架空輸電線路設(shè)計課程設(shè)計-劉志宏.doc

架空輸電線路設(shè)計課程設(shè)計題目：110KV架空輸電線路設(shè)計姓 名：劉志宏 專 業(yè)：農(nóng)業(yè)電氣化與自動化班 級：農(nóng)業(yè)電氣化與自動化2012級本科班學(xué) 號：2012556114所在學(xué)院：電氣工程學(xué)院指導(dǎo)教師：朱瑞金完成日期：2015.7.8前 言架空輸電線路設(shè)計的主要內(nèi)容包括架空輸電線路基本知識、設(shè)計用氣象條件、架空線的機(jī)械物理特性和比載、均布荷載下架空線的計算、氣象條件變化時架空線的計算、均布荷載下架空線計算的進(jìn)一步研究、非均布荷載下架空線的計算、連續(xù)檔架空線的應(yīng)力和弧垂、架空線的斷線張力和不平衡張力、架空線的振動和防振、路徑選擇和桿塔定位、計算機(jī)在線路設(shè)計中的應(yīng)用。在本學(xué)期中，重點(diǎn)學(xué)習(xí)了架空線的在各種氣象條件下及狀態(tài)下的比載、應(yīng)力及弧垂計算，要求了解架空線的振動危害及防震措施。要求力求通過學(xué)習(xí)架空輸電線路設(shè)計，基本掌握架空輸電線路的基本理論知識，培養(yǎng)技能素養(yǎng)。而此次架空輸電線路的課程設(shè)計，是在學(xué)習(xí)完成架空輸電線路的專業(yè)課程后，進(jìn)一步培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識與技能，解決實(shí)際問題的重要能力。此次課程設(shè)計時110KV架空輸電線路的設(shè)計，包含了氣象條件的選取、比載、臨界檔距、應(yīng)力及弧垂的計算，把整本書的重點(diǎn)及難點(diǎn)全部包含。通過此次課程設(shè)計，使我們將次數(shù)的重難點(diǎn)知識進(jìn)行了系統(tǒng)整理，并學(xué)會將理論聯(lián)系實(shí)際，系統(tǒng)綜合的運(yùn)用所學(xué)知識，培養(yǎng)我們分析實(shí)際問題的能力和獨(dú)立工作的能力。此次課程設(shè)計的時間短、任務(wù)重，因此在進(jìn)行應(yīng)力及弧垂計算時，采取的是選取特殊氣象進(jìn)行計算，并繪制其曲線，在大家的一致努力下克服了計算難關(guān)，因采用的是筆算及試值法，其計算結(jié)果可能稍有偏差。總體說來，此次課程設(shè)計為我們對于架空輸電線路的實(shí)際設(shè)計有了進(jìn)一步的深入了解，為以后從事電力行業(yè)培養(yǎng)了一個良好的設(shè)計、思考習(xí)慣。目 錄1、整理該氣象區(qū)的計算所用氣象條件.12、計算許用應(yīng)力及年均應(yīng)力.13、計算各種氣象條件下的比載.23.1自重比載.33.2冰重比載.33.3垂直總比載.33.4風(fēng)壓比載.33.5無冰綜合比載.43.6覆冰綜合比載.44、計算臨界檔距、判斷控制氣象條件.54.1可能控制條件的有關(guān)參數(shù).54.2按等高懸點(diǎn)考慮，計算各臨界檔距.55、最大弧垂的判定.66、計算各氣象條件的應(yīng)力和弧垂，并繪制其曲線.76.1檔距控制范圍下的已知條件及參數(shù).76.2氣象條件為待求條件及已知參數(shù).86.3利用狀態(tài)方程式求解應(yīng)力.86.4求解最高氣溫、覆冰無風(fēng)與外過無風(fēng)時弧垂.107、計算并繪制安裝曲線.117.1計算-1040安裝曲線.117.2繪制安裝曲線.148、結(jié)束語.14附錄：主接線圖.15圖1：導(dǎo)線應(yīng)力曲線.15圖2：導(dǎo)線弧垂曲線.15圖3：導(dǎo)線安裝曲線.151、整理該氣象區(qū)的計算所用氣象條件表1：計算用氣象條件氣象項目最高氣溫最低氣溫最大風(fēng)最厚覆冰內(nèi)過電壓外過無風(fēng)外過有風(fēng)安裝有風(fēng)事故氣象年均氣溫大氣溫度（）40-10+10-5+15+15+15-5-10+15風(fēng)速003010150101000覆冰厚度（mm）00010000000查表2-9及各種氣象條件得：最高氣溫為40，無冰無風(fēng)；最低氣溫：最低氣溫為-10，無冰無風(fēng)；最大風(fēng)速：最大設(shè)計風(fēng)速為30m/s，無冰，月平均氣溫10；最厚覆冰：氣溫-5，風(fēng)速10m/s，覆冰厚度10mm；內(nèi)過電壓：年均氣溫15，無冰，0.5位最大風(fēng)速15m/s；外過無風(fēng)：溫度15，無風(fēng)無冰；外過有風(fēng)：溫度15，風(fēng)速V區(qū)取10m/s，無冰；安裝有風(fēng)：風(fēng)速10m/s，無冰，最低氣溫月的平均氣溫-5；事故氣象：V氣象區(qū)覆冰厚度為10mm20mm，則為一般地區(qū)，因此氣像條件為無風(fēng)無冰，最低平均氣溫-10；年均氣溫:15。將所有已知?dú)庀髤?shù)整理于表1中。2、計算許用應(yīng)力及年均應(yīng)力LGJ-150/25型導(dǎo)線的有關(guān)參數(shù)，記錄于表2中：表2:LGJ-150/25導(dǎo)線參數(shù)記錄表截面積A導(dǎo)線直徑d彈性系數(shù)E溫膨系數(shù)a計算拉斷力（N)單位長度質(zhì)量（kg/km）抗拉強(qiáng)度安全系數(shù)K許用應(yīng)力年均應(yīng)力上限173.1117.107600018.955808.39601.0306.26752.5122.50776.5669查附表A-1可得截面積、導(dǎo)線直徑、單位長度質(zhì)量，由于LGJ-150/25的鋁鋼線根數(shù)比為26/7，則查表3-1可得綜合彈性系數(shù)、溫膨系數(shù)及安全系數(shù)：絞線拉斷力的計算式為：。由于鋁直徑為d=2.70mm，2.50d3.00，查表33得，；由于鋼絲直徑為d=2.10mm，1.24d17mm，?。?10kv線路，。無冰時風(fēng)壓比載計算式為：（1） 外過電壓、安裝有風(fēng)：v=10m/s，所以：（2） 內(nèi)過電壓：所以：（3） 最大風(fēng)速：v=30m/s計算強(qiáng)度時：所以：計算風(fēng)偏時（校驗(yàn)電氣間隙）：（4） 覆冰風(fēng)壓比載：v=10m/s，由于計算強(qiáng)度與風(fēng)偏時，取值相同，均為所以：3.5無冰綜合比載無冰綜合比載是無冰有風(fēng)時的的綜合比載，等于架空線的自重比載和無冰風(fēng)雅比在的矢量和，即：（1） 外過電壓、安裝有風(fēng)：（2） 內(nèi)過電壓：（3） 最大風(fēng)速：計算強(qiáng)度時：計算風(fēng)偏時：3.6覆冰綜合比載覆冰綜合比載是架空線的垂直總比載和覆冰風(fēng)壓比載的矢量和。由于在此計算時，計算風(fēng)偏與強(qiáng)度時，選取的參數(shù)一樣，則計算結(jié)果也是一樣的。即覆冰綜合比載為：4、計算臨界檔距、判斷控制氣象條件4.1可能控制條件的有關(guān)參數(shù)將可能的應(yīng)力控制條件記于表4中：表4：可能的應(yīng)力控制氣象條件氣象條件最大風(fēng)速最厚覆冰最低氣溫年均氣溫（a/）57.101078.851034.051034.05100(a)122.507122.507122.50776.5669/0(1/m）氣溫t（）+10510+15/0從小至大編號cdab4.2按等高懸點(diǎn)考慮，計算各臨界檔距由于a、c、d兩兩的控制條件下的許用應(yīng)力相等即，則可以采用公式：由于b與a、c、d控制條件下的許用應(yīng)力不等，則只能采用公式：利用上式計算得各臨界檔距為：=虛數(shù)將各臨界檔距填入有效臨界檔距判別表如表5所示：表5：有效臨界檔距判別表可能的控制條件a最低氣溫b年均氣溫c最大風(fēng)速d最厚覆冰臨界檔距（）判斷有效臨界檔距，確定控制氣象條件:因?yàn)樵谀硹l件欄中，存在臨界檔距為虛數(shù)或者0的情況，則該欄的條件不起控制作用，應(yīng)當(dāng)舍去。容易看出為有效臨界檔距，則可能的控制條件a、c不起控制作用。因此，當(dāng)實(shí)際臨界檔距時年均氣溫為控制條件，當(dāng)實(shí)際檔距時最厚覆冰為控制條件。5、最大弧垂的判定最大弧垂的判定方法有：臨界溫度法與臨界比載法，此次是利用臨界溫度判定法來判斷最大弧垂的控制氣象條件,即：在某一溫度下，架空線在自載比載作用下產(chǎn)生的弧垂與覆冰無風(fēng)時弧垂相等，則此溫度為臨界溫度。在等高懸掛點(diǎn)下，覆冰無風(fēng)時氣溫為，比載，自重比載為：，溫膨系數(shù)：，彈性系數(shù)：E=76000MPa。計算臨界溫度值：將臨界溫度值與最高氣溫的溫度值相比較，因此最大弧垂發(fā)生在覆冰無風(fēng)氣象條件下。6、計算各氣象條件的應(yīng)力和弧垂，并繪制其弧垂曲線6.1檔距控制范圍下的已知條件及參數(shù)以各檔距范圍的控制條件為已知條件，有關(guān)數(shù)據(jù)如下表6所示。表6：已知條件及參數(shù)已知條件年均氣溫最厚覆冰參數(shù)控制區(qū)間0278.39278.39()+15-5(mm)010(m/s)01034.0578.85(MPa)76.5669122.5076.2氣象條件為待求條件及已知參數(shù)以各氣象條件為待求條件，已知參數(shù)如表7所示。表7：待求條件及已知參數(shù) 待求條件 參數(shù)最高氣溫最低氣溫年均氣溫事故外過有風(fēng)外過無風(fēng)內(nèi)過電壓（）+40-10+15-10+15+15+15（mm）0000000（m/s）000010015（/m）34.0534.0534.0534.0534.7234.0535.93 待求條件 參數(shù)安裝覆冰無風(fēng)覆冰有風(fēng)(強(qiáng)度）覆冰有風(fēng)（風(fēng)偏）最大風(fēng)（強(qiáng)度）最大風(fēng)（風(fēng)偏）（）-5-5-5-5+10+10（mm）010101000(m/s）10010103030（/m）34.7277.4678.8578.8557.1050.496.3利用狀態(tài)方程式求解應(yīng)力利用的狀態(tài)方程式為：求解各條件下的待求應(yīng)力，已知：E=76000N/，。計算在最高氣溫、最低氣溫、年均氣溫、外過無風(fēng)、覆冰無風(fēng)時的應(yīng)力。(1)最高氣溫時已知：代入狀態(tài)方程式得：49.41同理可得：當(dāng)l=200m時，58.52l=278.39時，63.24l=400m時，67.84l=500m時，70.12l=600m時，71.96l=700m時，72.97(2)最低氣溫時已知：代入狀態(tài)方程式得：109.31同理可得，當(dāng)l=200m時，101.92l=278.39時，94.30l=400m時，88.01l=500m時，84.48l=600m時，82.31l=700m時，80.82(3)外過有風(fēng)時已知：代入狀態(tài)方程式得：76.54同理可得，當(dāng)l=200m時，76.12l=278.39時，76.60l=400m時，76.55l=500m時，76.56l=600m時，76.55l=700m時，76.56(4)外過無風(fēng)時已知：代入狀態(tài)方程式得：77.05同理可得，當(dāng)l=200m時，76.58l=278.39時，76.56l=400m時，76.57l=500m時，76.57l=600m時，76.57l=700m時，76.57（5）覆冰無風(fēng)時已知：代入狀態(tài)方程式得：91.31同理可得，當(dāng)l=200m時，83.53l=278.39時，79.56l=400m時，78.61l=500m時，77.80l=600m時，77.03l=700m時，76.596.4求解最高氣溫、覆冰無風(fēng)與外過無風(fēng)時的弧垂弧垂計算公式為：（1）在最高氣溫時當(dāng)l=100m時，49.41 則f=0.86當(dāng)l=200m時，58.52 則f=2.91當(dāng)l=278.39m時，63.24 則f=5.22當(dāng)l=400m時，67.84 則f=10.04當(dāng)l=500m時，70.12 則f=15.17當(dāng)l=600m時，71.96 則f=21.29當(dāng)l=700m時，72.97 則f=28.58（2） 外過無風(fēng)時當(dāng)l=100m時，77.05 則f=0.55當(dāng)l=200m時，76.58 則f=2.22當(dāng)l=278.39m時，76.56 則f=4.31當(dāng)l=400m時，76.57 則f=8.89當(dāng)l=500m時，76.57 則f=13.90當(dāng)l=600m時，76.57 則f=20.01當(dāng)l=700m時，76.51 則f=27.24（3） 在覆冰無風(fēng)時當(dāng)l=100m時，91.31 則f=1.06當(dāng)l=200m時，83.53 則f=4.64當(dāng)l=278.39m時，79.56 則f=9.43當(dāng)l=400m時，78.61 則f=19.71當(dāng)l=500m時，77.80 則f=31.11當(dāng)l=600m時，77.03 則f=45.25當(dāng)l=700m時，76.59 則f=61.66則將上述計算結(jié)果統(tǒng)計入表8應(yīng)力弧垂計算表表8：LGJ-150/25型導(dǎo)線應(yīng)力弧垂計算最高氣溫最低氣溫外過有風(fēng)外過無風(fēng)覆冰無風(fēng)（）（m）（）（）（）（m）（）（m）10049.410.86109.3176.5477.050.5591.311.0620058.522.91101.9276.6276.582.2283.534.64278.3963.245.2294.3076.6076.564.3179.569.4340067.8410.0488.0176.5576.578.8978.6119.7150070.1215.1784.4876.5676.5713.9077.8031.1160071.9621.2982.3176.5576.5720.0177.0345.2570072.9728.5880.8276.5676.5727.2476.5961.66 由上表可知最大弧垂出現(xiàn)在厚冰無風(fēng)。符合提前的最大弧垂判斷，因而計算正確。根據(jù)表8繪制應(yīng)力弧垂曲線分別見圖1、圖2。7、計算并繪制安裝曲線繪制安裝曲線時，以檔距為橫坐標(biāo)，弧垂為縱坐標(biāo)，一般從最高施工氣溫每隔10繪制一條弧垂曲線。應(yīng)用狀態(tài)方程式求解各施工氣象（無風(fēng)、無冰，不同氣溫）下的安裝應(yīng)力，進(jìn)而求出相應(yīng)的弧垂，如果如下表41所示。7.1計算-1040安裝曲線利用公式有；已知： （1）計算時的應(yīng)力及百米檔距當(dāng)時，已在最低氣溫時計算出應(yīng)力值，因此可直接計算百米檔距。當(dāng)l=100m時，109.31 則0.389當(dāng)l=200m時，101.92 則0.418當(dāng)l=278.39m時，94.3 則0.451當(dāng)l=400m時，88.01 則0.484當(dāng)l=500m時，84.48 則0.504當(dāng)l=600m時，82.31 則0.517當(dāng)l=700m時，80.82 則0.527（2）計算時的應(yīng)力及百米檔距當(dāng)l=100m時，85.41 則0.481當(dāng)l=200m時，82.57 則0.503當(dāng)l=278.39m時，76.97 則0.516當(dāng)l=400m時，73.21 則0.523當(dāng)l=500m時，71.04 則0.531當(dāng)l=600m時，70.33 則0.538當(dāng)l=700m時，69.77 則0.542（3）計算時的應(yīng)力及百米檔距當(dāng)l=100m時，72.79 則0.539當(dāng)l=200m時，70.76 則0.542當(dāng)l=278.39m時，69.94 則0.547當(dāng)l=400m時，68.79 則0.553當(dāng)l=500m時，68.14 則0.558當(dāng)l=600m時，67.75 則0.561當(dāng)l=700m時，67.13 則0.562 （4）計算時的應(yīng)力及百米檔距 當(dāng)l=100m時，60.01 則0.684當(dāng)l=200m時，61.07 則0.652當(dāng)l=278.39m時，62.18 則0.628當(dāng)l=400m時，63.13 則0.603當(dāng)l=500m時，64.47 則0.587當(dāng)l=600m時，64.91 則0.572當(dāng)l=700m時，63.25 則0.567（5）計算時的應(yīng)力及百米檔距當(dāng)l=100m時，47.16 則0.779當(dāng)l=200m時，51.42 則0.713當(dāng)l=278.39m時，53.27 則0.673當(dāng)l=400m時，55.36 則0.624當(dāng)l=500m時，56.78 則0.598當(dāng)l=600m時，57.35 則0.583當(dāng)l=700m時，58.03 則0.576（6）計算時的應(yīng)力及百米檔距當(dāng)l=100m時，49.41 則0.861當(dāng)l=200m時，58.52 則0.727當(dāng)l=278.39m時，63.24 則0.673當(dāng)l=400m時，67.84 則0.627當(dāng)l=500m時，70.12 則0.607當(dāng)l=600m時，71.96 則0.591當(dāng)l=700m時，72.97 則0.583將以上數(shù)據(jù)計入以下表格9：表9：各種施工氣溫下的應(yīng)