形图上确定好线路路径方案，通过测角、测距等方法把线路中心线在地形图上用一系列的木桩标志出来，以确定线路在地面上实际的方向。选定线后，现场地面有大量的直线桩Z、转角桩J（或Y）、测站桩C，此时要测出个桩互间的距离和高差，为后面的平断面图测量做准备。视距的长度在

16、平地时，应不超过400m；丘陵地区应不超过600m；山区应不超过800m。当透视条件不好时，还应适当减少视距长度或停止观察。桩位定位见表1-1表1-1 桩位定位表测点123456789101112水平距离5015015015015015015015015015015050高差108.937.866.795.714.948.7511.5314.3717.22020.94标高1412.9311.8610.799.718.9412.7515.5318.3721.22424.94已知起点标高为4m新设计的输电线路跨越原有输电线路或其他建筑时，都必须测量新线路与被跨越物交叉点处的标高，作为新线路档距和弧

17、垂设计的参考依据。把线路通道内的一切建筑设施，经济作物、自然作物，以及与线路平行平行接近的弱电线路，按实际情况采用仪器或目测，测出其范围和相对的平面分布位置。利用这些技术资料确定杆塔的地面位置及架空导线的对地安全距离，为线路施工提供切实的技术经济资料；同时也为了本线路工程造价，提供了比较精确的概算方案。利用经纬仪以及一系列辅助工具，对线路走向两边各50m的地物、地貌进行测量，通过测量水平距离和水平角度来确定点位。一般对线路中心线两侧各30m内用仪器实测，3050m内因对线路影响有限，一般目测勾画出大致轮廓即可。沿线路中线方向测出各点地形变化的测量为中线纵断面测量，它用以排杆定位时确定杆塔高度。

18、沿线路中线的垂直方向还要测地形变化情况，称之为横断面测量。纵断面测量是为了鉴定导线对地、对被跨物的弧垂是否符合规定的电气安全距离，横断面是为了鉴定边导线风偏后是否符合会顶的电气安全距离。断面测量主要是指中线纵断面测量。平断面图见图1-1图1-1 平断面图1.3龙川县气候条件分析当地气候条件见表1-2表1-2 气候参数表气象条件项目温度（C）风速（m/s）冰厚（mm）最高气温4000最低气温-500最大风速10250设计覆冰-51010大气过电压（有风）15100大气过电压（无风）1500内部过电压15150年平均气温1500安装情况-5100事故情况-5105年雷暴日（日/年）76冰的密度（克

19、/立方毫米）0.00050.0009年平均气温在15C，年雷暴日为76日，根据雷电活动的频度和雷害的严重程度，我国雷区的分类见表1-3。表1-3 我国雷区按年雷暴日分类1年雷暴日分类T90强雷区T40多雷区15T40中雷区T15少雷区即该地区为多雷区。事故情况和设计覆冰的覆冰厚度为5mm,重冰区指输电线路覆冰厚度达20cm及以上的输电线路，即该地区不属于重冰区。1.4本章小结本章对龙川县的总体，要建设输电线路得地形，气候条件进行分析，在下章对已分析的地形和气候参数进行导线的选取。第二章 导线选取一般对于区域性架空线路，首先是按经济电流密度选择导线截面，再校验导线热稳定条件、电压损耗、电晕条件、

20、机械强度条件。而对于地方性架空线路，首先按电压损耗来选择导线截面，然后再校验其他条件。2.1导线截面的选择2由于待建的110kV高压架空线路由110kV变电站线路出线侧构架起，到110kV变电站进线构架止，全线采用铁塔单回架设，全长1.5kM，全线沿途地形基本以平原为主，所以导线选择LGJ型。采用经济电流密度选择导线截面，可以使线路运行有最好的经济效果。对于各种电压等级的电力线路一般都可按经济电流密度选择其导线截面，根据给定的线路在正常运行方式下的最大负荷电流Ij和最大负荷利用小时数，即可按经济电流密度J计算出导线的经济截面Sj。A站当前最大负荷为80MW，待建110kV线路设计水平定为5年，

21、年平均负荷增长率为9.25%即MW即MW根据软导线经济电流密度图（图2-1），确定JecTmax=3500H，查表得Jec=1.35图2-1 软导线经济电流密度表mm2另外，一般地区选用铝钢截面比为5.38.3的钢芯铝绞线，重冰区或大跨越地段可选用铝钢截面比小于4.5的钢芯铝绞线，以提高机械强度。该地段不属于重冰区或大跨越地段，经过计算得：LGJ-240/40负荷要求，铝钢截面比为6.1导线LGJ-240/40参数如表2-1所示：表2-1 导线LGJ-240/40参数S (mm2)D(mm)q(kg/km)( kg/mm2) (1/)E(kg/mm2)(mm2/N)277.7521.66964

22、.32919*10-6800012.755*10-62.2导线截面的校验32.2.1电晕验算电晕校验。电晕现象的发生和大气环境及导线截面有关，为了降低能量损耗，防止产生电晕干扰，按规程规定，海拔不超过1000m的地区，对于110kV及以上电压等级的线路，应按电晕条件校验导线截面，所选导线的直径不小于表2-2所示数值。表2-2不必验算电晕的导线（适用于海拔小于1000m的地区）额定电压（kV）110220330500导线外径9.621.32*21.33*27.44*23.7相应导线型号LGJ-50LGJ-240LGJ-240*2LGJQ-400*3300*42.2.2机械强度验算机械强度校验。为

23、了保证电力运行安全可靠，一切电压等级的电力线路都要具有必要的机械强度。对于跨越铁路，通航河流和运河、公路、通讯线路和居民区的线路，其导线截面应不小于35mm2。通过其他地区的线路最小允许截面：35kV以上线路为25mm2，35kV以下线路为16mm2，任何线路都不许使用单股导线。2.3避雷线的选择对于各级电压线路架设避雷线的要求有如下规定：1）330kV及500kV线路应沿全线架设双避雷线。2）220kV线路应沿全线架设避雷线。在山区，宜架设双避雷线，但少雷区除外。3）110kV线路一般沿全线架设避雷线。在雷电活动特殊强烈地区，宜架设双避雷线。在少雷区或运行经验证明雷电活动轻微地区，可不沿全线

24、架设避雷线，但应装设自动重合闸装置。按规程规定，避雷线与导线配合，应符合表2-3的要求。表2-3 常用导线和避雷线配合表导线型号LGJ-35LGJ-50LGJ-70LGJ-95LGJ-120LGJ-150LGJ-185LGJQ-150LGJQ-185LGJ-240LGJ-300LGJQ-240LGJQ-300LGJQ-400LGJ-400LGJQ-500及以上避雷线型号GJ-25GJ-35GJ-50GJ-70该输电线路采用单回LGJ-240/40的导线，即采用GJ-50的避雷线配合。该地区为多雷区，规定表明要全线架设双避雷线。避雷线GJ-50参数如表2-4所示：表2-4 避雷线GJ-50参数S

25、 (mm2)D(mm)q(kg/km)( kg/mm2) (1/)E(kg/mm2)(mm2/N)49.59.0423.712011.5*10-61813005.63*10-72.4本章小结本章对负荷要求，计算、选择出导线，再有导线和避雷线的配合要求，选出避雷线。在下章中进行导线和避雷线的机械计算，为下面的杆塔外型计算做准备。第三章 导线、避雷线的机械计算3.1架空线路的比载计算5在进行架空线路的机械计算时，首先需要进行计算其机械荷载（简称荷载）。具体计算式，机械荷载常用“比载”表示，它是指单位长度和单位截面上导线所承受的机械荷载，用符号g表示，单位为N/（m*mm2）或MPa/m。作用在架空

26、线路上的荷载有架空线的自重、冰重和架空线所承受垂直于线路方向的水平风压。因此架空线路的比载分自重比载、冰重比载和风压比载等。3.1.1自重比载g1架空线路的自重比载为： N/（m*mm2） （3-1）式中q1表示每公里导线的重量，kg/kmS表示架空线的计算总截面，即架空线实际截面，对钢芯铝绞线等复合导线为铝和钢截面之和，mm2。3.1.2冰重比载g2架空线路的冰重比载为： N/（m*mm2） （3-2）式中b表示覆冰厚度，mm。d表示架空线路的计算直径，mm3.1.3垂直总比载g3垂直总比载为自重比载与冰重比载之和（见图3-1）即： （3-3）图3-1 垂直总比载示意图3.1.4风压比载g4

27、、g5架空线路上的风压是有作用于架空线的空气动能所引起的。不覆冰的架空线路风压比载为： N/（m*mm2）（3-4）覆冰的架空线路风压比载为： N/（m*mm2） （3-5）式中V表示风速，m/s；表示风速的不均匀系数，对杆塔取1，对导线则从表3-1中查取。表3-1 风速不均匀系数设计风速（m/s）V2020V3030V35V351.00.850.750.7式中C表示体形系数，采用下列数值：线径d17mm，取1.2；线径d17mm；取1.1，覆冰时（不论线径大小），取1.2；F表示在线路垂直方向的受风面积，表示风向与线路轴线的水平夹角，计算风压比载时一般取=90；L表示档距中架空线路的长度，m

28、。3.1.5综合总比载g6、g7不覆冰的架空线路，综合总比载为自重比载g1和风压比载g4的几何和，见图3-2即： （3-6）图3-2 无冰综合比载示意图覆冰的架空线路，综合总比载为自重比载g3和风压比载g5的几何和，见图3-3即： （3-7）图3-3 覆冰综合总比载示意图分别列出已知条件，气象、导线和避雷线参数，见表3-2表3-2气象、导线和避雷线参数Vmax(m/s)V冰(m/s)b(mm)t冰()tmax()tmin()tP()251010-540-515S (mm2)D(mm)q(kg/km)( kg/mm2) (1/)E(kg/mm2)(mm2/N)277.7521.66964.329

29、19*10-6800012.755*10-649.59.0423.712011.5*10-61813005.63*10-7LGJ-240/40的比载：GJ-50的比载：3.2导线许用应力计算根据运行的可靠性要求，导线的最大应力不应超过导线材料的许用应力。在工程力学中，导线的许用应力按下式计算： （3-8）式中：为导线的瞬时破坏应力，N/mm2，对于各类钢芯铝绞线，是指综合瞬时破坏应力，可从架空线路的机械物理特性表中选用，见表3-3； k为架空线的安全系数。表3-3 架空线路的机械物理特性架空线路种类瞬间破坏应力（N/mm2）弹性模数（N/mm2）线膨胀系数（1/）比重钢芯铝绞线LGJ-70及以

30、下LGJ-95400264.6284.27.84*10419*10-6-轻型钢芯铝绞线LGJQ-150300LGJQ-400700245235.27.25*10420*10-6加强型钢芯铝绞线LGJJ-150240LGJJ-300400303.8313.68.13*10418*10-6铝绞线7股股径3.5mm股径3.5mm147137.25.88*10423*10-62.719股股径3.5mm股径3.5mm147137.25.59*10437股137.25.59*10461股132.35.39*104镀锌钢绞线117618.13*10411.5*10-67.8110500kV架空线路设计技术规

31、程规定，送电线路导线的设计安全系数不应小于2.25，一般k=2.5，架线安装时不应小于2.0。 避雷线的安全系数宜大于导线的安全系数。则导线的许用应力为LGJ-240/40的安全系数k=2.5.则：最大使用应力GJ-50安全系数k=3.0，则：最大使用应力3.3导线最大弧垂计算6为了保证架空线路长期安全运行，出应使在不超过强度许用应力外，还应具有足够的耐振能力，使导线不致因振动引起断股或短线。前者称为强度条件，后者称为耐振条件。架空线路的耐振能力决定于年平均运行应力的大小，年平均运行应力即年平均气温时的应力，它的最大允许值见表3-3。强度条件要求架空线路在任何气象条件下的应力，不超过强度许用应

32、力；耐振条件要求架空线路在年平均气温下的应力，不超过规定的平均运行应力的上限。强度条件和耐振条件同时考虑时，最大使用应力控制气象条件的确定须借助于临界档距来判别。考虑耐震条件时架空线的计算，最大弧垂只可能在最高气温或覆冰无风时出现，气候条件控制气象条件属于第二类气象区，这时的控制气象条件有四个，分别是最低气温、最大风速、覆冰、年平均气温。临界档距共有六个，分别为四个控制气象条件两两之间的临界档距。考虑耐振条件后，任两种气象情况的临界档距可根据状态方程式导出，计算公式为： （3-9）式中：、表示某两种气象情况下的最大使用应力（强度许用应力或平均运行应力上限）； 、表示某两种气象情况下的比载； 、

33、表示某两种气象情况下气温。由输电线路设计基础可知采用防震锤（阻尼线）或另加护线条的架空线平均运行应力的上限为瞬时破坏应力的25%。规程规定：导线和避雷线的平均运行应力的上限和相应的防振措施，应符合表3-4的要求。表3-34架空线路的平均运行应力的上限与防振措施情况防振措施平均运行应力的上限（瞬时破坏应力%）LGJGJ档距不超过500m的开阔地区不需要1612档距不超过500m的非开阔地区不需要1818档距不超过120m不需要1818不论档距大小扩线条22-不论档距大小防震锤（阻尼线）或另加护线条2525LGJ-240/40的年平均运行应力上限为：GJ-50的年平均运行应力上限为：3.3.1确定

34、临界档距11列出各控制状态的应力，按g/由小到大排列出A、B、C、D，分别计算出计算临界档距LLAB、lLBC、lLCD、lLAC、lLAD、lLBD，列出关系表，画出逻辑图。确定临界档距。LGJ-240/40的各控制状态的应力，见表3-5表3-5 LGJ-240/40的各控制状态的应力参数最低气温最大风速最大覆冰年平均气温最大使用应力（N/mm2）113.68113.68113.6871.05比载（）（N/m*mm2）34.023944.02766.5634.0239气温（）-510-515g/（）0.2990.3870.5860.479顺序编号ABDC计算临界档距LLAB、lLBC、lLC

35、D、lLAC、lLAD、lLBD 有效临界档距判别：1、看A栏中有无0或虚数值，如有，则该栏没有有效临界档距；2、若A栏值均大于0，则三者中的最小值是A栏的有效临界档 距，另外两个舍去；3、用同样的方法判别B栏；4、若A栏确定的有效临界档距为lLAC，则B栏被隔越，即B栏没有有效临界档距，转至C栏进行判断；5、若A栏确定的有效临界档距为lLAD，则B、C栏均被隔越；6、若B栏确定的有效临界档距为lLBD，则C栏被隔越。列表得出控制结果，见表7-3表3-6 控制条件确定A(舍去)B（舍去）C（取值） 336.5 i 0 ii 179.8由控制条件列出结果判断图，见图3-4图3-4 控制条件结果判

36、断图GJ-50的各控制状态的应力，见表3-7表3-7 GJ-50的各控制状态的应力参数最低气温最大风速最大覆冰年平均气温最大使用应力（N/mm2）382.82382.82382.82287.1比载（）（N/m*mm2）85.97112.62199.9085.97气温（）-510-515g/（）0.2250.2940.5220.299顺序编号ABDC计算临界档距LLAB、lLBC、lLCD、lLAC、lLAD、lLBD 列表得出控制结果，见表3-8表3-8 控制条件确定A(舍去)B（取值）C（舍去） 288.5i 0ii 197.6（取值）由控制条件列出结果判断图，见图3-5图3-5控制条件结果

37、判断图3.3.2导线应力和最大弧垂10悬挂于两悬点间的一档导线，当气象条件发生变化，即导线上作用的荷载或环境温度发生变化时，导线线长会随之发生变化，进而引起导线的应力、弧垂发生相应的变化。我们用导线的状态方程把这一变化过程计算、表示出来。当某一气象条件（比载、气温）下的应力为以知，欲求得另一气象条件（比载为g、气温为t）下的应力时，即可用下式： （3-10）导线的状态方程是以为未知数的一元三次非齐次方程，除以外，其他参数均为已知数。则可简写成下式： （3-11）或 （3-12）式中 （3-13） （3-14）再配合任意弧垂点公式即可求出应力和弧垂，弧垂公式如下： （3-15）因为该气候区属于第二气候区，所以最大弧垂有可能出现在：覆冰、无风和最高气温，两种条件下。LGJ-240/40中，当L179.8m时，受年平均气温控制，=71.05 N/mm2，t=15； 当L179.8m时，受最大覆冰控制，=113.68 N/mm2，t=-5