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1、毕业设计(论文)题 目 名 称 110kV架空输电线路设计(2) 学 生 姓 名 W Q Q 学 号 0941201011 系 、专 业 电气工程系、09输电线路工程 指 导 教 师 王晓芳（副教授） 2013年5月11日目录内容提要I英语提要II1输电线路基本知识11.1输电线路分类11.2架空输电线路结构和组成21.3输电线路施工32 设计原始资料62.1线路概况62.2线路路径方案62.3设计用气象条件82.4导地线选择83 导地线计算103.1架空线概述103.2导线计算103.3导线应力弧垂163.4地线计算173.5地线应力弧垂184金具设计234.1绝缘子选用234.2防振锤选用

2、255防雷与接地285.1防雷设计285.2接地设计286导线跨越设计307杆塔与基础327.1杆塔选用327.2基础设计33心得体会35参考文献36附录37内容提要本次毕业设计为110kV架空输电线路设计，根据现有的技术规程DL/T 621-1999及线路原始资料，完成线路的导地线设计、金具设计、杆塔设计、基础设计、防雷设计等工作。本设计主要分为七章，其中第一章主要介绍输电线路的基本知识，包括线路分类、架空线组成和结构、施工等方面。第二章对设计原始资料进行介绍，包含线路概述、设计用气象条件、路径方案等。第三章是本设计的重点，以第二章的原始资料为基础，进行导地线七种比载的计算及导地线应力弧垂特

3、性曲线的绘制。第四章为金具设计，包括绝缘子的选用和防震锤的选择。第五章为防雷设计。第六章为跨越设计，包括跨高速和跨河流等设计。第七章为杆塔选型及基础设计，包括杆塔选型、组装、基础设计、施工等。关键词：110kV；线路设计；杆塔；接地SummaryThe graduation design based on design specification, guidelines and policies for the national economic construction, technical regulations, the criterion, in combination with th

4、e practical situation of project, ensure reliable power supply, flexible scheduling, meet all technical requirements.The design lines of 110 kv overhead transmission lines, is directly related to the safe operation of the power supply reliability. The main content of the transmission line design in

5、corresponding to a certain wire section, terrain conditions, and the combination of the meteorological conditions, the meteorological condition and the span is calculated under the guide of ground stress and HuChui; According to the calculation result to draw stress HuChui curve and installation ins

6、truction project construction; Making HuChui curve templates, use HuChui template located in flat bar on the profile curve; Conditions of use of line inspection and check, ensure all conditions of use within the scope of the regulations allow; Depending on the location of soil resistivity, reasonabl

7、e laid the tower grounding body, calculate the line lightning resisting level and lightning trip-out rate.In this paper, according to the current technical procedures and data of lightning protection for overhead lines, hardware and tower, the principle of the technology, its main content for wire g

8、round wire design, hardware design, the tower design, foundation design, lightning protection design , etc.Key words: 110 kv; Circuit design; Tower; grounding1 输电线路基本知识1.1 输电线路分类输电线路分类方法很多，按输送电流的种类，可分为交流输电线路和直流输 电线路，按线路架设材料不同，可分为架空输电线路和电缆输电线路。一般主要 按电压等级和回路数分类。 （1）按线路电压分类 输电线路按电压等级分为 35kV、110kV、220kV

9、、 330 kV、500 kV、 750kV、 1000kV 输电线路。其中，330 kV、500 kV、 750kV、称为超高压输电线路，1000kV 称为特高压输电线路。（2）按杆塔上的回路数目分类 a 单回路线路杆塔 杆塔上只有三相导线及架空地线的送电线路，称为单回路线路。 b 双回路线路 杆塔上有两回三相导线及架空地线的送电线路，称为双回路线路。另外，亦 有双回路分杆(塔)并行的送电线路。 c 多回路线路杆塔上有三回及以上的导线和架空地线的送电线路，称为多回路线路。（3）按杆塔材料分类a 铁塔线路 整条送电线路以角钢或钢管组合的铁塔作支持物。 这类线路耗用的钢材比较多，使用土地面积少，

10、整齐美观，使用年限较长。b 混凝土杆线路 整条送电线路以钢筋混凝土电杆作支持物，一般有分段焊接式和分段焊接与整根拔梢 式的钢筋混凝土电杆两种。混凝土电杆可以节约大量钢材，但拉线杆 占地多，且施工运输不便。c 钢管杆送电线路钢管杆指送电线路以分段连接的锥形钢管单杆作支持物。它占地少，美观，便于在市区内架设。d 混合式杆塔送电线路 混合式杆塔送电线路是指电力线路的支持物包括有铁塔、混凝土杆或钢杆等组成的线路。1.2 架空输电线路结构组成和作用 架空输电线路主要有基础、杆塔、导线、避雷线、绝缘子、金具及接地装置 等部件组成。 导线用来传导电流，输送电能。地线是当雷击导线时把雷电流引入大地，以保护线路

11、绝缘免遭大气过电压的破坏。杆塔用来支撑导线和地线，并使导线和导线之间，导线和地线之间，导线和杆塔之间以及导线和大地、公路、铁轨、水面、通信线路等被跨越物之间，保持一定的安全距离。绝缘子是用来固定导线，并使导线与杆塔之间保持绝缘状态。金具在架空送电线 路中主要用于支持、固定、连接、接续、调节及保护作用。拉线是用来加强杆塔 基础的强度，承担外部荷载的作用力，以减少杆塔的材料消耗量，降低杆塔的造价。杆塔基础是将杆塔固定于地下，以保证杆塔不发生倾覆 。（1）杆塔基础 杆塔的地下部分，用于稳定杆塔的装置叫基础。基础的作用是将杆塔、导地线荷载传到土壤，并承受导地线、断线张力等所产生的上拔、下压或倾覆力。杆

12、塔基础分为电杆基础和铁塔基础两大类。电杆及拉线宜采用预制装配式基础。铁塔宜采用现浇钢筋混凝土基础或混凝土基础。有条件时，应优先采用原状基础。 输电线路结构础。包括有岩石基础、机扩桩基础、掏挖（半掏挖）基础、爆扩桩基础和钻孔桩基础等。(2) 杆塔 杆塔是用来支持导线和避雷线及其附件的支持物，以保证导线与导线、导线与地线、导线与地面或交叉跨越物等有足够的安全距离。杆塔的分类a.直线杆塔，以悬挂的方式支持导地线，支承导地线的重力及作用于它们上面的风力，但不承受导地线张力的杆塔，且布置在线路直线上。直线杆塔又称中间杆塔，可分为普通直线杆塔、换位直线杆塔和跨越直线杆塔。 b.承力杆塔，以锚固的方式支持导

13、地线，除支承导地线的重力和风力外， 还承受导地线张力的杆塔。承力杆塔可分为以下几种: 耐张杆塔，作用是对线路分段，承受断线张力，控制事故范围，同时便于施工与检修;转角杆塔，用于线路转角处，在正常情况下承受导地线转角合力，事故 断线情况下承受断线张力。c.终端杆塔，用于线路起止两端，允许带有转角和符合耐张杆塔受力条件，且经常承受导地线一侧张力。 d.耐张跨越杆塔，用于线路有河流、特大山谷、特高交叉物等地方。e.悬垂转角杆塔。以悬挂方式支持导地线，杆塔布置在线路的转角处。常规杆塔型号表示方法a 按杆塔用途分类代号含义Z直线杆塔，D终端杆塔，ZJ直线转角杆塔，F分支杆塔，N 耐张杆塔，K跨越杆塔，J

14、转角杆塔，H换位杆塔b 按杆塔外形或导线布置型式代号含义S上字型，SZ正伞型，C叉骨型（鸟骨型），SD倒伞型，M猫 头型 ，T田字型，VV 字型，W王字型，J三角型 ，AA 字型，G 干字型， Me门型 Y羊角型，Gu鼓型，B酒杯型 c 杆塔材料和结构代号含义G钢筋混凝土电杆，T自立式铁塔，X拉线式铁塔 d 高度代号含义 杆塔高度是指横担对地面的距离（m），称为呼称高，一般用数字表示。 e 铁塔型号表示方法 铁塔型号由字母及数字共六个部分组成，例：220 Z B T-33，表示该塔为220k直线酒杯型自立铁塔，第一级呼称高33m。f 钢筋混凝土杆型号表示方法钢筋混凝土电杆型号与铁塔型号的表示方

15、法基本相同，通常不写出线路电压等级的代号。例：NMeG2-21，表示无拉线耐张门型钢筋混凝土电杆，第二级呼称高为 21m。1.3 输电线路施工 输电线路施工图是各项设计原则和设计思想的具体体现，是从事输电线路施工的依据，也是从事输电线路运行和检修的重要技术指标。一般来讲，输电线路施工图有以下六部分。(1)总体部分总体部分包括线路路径图 杆塔一览图及杆塔使用条件一览表线路杆塔明细表线路平断面图线路换位图及与通信线路平行关系图等。线路路径图它是通过测量最终确定的线路走向图，一般绘于五万分之一或十万分之一地形图上，图上绘出了线路起点终点转角度数和中间经过位置。它对线路施工中的器材堆放 运输和工地布置

16、以及线路运行中巡线和检修工作安排能起指导作用。杆塔一览图及使用条件一览表它给出了全年所使用的杆塔型号 高度及使用条件，并给出了全线所使用各种型号杆塔的数量。a.线路杆塔明细表它是全线情况的概况，它按杆塔编号逐号写出杆塔裆距导地线附件接地装置 基础交叉跨越等的简要，是分析全线概况进行施工测量和施工的重要技术文件，其示例如表1-24所示。b.线路平断面图设计根据平断面图定出干他的位置型号高度基础施工基面和土石方开挖量。施工参照平断面确定放线位置紧线位置弧垂观测档；按照交叉跨越物的垂直距离对照现场情况，在放线紧线过程中采取保护措施，并在施工后作为检查依据。c.线路换位图。 在导线的各种排列方式中，除

17、等边三角形排列外，其他排列方式均不能保证倒显得线距间距离相等，从而三相倒显得电感 电容及三相阻抗都不相等，造成三相电流的不平衡。这种不平衡对发电机 电动机和电力系统的运行以及输电线路附近的弱电线路均会带来一系列的不良影响。为了避免这些影响，各相导线应在空间轮流交换导线的位置，以平衡三相阻抗。经过完全换位的线路，其各相导线在空间每一位置的各段长度之和相等。进行一次完全换位通常称为完成了一个换位循环。在中性点直接接地的电力网中，当线路长度在100200km之间，一般应有一个换位循环；线路长度大于200km，则一般宜安排两个或多个换位循环。线路如有换位，应有设计部门提供线路换位示意图和换位安装图。d

18、.与通信线路平行关系图。测量邻近如有通信线路，则应有与通信线路平行关系图和通信线保护图。 (2)导线部分导线部分包括导线 避雷线机械特性曲线图安装曲线图和特殊耐张段安装表等。这些图表示施工人员进行导线和避雷线的紧线安装时，确定观测弧垂的依据，同时也是进行验收和运行检查的依据。(3)杆塔部分 杆塔部分主要有杆塔加工图和组装图。加工图供杆塔制造厂按图加工，组装图供现场施工人员进行组装。(4)基础部分基础部分包括基础施工图和组装图。(5)绝缘子金具部分 输电线路绝缘子金具附件的组装方式，只要线路上有的都应有组装图，如悬垂绝缘子串组装图耐张绝缘子串组装图防震锤安装图等，以便施工时应用。(6)接地部分由

19、于输电线路杆塔形式不同，经过地区的土壤电阻率不同，接地装置的形式也将不同。设计部门根据具体情况，选择了相应的接地装置型号，并提出了相应的要求。 2 设计原始资料2.1 线路概况檀合至桃花110kV输电线路，起于檀合220kV变电站110kV出线506间隔，止于桃花变电站110kV进线间隔，额定电压为110Kv,经济输送容量为47.3MVA，导线采用LGJ2470/30，地线采用JLB20A-50，同杆架设ADSS通信光缆，线路全长106km,其中在出檀合220kV变电站约0.6km部分，考虑为檀合变电站西侧110kV间隔将来出线预留线路通道，这部分段按双回设计，但本次只架设一回；线路进桃花变电

20、站约0.7km部分，考虑线路走廊紧张问题采用与宝瑶至桃花110kV线路双回共杆架设，其余部分均为单回线路。本工程沿线地形以丘陵、山地为主，地质多为硬塑粘性土和松砂石，海拔在201m-310m之间，植被发育较好，植被主要为油茶树、松、杉；线路全线附近都有公路或简易公路穿插其中，交通比较方便，便于施工与运行；各种地形所占比例如表2.1所示：表2.1 线路地形比例表地形 山地 丘陵 平地比例 37.2 53.5 9.32.2线路路径方案檀江-桃花110千伏线路成东西走向，沿线经檀江乡、雨溪桥镇。本次设计根据图上地形及实地勘测确定了二个线路路径方案，具体情况如下： 方案一：线路由220千伏檀合西侧11

21、0千伏505间隔向西偏南方向出线，经双回终端塔左转,至刘家院子后山上再左转，线路改为单回路平行与长阳铺变-檀江变220千伏线路走向跨过邵水支流，至湾里院子西侧山腰跨过高速公路，在台上雷家西侧山脚右转，线路转为向西偏北走线平行高速公路走线，经羊角冲、甘长冲，再过牛家岭山顶左转至张家院子右转至起码坪，线路在此转为正北方与宝桃线双回共杆再次跨过高速公路沿杨家岭山脚右转经双回终端塔进桃花；线路全长约10.6km。曲折系数为1.29。方案一路径沿线地形以丘陵、山地为主，地质多为硬塑粘性土和松砂石,海拔在210米310米之间，植被发育较好，植被主要为油茶树、松、杉；线路全线附近都简易公路穿插其中，交通较为

22、方便。方案二：线路由220千伏檀合西侧110千伏502间隔向西偏南方向出线，经双回终端塔左转,至刘家院子后山上再左转，线路改为单回路平行与长阳铺变-檀江变220千伏线路走向跨过河流，至湾里院子西侧山腰跨过高速公路，线路在台上雷家西侧山右转，经长口子、王家院 子、大院里，在黄家塘右转，过瓦子塘水库和新院子南侧的小山包，在翁冲右转，过刘家院子、四方井在恩香院右转，至起码坪，线路在此转为正北方与宝桃线双回共杆再次跨过高速公路沿杨家岭山脚右转经双回终端塔进桃花变电站；线路全长约11.6km。曲折系数为1.43.方案二路径沿线地形以丘陵、平地为主，地质多为硬塑粘性土,海拔在210米270米之间，树木稀疏

23、；线路全线附近都有公路或简易公路穿插其中，交通较为方便。方案一与方案二线路路径比较如表2.2所示。表2.2 线路路径方案比较 项目 方案一 方案二 交通情况 一般 较好 地形地貌 山地、丘陵 平地、丘陵 沿线海拔 210-310 210-270 树木 较多 一般 跨越情况 跨高速两次 跨高速两次 通信干扰 无 无 线路长度 10.6km 11.6km 曲折系数 1.29 1.43两个路径方案各有优缺点，方案一长度较短、曲折系数小，但沿线地形起伏较方案二大，需砍伐树木较多，方案二地势平坦，大多为平地和丘陵，树木较少，交通极其方便，但线路较方案一要长1km，曲折系数大，所经地区院落较多。综合比较研

24、讨，最终确定方案一为本线路的设计方案。2.3 设计用气象条件 根据气象局提供的该地区气象资料以及本工程临近送电线路的运行情况狂，本次设计气象条件取值如下：最高气温：,最低气温：，最大风速：25m/s，最后覆冰：15mm。设计用气象条件如表2.3所示。表2.3 设计用气象条件一览表 气温 风速 冰厚最高气温 40 0 0最低气温 -10 0 0年平均气温 15 0 0设计覆冰 -5 10 15最大风速 -5 25 0内部过电压 15 15 0大气过电压 15 10 0安装情况 -5 10 0事故情况 0 0 0覆冰厚度 0.9 雷电日 60 2.4 导地线选择导线截面的选择应从其电气性能和经济性

25、能两方面考虑，保证安全经济地输送电能。一般先按经济电流密度初选导线截面，再按允许电压损失、发热、电晕、等条件校验、大跨越的导线截面宜按允许载流量选择，并通过技术经济进行比较确定。导线最大使用应力：按规程规定安全系数不小于2.5,结合本工程的实际情况，经计算导线破坏应力为260.32Mpa,在设计冰厚15MM控制条件时,其最大使用应力取104.13Mpa，安全系数为2.5。 经过验算，选取导线型号为LGJ240/30，根据导线选择地线为JLB20A-50。导地线参数如表2.4所示。表2.4 导地线参数表 LGJ240/30 JLB20A-50 计算截面 275.96 19.48 计算外径 21.

26、6 9.0 单位质量 922.20 423.70瞬时破坏应力 260.32 1168.35 弹性模量 73000 1814203 导地线设计3.1 架空线概述在架空输电线路中，导线和地线统称为架空线。在输电线路中，铜是最为理想的导电材料，其导电性能和机械强度均好，但是铜的价格昂贵，除特殊需要外，输电线路一般不适用。铝质轻价廉，导电性能仅次于铜，但机械强度较低，仅用于相邻杆塔间水平距离较小的10kV及以下电压等级线路中。此外，铝的抗腐蚀性也较差，不易在污秽区使用。 铝合金的导电性能与铝相近，机械强度接近铜，但价格却比铜低，并有较好的抗腐蚀性能，不足之处是铝合金受震动断股的现象较为严重使其使用受到

27、限制。随着断股问题的解决，铝合金将成为一种很有用途的导线材料。 钢具有较高的机械强度，且价格较低，但导电性能较差。钢材料的架空线一般作为地线使用，作为导线使用仅用于跨越江河山谷的大档距及其他要求机械强度大的场合。为防腐蚀，钢线需要镀锌处理。 常用导线为钢芯铝绞线，钢芯铝绞线的内芯为单股或多股镀锌钢绞线，外层为单层或多层的铝绞线。由于交流电的集肤效应，四周电阻率较小的铝部截面主要起截流作用，机械荷载则主要由芯部的钢线承受。因此钢芯铝绞线既有较高的导电率，又有较好的机械强度，成为目前最常用的导线品种。分裂导线使用普通型号的导线，安装间隔棒保持其间隔和形状。这相当于大大增加了导线的半径，其表面电位梯

28、度小，临界电晕电压高，单位电抗小，导纳大，且无需专门制造，因此超高压输电线路中广泛采用了分裂导线，我国220kV和330kV多采用二分裂导线，500kV线路多采用四分裂导线。3.2导线计算(1)导线截面机械强度校验为了保证电力安全运行安全可靠，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、通信线路和居民区的线路，其导线截面不应小于35mm。通过其他地区的线路最小允许截面：35kV以上线路为25 mm，35kV以下线路为16 mm.任何线路都不允许使用单股导线。线路按其主要程度可分3个等级，如表3.1所示。： 表3.1 架空输电线路等级分类 架空电力线路等级

29、架空电力线路规格 额定电压 电力用户类别 I 超过110 所有用户类别 35-110 一类和二类 II 35-110 三类1-20 所有类别 III 1及以下 所有类别本线路采用的导线型号LGJ240/30，其截面为275.9635,满足条件；同样，地线JLB20A-50，其截面为49.4835,ye 满足条件。(2)热稳定条件校验所过导线的最大容许持续电流大于该线路在正常或故障后运行方式下可靠通过的最大持续电流。查高电压技术 表9得， GLJ240/30在时的载流量为I=624A，大于导线经济电流=239.44A，满足条件。(3)电压损耗校验：查架空输电线路设计附录表，LGJ-240/30型

30、电阻为0.1181 感抗忽略。 满足条件。 （4）导线的比载 自重比载自重比载是架空线自身质量引起的比载，其大小可认为不受气象条件变化的影响。自重比载计算式为： 冰重比载 冰重比载是架空线的覆冰重量引起的比载。在覆冰厚度为b时，单位长度架空线上的覆冰质量计算式为： 垂直总比载: 垂直总比载即为自重比载与冰重比载之和。 无冰风压比载 无冰风压比载指的是线路在无冰条件下，风向在垂直于导线方向的作用力所产生的比载，其中包括最大风压比载和安装风压比载。最大风速时：v=25基本风压为： 安装风速：v=10基本风压为： 覆冰风压比载b=15，v=10 覆冰风压比载是指线路在覆冰情况下，冰重比载、自动比载、

31、风压比载的矢量和。 各种风速下的风速不均匀系数如表3.2所示。表3.2 各种风速下的风速不均匀系数a 设计风速 20以下 20-30 30-35 35及以上 1.0 0.85 0.75 0.700 无冰综合比载 无冰综合比载即无冰有风时，架空线自重比载和无冰风压比载的矢量和，即 覆冰综合比载 覆冰综合比载即架空线的垂直总比载和覆冰风压比载的矢量和，即 表3.3 各气象条件下导线比载的计算值比载 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 32.773 55.163 31.449 32.955 38.447 43.732 (5) 计算临界档距与判断控制气象条件架空线的状态方

32、程式给出了各种气象条件下架空线应力之间的关系。气象条件变化时，架空线的应力随之变化。必存在一种条件，在该气象条件下架空线的应力最大，这一气象条件称为控制气象条件，简称控制条件。在输电线路的设计中，必须保证控制条件下架空线的应力不超过允许使用应力，从而保证其他气象条件下架空线的应力均小于许用应力。架空线的应力除与比载、气温有关外，还与档距l的大小有关。在其他条件相同的情况下，档距不同，出现最大应力的控制气象条件可能不同。出现最大应力的控制气象条件可能不同。在最大风速的气温与最后覆冰的气温相同的气象区，二者中比载大者架空线的应力大。因此，架空线的最大应力在最低气温或最大比载条件下出现。气温低时，架

33、空线收缩拉紧而使 应力增大，架空线荷载增大而使应力增大。究竟最低气温和最大比载哪一种气象条件为控制条件，取决于档距的大小。当档距很小趋于0时，等高悬挂点架空线的状态方程变为 上式表明，在档距很小时，架空线的应力变化仅决定于温度而与比载的大小无关。因此对于小档距架空线，最低气温将成为控制条件。当档距很大趋于无限大时，将等高悬点架空线的状态方程式两端除以，并令档距l趋于无限大，状态方程式变为 上式表明，在档距很大时，架空线的应力变化仅决定于比载而与温度无关。因此对于大档距架空线，最大比载气象条件成为控制条件。 临界档距在仅考虑最低气温和最大比载两种气象情况下，档距l由零逐渐增大至无限大的过程中必然

34、存在这样一个档距：气温的作用和比载的作用同等重要，最低气温和最大比载同时成为控制条件。两个及以上气象条件同时成为控制条件时的档距成为临界档距，用表示。当实际档距时，架空线的最大应力出现在最低气温时，最低气温为控制条件；反之，最大比载为控制条件。实际上，相当一部分气象区的最大风速和最厚覆冰的温度并不相同，不能只从比载的大小来确定二者哪一个可能成为控制条件。此外，架空线还应具有足够的耐振能力，这决定于年均运行应力的大小，该应力是根据年均气温计算的，不能大于年均运行应力规定上限值。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，是输电线路设计时必须考虑的。四种气象条件中每两种之间存在一个临界档距，于是可得到六个临界档距。对于某些特殊要求的档距。除上述四种气象条件外，可能还需要考虑其他的控制条件。 导线的允许控制应力查表得导线的计算拉断力为:抗拉强度为： 最大使用应力为： 年平均气温下的最大使用应力为： 可能成为控制条件的气象条件如表3.4所示。表3.4 气象列表 条件 最大应力 比载 温度 r/比值 编号气象条件 (N/mm2) （MPa/m） （C） （1/m）最低气温 104.130 32.773 -10 3.147 a 最大风 104.130 43.490 -5 4.177