35kV输电线路毕业设计论文.doc

内容提要本毕业设计以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定准绳，结合工程实际情况，保证供电可靠，调度灵活，满足各项技术要求。本次设计线路为35kV输电线路，其安全运行直接关系到供电的可靠性。本次输电线路设计的主要内容在对应于一定的导线截面、地形条件、和气象条件的组合，计算各气象条件和档距下导地线的应力及弧垂；根据计算结果绘制应力弧垂曲线及安装曲线指导工程施工；制作弧垂曲线模板，用弧垂曲线模板在平断面图上排定杆塔位置；对线路的使用条件全面检查和校验，保证各使用条件在规定的允许范围内；根据所处地区的土壤电阻率，合理铺设杆塔接地体，计算出线路耐雷水平及雷击跳闸率。本文主要根据现有的技术规程及资料对架空线路的防雷、金具及杆塔的原理、技术方面进行论述，其主要内容为导线地线设计、金具设计、杆塔设计、基础设计、防雷设计、编制铁塔施工技术手册。关键词：35kV；线路设计；杆塔；接地SummaryThe graduate design book design is based on the yardstick of national economic construction principles, policies, technical requirements, combined with the actual situation of the project, to ensure reliable power supply, flexible scheduling to meet the technical requirements. The design lines of 35kV transmission lines, and its safe operation is directly related to the reliability of power supply. The main content of the transmission line design corresponds to a combination of certain cable cross sections, terrain conditions, and weather conditions in the calculation of the meteorological conditions and the span stress on cables and sag; draw stress sag curve based on the results and installation of the curve for engineering construction; production sag curve template, use the sag curve template scheduled in the flat cross-sectional view of the tower position; comprehensive inspection and verification of the conditions of use of the line to ensure that the respective conditions within the allowable range; soil resistivity from location to location, reasonable laying tower grounding line mine-resistant calculated the level and rate of lightning trip. In this paper, according to the existing technical regulations and information on overhead lines lightning, fittings and the tower principle, the technical aspects are discussed, and the main content of the wire-ground design, with design, tower design, basic design, mine design, the preparation of the tower construction technical manuals.Keywords: 35kV; circuit design; tower; groun目 录内容提要ISUMMARYII1 总述11.1 设计依据11.2 设计范围和建设规模11.3 路径说明11.4 沿线交叉跨越情况21.5 变得所进出线说明21.6 导线的设计气象条件21.7 导线及地线的选择31.8 导线及地线应力32 导线52.1 导线的比载52.2 计算临界档距，判断控制气象62.3 绘制应力弧垂曲线82.4 绘制导线安装曲线103 地线的设计123.1 地线的比载123.2 计算临界档距，判断控制气象条件133.3 绘制应力弧垂曲线163.4 绘制地线安装曲线174 金具 194.1 绝缘子的选择和计算194.2 防震锤215 防雷与接地235.1 防雷设计235.2 接地设计236 导线对地及交叉跨越距离及保护246.1 导线对地及交叉跨越距离246.2 交叉跨越及保护257 杆塔与基础277.1 杆塔设计277.2 电杆的制造、运输与安装287.3 铁塔的设计、制造和安装说明 297.4 杆塔制造和施工要求307.5 基础设计30心得体会33参考文献34致谢351总述1.1设计依据 1）17号文关于文市110KV变至水变35KV线路工程设计的批复。2）本院系统专业提供的配合资料。1.2设计范围和建设规模本工程为新建35kV线路工程,从110kV文市变35kV龙门架起,架线至原水文35kV线P59，然后利用P59P11老通道架线至水文线P11，然后接入水车35kV变。所利用的原有杆塔推倒重建，其间水车35kV变出线采用电缆出线。架空导线采用LGJ-150/20型钢芯铝铰线，电缆采用YJV22-35-3*185型，地线采用1*7-7.8-1270-B-GB型镀锌钢绞线(简称GJ-35)，该新建线路长度为12.574km（其中电缆长度为120米），本工程一次性架设完成，地线逐基直接接地。本工程设计包括线路本体设计及工代服务。1.3路径说明线路中途主要经过大竹山、岩头坝、蒋家、大车田、吉田、伍家湾、水车等地，整体走向为南北走向，航空距离为11.6km，曲折系数1.07。1.3.1路径走向说明线路从文市变西南面35kV龙门架出线后右转，紧接着穿过文寿110kV线路，经大竹山至岩头坝西北面左转。线路继续前行约1公里，为了避开采石厂炮区，线路其间经过几次转角后至原水文35kV线P59，再利用原P59P11老通道走线，中途经大车田、吉田、伍家湾、璃碧洞、山燕头、长洲等地至水文线P11，在P11杆位上左转后接至水车35kV电缆终端塔。1.3.2地形与地貌线路沿线多为丘陵、水田,高程在180-220米之间，从整体来看，全线相对高差不大，局部植被发育茂盛。全线地形比例为：一般山地20%；丘陵60%；泥水20%。1.3.3水文与地质本工程线路经过的区域地质构造形迹主体走向为南北走向，测区200年以来没有发生过三级以上地震，是我国地震最不发育的地区之一，按国家质量技术监督局2001年版中国地震动参数区划图，该地区地震动峰值加速度小于0.05g, 地震动反应谱特征周期为0.35s。线路区域上为稳定地块，地震基本烈度小于6度。区域内植被发育较好，基本无滑坡，崩塌等不良地质现象，一般无软弱层质，线路中途跨河杆位均定位在地势较高地方。总体看，线路沿线工程地质条件较好。1.3.4交通运输线路主要有多条乡村公路与线路平行或交叉，从总体来看，交通运输比较方便。1.4沿线交叉跨越情况沿线交叉跨越情况见表2-1。表2-1 交 叉 跨 越 表序号交叉跨越物名称交叉次数135V线路5210V线路63低压线34通信线155乡村公路166河 流37水塘38沟、渠31.5变电所进出线说明文市变35kV龙门架一共有六个出线间隔，本工程面对出线方向从左至右看往东采用（4Y）出线间隔。详见文市110kV变进出线平面布置示意图。1.6导线的设计气象条件本工程设计气象条件导地线设计覆冰均取10 mm，最大风速取25m/s。各项气象条件取值见表本工程地处GX东北方，属丘陵地带，线路经过的地形黄海高程最高未超过400。根据实地勘察调查如表2-1所示：表2-1设计气象条件一览表项目 数 值设计条件一般地区气温（oC）风速（m/s）冰厚（mm）最高气温4000最低气温-1000年平均气温1500设计大风-5250设计覆冰-51010安装情况-5100事故情况000大气过电压15100内过电压15150年雷电日（日/年）60冰密度（kg/m3）0.9×1031.7导线及地线选择 本工程架空导线采用LGJ-150/20型钢芯铝铰线，地线采用1*7-7.8-1270- A-GB型镀锌钢绞线。导、地线机械物理特性见表2-2。表2-2 导、地线机械物理特性导线与避雷线LGJ-150/20GJ-35计算截面164.5037.17计算外径（mm）16.677.8股数与每股直径铝股24×2.78钢芯7×1.857×2.6单位重量（kg/km）549.4318.2制造长度不小于（m）20002000瞬时破坏力（N）4429943688 温度膨胀系数（10-6/）19.611.5弹性系数（MPa）730001814201.8导线及地线应力导线最大使用应力，按规程安全系数不小于2.5，即设计覆冰10毫米时，安全系数取2.5，LGJ-150/20导线最大使用应力为107.72Mpa，按导地线应力配合计算，地线最大使用应力：按杆塔地线支架高度及导线与地线水平位移距离，在气温为15、无风、无冰条件下，满足导线与地线在档距中央的距离不小于（0.012L+1）的要求，推算出地线GJ-35最大使用应力为389.42 MP与之配合（其中L为以米为单位的档距长度）。如表2-3所示。表2-3安全系数表型号安全系数最大设计应力（MPa）LGJ-1502.5107.72GJ-353389.422 导线2.1 导线的比载2.1.1 自重比载： (2.1)2.1.2 冰重比载 (2.2)2.1.3 垂直总比载: (2.3)2.1.4 风压比载 (2.4) (2.5) (2.6) 各种风速下不均匀系数如下表1-4所示：表1-4各种风速下的风速不均匀系数a设计风速（m/s）20以下20-3030-3535及以上1.00.850.750.702.1.5 覆冰时风压比载(2.7) 2.1.6 无冰有风时得综合比载 (2.8) (2.9) (2.10) 2.1.7 有冰有风时的综合比载，按下式计算 (2.11) 各气象条件下导线比载的计算值如下表2-5所示： 表2-5各气象条件下导线比载的计算值 比载 项目自重比载覆冰无风无冰综合无冰综合无冰综合覆冰综合 数据 32.7577.7033.636.9551.9979.47 备注 2.2计算临界档距、判断控制气象 2.2.1 导线的允许控制应力: （2.12） （2.13） 2.2.2 可能成为控制气象列表如表1-6所示： 表1-6气象列表 条件气象条件 最大应力 比载 温度 编号最低气温107.72 32.75 -10 A 最大风 107.7251.99 -5 B 覆冰 107.72 79.47 -5 C年均气温67.332.7515 D2.2.3 计算临界档距并判断控制气象 （2.14） （2.15） （2.16） （2.17） （2.18） （2.19） （2.20）有效临界档距判断表如下表2-7所示： 表2-7 有效临界档距判断表：abc d 综上得到覆冰和年均气温同时成为控制气象条件，临界档距为112.35m。具体表述如下图2.1所示；2.3绘制应力弧垂曲线为了保证曲线比较准确而又不使计算量过大，档距l的距离一般取为50m，但须包括各有效档距处的值。以控制气象条件为第一状态，待求条件为第二状态，将第一状态与第二状态所对应的数据分别带入状态方程式，整理得：上述一元三次方程中，A、B为已知数，且A可正可负，B永远为正值，其应力c2必有一个正的实数解。运用迭代法求解方程，得出结果如下表2-8所示。表2-8：LGT-150/20型导线应力弧垂计算档距lr(m)气象条件年均气温最低气温最大风速安装情况操作过电压0（MPa）fv(m)0（MPa）0（MPa）fv(m)0（MPa）0（MPa）5088.04 0.12 123.23 116.21 0.09 70.14 45.74 10085.99 0.48 119.64 119.64 0.3671.66 52.28 112.3580.24 0.83105.76 105.760.5671.0750.0415076.06 1.21 87.31 87.31 0.93 69.54 52.46 20065.16 2.51 72.15 72.15 1.99 61.14 49.63 25057.99 4.4862.56 62.56 3.72 54.72 47.51 30053.68 6.86 56.96 56.96 6.09 50.71 46.18 35051.1 9.81 53.59 53.86 9.01 48.23 45.32 40049.46 13.24 51.48 51.48 12.43 46.62 44.74 45048.3517.15 48.95 49.95 16.33 45.53 44.33 50047.58 21.51 45.15 48.95 20.7 44.77 44.03 55047.2330.49 44.40 47.85 28.57 44.20 43.81 60047.12 36.44 43.84 46.25 34.17 43.78 43.64 65046.95 42.90 43.40 46.23 40.26 43.45 43.50 70046.88 49.89 43.07 46.20 46.85 43.20 43.40 档距lr(m)气象条件覆冰有风 最高气温大气过压（有风）大气过压（无风）0（MPa）fv(m)0（MPa）fv(m)0（MPa）fv(m)0（MPa）50116.21 0.09 54.01 0.19 88.04 0.23 39.83 100112.75 0.36 56.16 0.7385.990.5447.41 112.35100.390.56 53.37 2.25 76.02 0.83 44.9115099.42 0.93 50.21 3.26 65.16 1.74 47.97 20082.31 1.99 48.42 5.28 57.99 3.23 46.00 25068.85 3.72 47.29 7.75 53.68 5.20 44.48 30060.53 6.09 46.57 10.77 51.1 7.65 43.53 35055.66 9.01 46.08 14.21 49.46 10.55 42.92 40053.63 12.43 45.74 18.12 48.35 13.91 42.50 45050.76 16.33 45.5 22.5 47.56 17.73 42.20 50049.45 20.7 40.07 26.51 42.55 21.99 41.99 55048.95 32.55 40.23 31.96 42.39 26.71 41.83 60048.36 39.33 40.35 37.92 42.27 31.87 41.70 65047.29 42.33 40.44 44.3942.18 37.49 41.60 70047.16 45.26 40.52 51.39 42.10 43.56 41.53 根据表2-8，绘制导线应力弧垂曲线如图2.2所示。 图2.2导线应力弧垂曲线 图示说明，1为年均气温应力，2为最低气温应力，3为覆冰有风应力，4为最高气温应力，5为大气过电压应力6为最大风速应力，f1为年均气温时弧垂，f2覆冰有风时弧垂，f3为大气时弧垂。2.4绘制导线安装曲线绘制安装曲线时，以档距为横坐标，弧垂为纵坐标，一般从最高施工气温至最低施工气温每隔10绘制一条弧垂曲线。应用状态方程式求解各施工气象（无风、无冰、不同气温）下的安装应力，进而求出相应的弧垂，结果如下表2-9所示。表2-9机械性曲线根据表2-9的数据，绘制导线安装曲线如下图2.3所示。图2.3安装曲线3地线3.1地线的比载3.1.1 自重比载： 地线本身重量造成的比载称为自重比载。 （3.1） 3.1.2 冰重比载： 地线覆冰时，由于冰重产生的比载成为覆冰比载 （3.2） 3.1.3 垂直总比载： （3.3）3.1.4 风压比载：无冰风压比载应计算最大风速和安装有风两种情况。无冰时作用在导线上每米长每平方毫米的风压荷载称为无冰时风压比载。如表2-1所示：表2-1 各种风速下的风速不均匀系数a设计风速（m/s）20以下20-3030-3535及以上1.00.850.750.70 （3.4） （3.5） （3.6）3.1.5 覆冰时风压比载：（3.7）3.1.6 无冰有风时得综合比载： （3.8） （3.9） （3.10）3.1.7 有冰有风时的综合比载，按下式计算： （3.11） ，计算值如下表2-2所示： 表2-2 各气象条件下地线比载的计算值 比载 项目自重比载覆冰无风无冰综合无冰综合无冰综合覆冰综合 数据 83.997216.8585.4090.897117.40223.72 备注 3.2计算临界档距并判断控制气象条件 3.2.1 地线的允许控制应力： 规程规定，导线最低点的最大使用应力按下式计算 （3.12） （3.13）3.2.2可能成为控制气象列表： 气象列表如下表3-3所示表3-3 气象列表最大应力(N/mm2)比载×10-3 （MPa/m）温度（C）g/比值×10-4（1/m）编号最低气温392 83.997-102.058A最大风速392 117.40-52.570B年平均气温294 83.997+152.744C覆冰392 223.72-53.089D3.2.3计算临界档距并判断控制气象 计算式为： （3.14） （3.15） （3.16） （3.17） （3.18） (3.19） （3.20）有效临界档距判断表如下表3-4所示： 表3-4 有效临界档距判断表abcdLab=176.4Lbc=112.55Lcd=174.635_Lac=虚数Lbd=0Lad=71.16 由列表有，可知Lcd =174.635为临界档距 。即覆冰和年平均气温同时成为控制气象条件 由坐标图3.1表示有：L0/m年平均气温覆冰图3.1临界档距判定图 3.3绘制应力弧垂曲线为了保证曲线比较准确而又不使计算量过大，档距l的距离一般取为50m，但须包括各有效档距处的值。以控制气象条件为第一状态，待求条件为第二状态，将第一状态与第二状态所对应的数据分别带入状态方程式，整理得：由以上可得地线的应力弧垂曲线图如图3.2所示：图3.2地线应力弧垂曲线3.4 绘制地线安装曲线各种施工气温下的应力和百米档距弧垂如下表3-5所示：表3-5各种施工气温下的应力和百米档距弧垂 其安装曲线如下表3.3所示：图3.3地线安装曲线4 金具4.1 绝缘子的选择及片数的确定(1) 绝缘子的选择绝缘子是用来支撑和悬挂导线，并使导线与杆塔绝缘。它应具有足够的绝缘强度和机械强度，同时对污秽物质的侵蚀具有足够的抵抗能力，并能适应周围大气条件的变化，如温度和湿度变化对它本身的影响等。架空线常用的绝缘子有悬式绝缘子、瓷横担式绝缘子等。根据规程相关规定，考虑经济性和线路电压等级选择悬式绝缘子。a 按电压等级选取绝缘子片表4-1 操作过电压与雷电过电压要求悬垂绝缘子串的最少片数标准电压（kv）3566110220300500单片绝缘子长（mm）146146146146146155绝缘子数（片）357131725b 绝缘子选型为满足三级污秽区要求，本工程选用有机合成绝缘子FXBW4-110/100（为达到3.0cm/千伏的爬电比距，须将合成绝缘子的公称爬电距离加大至33cm）。一般直线悬垂串、跳线串、龙门架档耐张串采用单串，耐张串及重要跨越悬垂绝缘子串采用双串。根据电气绝缘和机械强度要求,导线绝缘子串组装片数机械特性及主要尺寸见下表4-2，4-3,4-4所示：表4-2绝缘子串组装型式表组 装 型 式绝缘子串数及型号悬 垂单 串1*FXBW4-110/100双 串2x1*FXBW4-110/100跳 线单 串1*FXBW4-110/100(带27kg重锤均压环)耐 张单 串1*FXBW4-110/100双 串2x1*FXBW4-110/100 表4-3 绝缘子机电特性表型 号机械破坏负荷（不小于)kN冲击耐受电压(不小于)(千伏)1分钟湿耐受电压（不小于）千伏最小击穿电（不小于）千伏FXBW4-110/100100550230110表4-4 绝缘子主要尺寸型 号公称结构高度H（mm）最小电弧距离（mm）公称爬电距离S（mm）连接型式标记单重重量（kg）FXBW4-110/1001440±301200330016R4.8 (2)按污秽等级确定绝缘子片数 设计要求污秽等级为3级，需考虑增加绝缘子片数2片。 (3) 按海拔高度确定绝缘子片数 设计要求通过平原地区 海拔在1000m以下，无需增加绝缘子片数。 (4) 按杆塔全高确定绝缘子片数 设计中直线杆塔全高均低于40m，无需增加绝缘子片数。 (5) 耐张绝缘子穿的绝缘字数量应比悬垂绝缘子串的同型绝缘子多1个。 (6) 绝缘子的泄露距离应满足下式 式中 D绝缘子的泄露距离，cm； U线路额定电压，KV; d泄露比距，cm。 (7) 选择绝缘子后校验 根据我国长期运行经验，在一般的轻污秽区，片数按下式选定时可满足工作 电压 n1.6Ue/ (3-2) 其中：Ue系统的额定电压 kv，有效值。 每个绝缘子的泄漏距离 cm. 1.6单位泄漏距离 cm/kv. n1.6 Ue/n=2.6×220÷40=14.3 所以取15片绝缘子合格。 (a) 按最大垂直荷载进行校验 (3-3)Gn=41.94×10-3 ×477×425.24=8507N Gv=771.2N n=1.3×（884.2+8507）/70000=0.174串(b) 按短路拉力校验 nkT/R n=1.3×0.25×103900/70000=0.482串 取串是正确的4.2 防振锤(1) 导线的防振措施防振从两方面着手，一是减弱震动，一是增强导线耐振强度。如表4-5所示。(2) 防振锤的选择和计算防振锤的自振频率要和导线相近，这样，当导线震动时，引起防振锤共振，使两个重锤有较大的甩动，可以有效的消耗导线的振动能量。如表4-6所示。 表4-5导线防振锤的设计防振锤型号导线直径（mm）当需要装置下列防震锤个数时的相应档距（m）1个2个3个FD-4、5、6d12300300-600600-900FD-2、312d22350350-700700-1000FD-1d22-37.1450450-800800-1200 采用LGJ150/20型导线，导线直线 D=25.2mm，档距大于450m。选用FD1型2个防振锤。振动风速范围根据下表采用（0.55.0 m/s） 表4-6振动风速范围档距（m）导线悬挂点高度（m）引起振动的风速（m/s）150-250120.5-4.0300-450250.5-5.0500-700400.5-6.0 700-1000700.5-8.0最高气温时导线最小拉力=56.2最低气温时导线最大拉力=66.2 则最小半波长 =1.44m (4.1) =15.6m (4.2) S=1.32m (4.3) 采用等距离安装 第一个距离为S=1.32m,第二个距离为2S=2.64m。 如何合理地选择间隔棒的安装位置，仍然是一个正在探索中的问题。但是，目前国内外已广泛采用按不等距安装的方式。经验取值，端次档距为40米，次档距为90米。 5 防雷与接地5.1防雷设计根据DL/T 621-1997交流电气装置的过电压和绝缘配合规程规定，结合该地区已建线路情况，本工程全线采用双避雷地线，杆塔上地线对边导线的保护角也不大于25°。为防止雷击档距中央反击导线，在+15无风情况下。档距中央导线与地线间距离应满足下列校验公式的要求： S0.012L+1