110kv輸電線路設(shè)計(jì)說明書

廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目 110KV 線路電氣初步設(shè)計(jì) 專 業(yè) 高壓輸配電線路施工運(yùn)行與維護(hù) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 2012 年 10 月 15 日摘要首先根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的原始資料進(jìn)行計(jì)算選出導(dǎo)線截面。再按照電暈損耗校驗(yàn)、機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)、電壓損耗校驗(yàn)來進(jìn)行對(duì)導(dǎo)線截面的校驗(yàn)，判斷是否符合要求。其次根據(jù)導(dǎo)線型號(hào) 和經(jīng)過的第 II 氣象區(qū)條件求出導(dǎo)線計(jì)算參數(shù)、導(dǎo)線30/24LGJ特性、計(jì)算比載、控制條件、有效臨界檔距和各種氣象條件下不同檔距的應(yīng)力和弧垂值并繪出導(dǎo)線機(jī)械特性表及安裝表。按照所算出來的參數(shù)、應(yīng)力、弧垂值及導(dǎo)線比載選擇絕緣子串型號(hào)和金具。根據(jù) AutoCAD 繪出最大弧垂曲線模板，利用該模板在平斷面圖上描出各桿塔的定位高度，然后用定位高加 110kV 電壓等級(jí)時(shí)線間距離、導(dǎo)線對(duì)地與接地體之間的安全距離、交叉跨越距離、絕緣子長度（直線桿塔）和裕度即可得到桿塔的呼稱高。用求出的呼稱高確定各桿塔的型號(hào)。校驗(yàn)所選桿塔的頭部間隙、直線塔上拔、耐張絕緣子串倒掛、交叉跨越等，校驗(yàn)合格的桿塔即可采用，不合格者應(yīng)另外選擇。再根據(jù)導(dǎo)線型號(hào)、氣象條件和不同的檔距選擇防振錘型號(hào)、防振錘安裝個(gè)數(shù)和計(jì)算出防振錘的安裝距離。目 錄第一章 導(dǎo)線截面選擇與校驗(yàn) 1.1 導(dǎo)線的選擇 - -11.2 導(dǎo)線截面選擇計(jì)算- - -21.3 導(dǎo)線的校驗(yàn)- - - -2第二章 導(dǎo)線的弧垂和應(yīng)力2.1 導(dǎo)線的應(yīng)力與弧垂-62.2 導(dǎo)線弧垂計(jì)算- -62.3 導(dǎo)線應(yīng)力比載和弧垂特性曲線-72.4 導(dǎo)線應(yīng)力計(jì)算-132.5 導(dǎo)線安裝曲線-16第三章 桿塔選擇與定位3.1 定位用弧垂模板的制作-183.2 定位用弧垂模板的選擇-183.3 定位前的準(zhǔn)備工作-193.4 模板定位的操作方法-203.5 桿塔的確定 -203.6 桿塔呼稱高的確定 - -22第四章 桿塔校驗(yàn)4.1 塔頭尺寸的確定-234.2 空氣間隙的校驗(yàn)-234.3 桿塔和導(dǎo)線的間距計(jì)算及校驗(yàn)-254.4 桿塔上拔校驗(yàn)-284.5 交叉跨越校驗(yàn) -30第五章 防振錘的選擇安裝5.1 導(dǎo)線振動(dòng)類型及危害-325.2 防振錘的個(gè)數(shù)及安裝距離的計(jì)算 -34參考文獻(xiàn)-37致謝-381第一章 導(dǎo)線的選擇與校驗(yàn)1.1 導(dǎo)線的選擇電力網(wǎng)中所用的導(dǎo)線，不僅對(duì)電力網(wǎng)所需的有色金屬消耗量及投資有很大關(guān)系，而且在電力網(wǎng)運(yùn)行中對(duì)供電的安全可靠和電能質(zhì)量有重大意義。選擇截面過大的導(dǎo)線，不僅將增加投資，而且將增加有色金屬消耗量；選擇截面過小的導(dǎo)線，在運(yùn)行時(shí)將在電力網(wǎng)中造成過大的電壓損耗和電能損耗，致使導(dǎo)線接頭處溫度過高，線路末端電壓過低，并導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)難以起動(dòng)等不正常運(yùn)行狀態(tài)，所以正確選擇導(dǎo)線截面，對(duì)電力網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)上的合理性具有重大意義。為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，選擇導(dǎo)線（包括電纜）截面時(shí)必須滿足下列條件。1.1.1 經(jīng)濟(jì)電流密度維持電力網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)每年所支出的費(fèi)用稱為電力網(wǎng)年運(yùn)行費(fèi)。電力網(wǎng)年運(yùn)行費(fèi)包括電能損耗費(fèi)、折舊費(fèi)、修理費(fèi)。其中電能損耗費(fèi)、折舊費(fèi)及修理費(fèi)是隨導(dǎo)線截面而改變的，維護(hù)費(fèi)則不隨導(dǎo)線截面而變化。如果導(dǎo)線截面越大，導(dǎo)線中的功率損耗和電能損耗就越小，但線路的初建投資增加，同時(shí)線路的折舊費(fèi)、修理費(fèi)和有色金屬的消耗能量也就增加。如果導(dǎo)線截面越小，則線路初建設(shè)投資和有色金屬消耗能量就越小，而線路中的功率損耗和電能損耗將必增加。由此可見線路中的電能損耗和初建投資都影響年運(yùn)行費(fèi)，若只加強(qiáng)一個(gè)側(cè)面，片面增加或減少導(dǎo)線截面都是不經(jīng)濟(jì)的。綜合考慮各方面因素定出的符合總的經(jīng)濟(jì)利益的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面。對(duì)應(yīng)于經(jīng)濟(jì)截面的電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度。我國現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)電流密度見表表 1-1 經(jīng)濟(jì)電流密度 J 值 ( ) 2/mA最大負(fù)荷使用時(shí)間 （h）zdT導(dǎo)線材料 3000 以下 3000-5000 5000 以上鋼芯鋁絞線 1.65 1.15 0.91.1.2 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面架空送點(diǎn)線路的導(dǎo)線截面，一般是按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇的。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面時(shí)，首先必須確定電力網(wǎng)的計(jì)算傳輸容量（電流）及相應(yīng)的最大負(fù)荷使用時(shí)間。確定電力網(wǎng)的計(jì)算傳輸容量，實(shí)質(zhì)上是確定計(jì)算年限問題，因?yàn)殡娏W(wǎng)的負(fù)荷是逐年增長的。所以，選擇傳輸容量時(shí)，應(yīng)考慮電網(wǎng)投入運(yùn)行后 510 年的發(fā)展遠(yuǎn)景。2電力網(wǎng)最大負(fù)荷使用時(shí)間，一般是根據(jù)電力網(wǎng)所輸送負(fù)荷的性質(zhì)確定的，可由下表查出。對(duì)于往返送電的電力網(wǎng)，其最大負(fù)荷使用時(shí)間，等于往返輸送電量的總和除以輸送的最大負(fù)荷。表 1-2 變電站負(fù)荷情況表最大負(fù)荷（ ）MW功率因數(shù)（ ）cos回路數(shù) 最大負(fù)荷利用小時(shí) （h）maxT60 0.97 1 2500當(dāng)已知最大負(fù)荷電流 和相應(yīng)的最大負(fù)荷使用時(shí)間 后，可以在表 1-1 中查出導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)zdI zdT電流密度 J，并按下式計(jì)算導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面 AA= ( ) （1-1）JIzd2m1.2 導(dǎo)線截面選擇計(jì)算線路輸送的電流 = =324.7(A)zdI97.0136由表 1-1 查得，當(dāng) =2500h，J=1.65（A/ ）代入式（1-1）可得zdT2mA= = =196.8（ ）JIz65.124采用單回路供電，所以應(yīng)選擇 LGJ-240/30 型鋼芯鋁絞線。 1.3 導(dǎo)線的校驗(yàn)1.3.1 電暈校驗(yàn)。電暈現(xiàn)象的發(fā)生和大氣環(huán)境及導(dǎo)線截面有關(guān)，導(dǎo)線發(fā)生電暈時(shí)要消耗電能，為了降低電能量損耗，防止產(chǎn)生電暈干擾，按規(guī)程規(guī)定，海拔不超過 1000m 的地區(qū)，對(duì)于 110KV 及以上電壓等級(jí)的線路，應(yīng)按電暈條件校驗(yàn)導(dǎo)線截面，所選導(dǎo)線的直徑應(yīng)不小于表 1-3 的導(dǎo)線外徑值。表 1-3 按電暈要求的導(dǎo)線最小直徑 （海拔不超過 1000m）額定電壓（KV） 110 220 330 500導(dǎo)線外徑 9.6 21.3 221.3 327.4 423.7相應(yīng)導(dǎo)線型號(hào) LGJ-50 LGJ-240 LGJ-2402 LGJQ-40033004現(xiàn)選擇的 LGJ-240/30 型鋼芯鋁絞線直徑為 d=21.60mm 大于 9.6mm，所以滿足電暈校驗(yàn)。1.3.2 機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)。3為了保證電力線路運(yùn)行安全可靠性，要求電力線路的導(dǎo)線必須具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)于跨越鐵路，通航河流和運(yùn)河、公路、通信線路和居民區(qū)的線路，規(guī)定其導(dǎo)線截面不得小于 35 。通2m過其他地區(qū)的導(dǎo)線最小允許截面為：35KV 以上的線路為 25 ，35KV 及以下的線路為 16 。2m任何線路都不允許使用單股導(dǎo)線。架空線路按其主要程度可分為 3 個(gè)等級(jí)，如表 1-4 所示。對(duì)不同等級(jí)的線路，按其機(jī)械強(qiáng)度條件規(guī)定的允許導(dǎo)線最小截面積或直徑，見表 1-5 所示。表 1-4 架 空 線 路 的 等 級(jí)架空電力線路規(guī)格架空電力線路等級(jí)額定電壓（kV） 電力用戶的類別超過 110 所有用戶I 35110 一類和二類35110 三類II 1 20 所有類別III 1 及以下 所有類別表 1-5 機(jī)械強(qiáng)度允許的導(dǎo)線最小截面積（ ）或直徑（mm）2m線 路 等 級(jí)導(dǎo)線結(jié)構(gòu) 導(dǎo)線材料I II III單股導(dǎo)線銅青銅鋼鋁及合金不允許103.53.5不允許62.52.7510多股導(dǎo)線銅青銅鋼鋁及合金1616162510101016661016從表 1-4 和表 1-5 可看出所選的導(dǎo)線截面 滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。2257.96Am1.3.3 熱穩(wěn)定校驗(yàn)。4選定的輸電線路的導(dǎo)線截面，必須根據(jù)不同的運(yùn)行方式以及事故情況下的輸送電流進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)。所選導(dǎo)線的最大容許持續(xù)電流應(yīng)大于該線路在正?；蚬收虾筮\(yùn)行方式下可能通過的最大持續(xù)電流。當(dāng)導(dǎo)線通過電流時(shí)，導(dǎo)線中就產(chǎn)生電能損耗，結(jié)果使導(dǎo)線發(fā)熱，溫度上升，因而使導(dǎo)線與周圍介質(zhì)產(chǎn)生一定溫差。溫差的大小與通過導(dǎo)線的電流有關(guān)，電流愈大，導(dǎo)線與周圍介質(zhì)的溫差愈大。當(dāng)溫差達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，導(dǎo)線所發(fā)生的熱量等于向周圍介質(zhì)散發(fā)的熱量，此時(shí)導(dǎo)線的溫度不再上升，達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。由于導(dǎo)線的溫度過高，使導(dǎo)線連接處加速氧化，從而增加了導(dǎo)線的接觸電阻，接觸電阻的增大，使導(dǎo)線連接處更加發(fā)熱又引起溫度升高的惡性循環(huán)。對(duì)于架空導(dǎo)線，溫度升高，會(huì)使弛度過大，結(jié)果使導(dǎo)線對(duì)地距離不能滿足安全距離的要求，可能發(fā)生事故。對(duì)于電纜和其他絕緣導(dǎo)體，溫升過高，會(huì)使導(dǎo)線周圍介質(zhì)加速老化，甚至損壞。所以，在選擇導(dǎo)線截面時(shí)，為了使電力網(wǎng)安全可靠的運(yùn)行，導(dǎo)線在運(yùn)行中的溫度不應(yīng)超過其最高容許溫度。根據(jù)規(guī)定，鋁及鋼芯鋁線在正常情況下的最高溫度不超過 ，事故情況下不超過 。Co70 Co90 對(duì)各種類型的絕緣導(dǎo)線，其容許工作溫度為 。為了使用方便，工程上都預(yù)先根據(jù)各類導(dǎo)線Co65 容許長期工作的最高允許溫度 ，制定其長期容許載流量，如表1-6（部分）所示：o70 表1-6（部分） 鋼芯鋁線的載流量（環(huán)境溫度 ，最高允許溫度 ）o25 Co70 鋼芯鋁絞線導(dǎo)線型號(hào)（ 2m） 屋外載流量（A）LGJ-150 445LGJ-185 515LGJ-240 610LGJ-300 700LGJ-400 800注：本表數(shù)值均系按最高溫度為70計(jì)算的。對(duì)于鋁線和鋼芯鋁線，當(dāng)溫度采用90時(shí)，則表中的載流量應(yīng)乘以系數(shù)1.2。為了保證供電的可靠性，鋼芯鋁絞線在事故情況下溫度不超過 ，所以屋外載流量應(yīng)乘Co90 以1.25由前面可知： ,LGJ-240型導(dǎo)線在周圍空氣溫度為 時(shí)，查表1-6得知，LGJ-AIzd7.324 Co25 240型導(dǎo)線的屋外載流量為 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其長期容許載流量，所以滿足熱穩(wěn)A7.324160定要求。1.3.4 電壓損耗校驗(yàn)。線路中的電壓損耗是由導(dǎo)線的電阻和電抗決定的，電壓損耗的計(jì)算公式為：(1-2) nUQXPR式中P線路的有功功率， MWQ線路的無功功率， ；varR線路的電阻， ；lR0X線路的電抗， ； xX由于 LGJ-185/25的線間距離需要較大，所以假設(shè)線路的線間距離為4.5m，則線路的幾何均距為5.67m，所以 LGJ-300型導(dǎo)線單位長度的阻抗為： ， 。電抗上的kmr/132.0kmx/409.無功功率的計(jì)算公式為：var5.697.0arcostnMPQ所以線路上的電壓損耗為：67.10049.32. nUXR7.6.7%n所以，該線路的電壓損耗滿足要求。6第二章 導(dǎo)線的應(yīng)力和弧垂2.1 導(dǎo)線的應(yīng)力與弧垂的關(guān)系導(dǎo)線（或避雷線）的應(yīng)力弧垂計(jì)算是架空線路設(shè)計(jì)的基本計(jì)算之一。此項(xiàng)計(jì)算是決定架空線路桿塔設(shè)計(jì)高度、桿塔設(shè)計(jì)荷載條件、導(dǎo)線對(duì)地安全距離以及交叉跨越距離的主要依據(jù)?？墒垢邏杭芸站€路的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和電氣性能適應(yīng)自然界氣象的變化。導(dǎo)線的應(yīng)力是隨氣象條件變化的,當(dāng)導(dǎo)線最低點(diǎn)在最大使用應(yīng)力氣象條件時(shí)的應(yīng)力應(yīng)為最大使用應(yīng)力時(shí)，其他氣象條件時(shí)的應(yīng)力必小于最大使用應(yīng)力。在設(shè)計(jì)架空線路時(shí)，應(yīng)使導(dǎo)線在機(jī)械強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，盡量減少弧垂，從而最大限度地利用導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度，又降低桿塔高度，做到經(jīng)濟(jì)、合理、運(yùn)行安全。 2.2 導(dǎo)線弧垂的計(jì)算2.2.1 懸點(diǎn)等高時(shí)中點(diǎn)弧垂的計(jì)算懸點(diǎn)等高時(shí)，中點(diǎn)弧垂精確計(jì)算式為 。當(dāng)懸點(diǎn)等高時(shí)，有 ，這12gf00lch BAyf時(shí)將 代入式 ，得中