架空輸電線路課程設(shè)計(jì)

架空輸電線路課程設(shè)計(jì) 班級 姓名 學(xué)號 指導(dǎo)老師 年 月 日目錄一、設(shè)計(jì)條件3二、設(shè)計(jì)要求3三、整理已知條件4四、比載計(jì)算5五、計(jì)算臨界檔距，判斷控制條件6六、判定最大弧垂8七、計(jì)算各氣象條件下的應(yīng)力和弧垂9八、安裝曲線計(jì)算11九、畫應(yīng)力弧垂曲線與安裝曲線14十、感想14330Kv架空輸電線路設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)條件 1.典型氣象區(qū)V區(qū) 2.導(dǎo)線型號LGJ-400/50 3.電壓等級330Kv二、設(shè)計(jì)要求 列出各氣象條件，計(jì)算出比載，判斷臨界檔距，最大弧垂氣象，畫出應(yīng)力弧垂曲線及安裝曲線。三、整理已知條件1. 氣象條件及其作用 氣象 項(xiàng)目 最高氣溫最低氣溫最大風(fēng)速（強(qiáng)度）最大風(fēng)速（間距）覆冰有風(fēng)（強(qiáng)度）覆冰有風(fēng)（間距）內(nèi)過電壓外過無風(fēng)外過有風(fēng)安裝氣象事故氣象年均氣溫覆冰無風(fēng)氣溫40-101010-5-5151515-5-1015-5風(fēng)速換算前00303010101501010000換算后0032.0132.0110.6710.6716.01010.6710.67000冰厚0000101000000010作用校驗(yàn)電氣間距計(jì)算導(dǎo)線強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度校驗(yàn)電氣間距校驗(yàn)桿塔強(qiáng)度校驗(yàn)電氣間距校驗(yàn)絕緣子風(fēng)偏后的間距校驗(yàn)地線對檔距中央導(dǎo)線的保護(hù)校驗(yàn)絕緣子風(fēng)偏后的間距檢驗(yàn)安裝時(shí)條件檢驗(yàn)桿塔強(qiáng)度防微風(fēng)震動校驗(yàn)電氣間距表一2.風(fēng)速換算由于此處的風(fēng)速是高度為10米處的基準(zhǔn)風(fēng)速，而110330Kv輸電線路應(yīng)取離地面15米處的風(fēng)速，所以應(yīng)當(dāng)進(jìn)行風(fēng)速高度換算。采用公式 式中 線路設(shè)計(jì)高度h處的風(fēng)速，m/s； 標(biāo)準(zhǔn)高度10m處的風(fēng)速，m/s； 風(fēng)速高度變化系數(shù)；z為粗糙度指數(shù)；為修正系數(shù)在此設(shè)計(jì)中采用架空輸電線路設(shè)計(jì)孟遂民版中表26規(guī)定，取粗糙度等級為B；則相應(yīng)的z=0.16；=1.0 則 最大風(fēng)速時(shí)風(fēng)速換算值為v=1.06730=32.01m/s 覆冰有風(fēng)，外過有風(fēng)，安裝氣象時(shí)風(fēng)速換算值為v=1.06710=10.67m/s內(nèi)過電壓時(shí)風(fēng)速換算值為v=1.06715=16.01m/s3.導(dǎo)線參數(shù) 此處采用LGJ-400/50導(dǎo)線，其相應(yīng)參數(shù)如下表二所示截面積A( )導(dǎo)線直徑d(mm)彈性系數(shù)E(MPa)溫膨系數(shù)計(jì)算拉斷力（N）計(jì)算質(zhì)量（kg/km）抗拉強(qiáng)度（MPa）安全系數(shù)k許用應(yīng)力（MPa）年均應(yīng)力上限 （MPa） 451.5527.636900019.310-61511259.622.5103.8564.90導(dǎo)線的安全系數(shù)取2.5，控制微風(fēng)震動的年均氣象條件下的年均運(yùn)行應(yīng)力設(shè)計(jì)安全系數(shù)取4則抗拉強(qiáng)度許用應(yīng)力年均運(yùn)行應(yīng)力上限四、比載計(jì)算1.自重比載2.冰重比載3.垂直總比載4.無冰風(fēng)壓比載（1） 外過電壓，安裝有風(fēng)此時(shí)風(fēng)速v=10.67m/s (2)內(nèi)過電壓此時(shí)風(fēng)速v=16.01m/s （3）最大風(fēng)速此時(shí)風(fēng)速v=32.01m/s 計(jì)算強(qiáng)度時(shí)校驗(yàn)電氣間距時(shí)5.覆冰風(fēng)壓比載此時(shí)風(fēng)速v=10.67m/s 計(jì)算強(qiáng)度和檢驗(yàn)風(fēng)偏時(shí)均可取6.無冰綜合比載（1）外過電壓，安裝有風(fēng)（2）內(nèi)過電壓（3）最大風(fēng)速計(jì)算強(qiáng)度時(shí)校驗(yàn)風(fēng)偏時(shí)7.覆冰綜合比載計(jì)算強(qiáng)度和校驗(yàn)風(fēng)偏時(shí)各氣象條件下的比載計(jì)算值列于下表三項(xiàng)目自重比載冰重比載無冰綜合（強(qiáng)度）無冰綜合（風(fēng)偏）覆冰綜合（強(qiáng)度）覆冰綜合（風(fēng)偏）數(shù)據(jù)（）32.8255.9346.0742.0556.6556.65五、計(jì)算臨界檔距，判斷控制條件 1. 當(dāng)氣象條件變化時(shí)，應(yīng)力隨之變化，在應(yīng)力達(dá)到最大時(shí)的氣象條件即為控制條件，在輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮的四種氣象條件分別為最低氣溫，最大風(fēng)速，最厚覆冰，年均氣溫。這四種氣象條件的有關(guān)參數(shù)如表四所示 條件 項(xiàng)目 最大風(fēng)速最厚覆冰最低氣溫年均氣溫許用應(yīng)力103.85103.85103.8564.90比載溫度10-5-1015排序bdac2.按等高懸點(diǎn)考慮，計(jì)算各臨界檔距由狀態(tài)方程式可得臨界檔距的計(jì)算公式為所以各臨界檔距如下：將結(jié)論列于下面表五可能的控制條件a（最低氣溫）b(最大風(fēng)速)c(年均氣溫)d（最厚覆冰）臨界檔距（m） 由上表五可得出如下結(jié)論：當(dāng)代表檔距l(xiāng)164.82m時(shí)最厚覆冰是控制條件。六、判定最大弧垂此處最大弧垂是指架空線在無風(fēng)氣象條件下垂直平面內(nèi)檔距中央弧垂的最大值。出現(xiàn)最大弧垂的氣象條件是最高氣溫或覆冰無風(fēng)，在此設(shè)計(jì)中采用臨界溫度法判定最大弧垂。1. 臨界溫度法在某一溫度下，架空線在自重比載作用下產(chǎn)生的弧垂與覆冰無風(fēng)時(shí)的弧垂相等，則此溫度稱為臨界溫度。設(shè)覆冰無風(fēng)為第一狀態(tài)：氣溫為，比載為，架空線水平應(yīng)力為臨界溫度為為第二狀態(tài)：溫度為，比載。水平應(yīng)力為則可根據(jù)狀態(tài)方程式解得臨界溫度計(jì)算式為2. 判定（1） 當(dāng)代表檔距l(xiāng)164.82m時(shí)，最厚覆冰為控制條件第一狀態(tài)：最厚覆冰，溫度，比載，水平應(yīng)力第二狀態(tài)：覆冰無風(fēng)，溫度，比載，水平應(yīng)力由狀態(tài)方程式1可求得覆冰無風(fēng)條件下的應(yīng)力取代表檔距l(xiāng)=200m,將各數(shù)據(jù)代入上式得采用試湊法可得臨界溫度最高氣溫 所以最大弧垂發(fā)生在最高氣溫條件下。綜上所述，在整個(gè)檔距范圍內(nèi)最大弧垂都發(fā)生在最高氣溫條件下。七、計(jì)算各氣象條件下的應(yīng)力和弧垂1. 各已知條件及參數(shù)如下表六所示已知條件年均氣溫最厚覆冰 控制區(qū)間參數(shù)0164.8215-5010010.6764.90103.852.待求條件的已知參數(shù)如下表七所示待求條件 參數(shù)最高氣溫最低氣溫年均氣溫事故氣象外過有風(fēng)外過無風(fēng)內(nèi)過電壓安裝氣象覆冰無風(fēng)覆冰有風(fēng)（強(qiáng)度）覆冰有風(fēng)（風(fēng)偏）最大風(fēng)速（強(qiáng)度）最大風(fēng)速（風(fēng)偏）40-1015-10151515-5-5-5-510100000000010101000000010.67016.0110.67010.6710.6732.0132.0132.8232.8232.8232.8233.1732.8233.8033.1755.9356.6556.6546.0742.053. 利用狀態(tài)方程式求得各條件下的應(yīng)力與弧垂，列于下表八中。由架空輸電線路設(shè)計(jì)孟遂民版中表58規(guī)定，導(dǎo)線的應(yīng)力曲線應(yīng)當(dāng)計(jì)算表七中的十三中氣象條件，而弧垂曲線只需計(jì)算最高氣溫，覆冰無風(fēng)，外過無風(fēng)三種氣象條件。（1） 應(yīng)力計(jì)算在此取檔距范圍為50800m，間隔為50m以檔距400m為例計(jì)算最高氣溫下的應(yīng)力和弧垂：檔距l(xiāng)=400m時(shí)，控制條件為最厚覆冰。則可以最厚覆冰為第一狀態(tài)，最高氣溫為第二狀態(tài)第狀態(tài)：溫度，比載，水平應(yīng)力第狀態(tài)：溫度，比載，水平應(yīng)力由狀態(tài)方程式代入數(shù)據(jù)化簡得可采用迭代法求解此方程令A(yù)=92.96 B=.104則上式變換為 取 所以可取最高氣溫下相應(yīng)的弧垂計(jì)算出各檔距與各種氣象條件下的應(yīng)力，并計(jì)算出弧垂，列于下表八、安裝曲線計(jì)算1.架線施工時(shí)，常以觀測弧垂方式確保線路符合設(shè)計(jì)要求，因此事先將各種施工氣溫（無冰無風(fēng)）下的弧垂繪制成相應(yīng)的曲線，以備施工時(shí)查用。安裝曲線以檔距為橫坐標(biāo)，弧垂為縱坐標(biāo)一般從最高施工氣溫至最低施工氣溫每隔5度繪制一條曲線。為了使用方便提高繪圖精度，對不同的檔距，可根據(jù)其應(yīng)力繪制成百米檔距弧垂，即觀測檔距的弧垂可由下式換算此設(shè)計(jì)中檔距范圍取50800m，間隔50m，溫度介于最高氣溫至最低氣溫之間，取-1040,間隔。各弧垂計(jì)算結(jié)果如下表九所示。2.架空線并不是完全彈性體，初次受張力作用后不僅產(chǎn)生彈性伸長，還會產(chǎn)生永久的塑蠕伸長。在線路運(yùn)行初期最為明顯，故在線路工程上稱為架空線的初伸長。架空線的初伸長使檔內(nèi)線長增加，弧垂增大，使架空線對地或跨越物的安全距離減小而造成事故。所以線路設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮架空線初伸長的影響。此處采用恒定降溫法補(bǔ)償架空線的初伸長。設(shè)架空線單位長度塑性伸長量為,則架空線的應(yīng)力狀態(tài)方程式為式中說明增大架線應(yīng)力相當(dāng)于將架線時(shí)的氣溫降低各種導(dǎo)線消除架空線初伸長的降溫值如下表架空線類型鋁鋼截面比m=7.717.91鋁鋼截面比m=5.056.16鋁鋼截面比m=4.294.38鋼絞線降溫值（）202515201510此處架空線型號為導(dǎo)線型號LGJ-400/50，查附表得其鋁截面積為，鋼截面積為則鋁鋼截面比m=。所以應(yīng)當(dāng)降溫 以檔距為400m，溫度40為例計(jì)算應(yīng)力和百米弧垂第狀態(tài)（最厚覆冰）：溫度，比載，水平應(yīng)力第狀態(tài)（無冰無風(fēng)）：溫度，比載，水平應(yīng)力由狀態(tài)方程式代入數(shù)據(jù)得采用迭代法令A(yù)=66.32 B=.104則上式變換為 取 可取 百米弧垂同理可求得其他溫度下的應(yīng)力與百米弧垂 氣象條件檔距l(xiāng)（m）最高氣溫最低氣溫年均氣溫事故氣象外過有風(fēng)外過無風(fēng)內(nèi)過電壓安裝氣象覆冰