110KV線路電氣初步設(shè)計(jì)_輸電線路畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、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(shuō)明書(shū) 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(shū)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(lái)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(guò)的第II氣象區(qū)條件求出導(dǎo)線計(jì)算參數(shù)、導(dǎo)線特性、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(lái)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

2、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(zhǎng)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)

3、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

4、 -34參考文獻(xiàn)-37致謝-38 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(guò)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(guò)小的導(dǎo)線，在運(yùn)行時(shí)將在電力網(wǎng)中造成過(guò)大的電壓損耗和電能損耗，致使導(dǎo)線接頭處溫度過(guò)高，線路末端電壓過(guò)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

5、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(jiàn)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

6、的電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度。我國(guó)現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)電流密度見(jiàn)表 表1-1 經(jīng)濟(jì)電流密度J值 () 導(dǎo)線材料最大負(fù)荷使用時(shí)間（h）3000以下3000-50005000以上鋼芯鋁絞線1.651.150.91.1.2 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(lái)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(wèn)題，因?yàn)殡娏W(wǎng)的負(fù)荷是逐年增長(zhǎng)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。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

7、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（）功率因數(shù)（）回路數(shù)最大負(fù)荷利用小時(shí)（h）600.9712500 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)電流密度J，并按下式計(jì)算導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面A A=() （1-1）1.2 導(dǎo)線截面選擇計(jì)算線路輸送的電流 = =324.7(A)由表1-1查得，當(dāng)=2500h，J=1.65（A/）代入式（1-1）可得 A=196.8（）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

8、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(guò)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(guò)1000m）額定電壓（KV）110220330500導(dǎo)線外徑9.621.3221.3327.4 423.7相應(yīng)導(dǎo)線型號(hào)LGJ-50LGJ-240LGJ-2402LGJQ-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)。

9、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。通過(guò)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。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(jiàn)表1-5所示。表1-4 架 空 線 路 的 等 級(jí)架空電力線路等級(jí)架空電力線路規(guī)格額定電壓（kV）電力用戶的類別I超過(guò)110所有用戶35110一類和二類II35110三類1 20所有類別III1及以下

10、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）導(dǎo)線結(jié)構(gòu)導(dǎo)線材料線 路 等 級(jí)IIIIII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。1.3.3 熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 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(guò)的最大持續(xù)電流。當(dāng)導(dǎo)線通過(guò)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?chē)橘|(zhì)產(chǎn)生一定溫差

11、。溫差的大小與通過(guò)導(dǎo)線的電流有關(guān)，電流愈大，導(dǎo)線與周?chē)橘|(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?chē)橘|(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(guò)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(guò)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(guò)高，會(huì)使導(dǎo)線周?chē)橘|(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(guò)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

12、高溫度不超過(guò)，事故情況下不超過(guò)。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)線容許長(zhǎng)期工作的最高允許溫度，制定其長(zhǎng)期容許載流量，如表1-6（部分）所示：表1-6（部分） 鋼芯鋁線的載流量（環(huán)境溫度，最高允許溫度） 鋼芯鋁絞線導(dǎo)線型號(hào)（）屋外載流量（A）LGJ-150445LGJ-185515LGJ-240610LGJ-300700LGJ-400800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(guò)，所以屋外載流量應(yīng)乘以1.2由前面可知：,LGJ-

13、240型導(dǎo)線在周?chē)諝鉁囟葹闀r(shí)，查表1-6得知，LGJ-240型導(dǎo)線的屋外載流量為，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其長(zhǎng)期容許載流量，所以滿足熱穩(wěn)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) 式中P線路的有功功率，Q線路的無(wú)功功率，；R線路的電阻，；X線路的電抗，；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(zhǎng)度的阻抗為：，。電抗上的無(wú)功功率的計(jì)算公式為： 所以線路上的電壓損耗為： 所以，該線路的電壓損耗滿足要求。第二章 導(dǎo)線的應(yīng)力和弧垂2.1 導(dǎo)線的應(yīng)力與弧

14、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)

15、，有，這時(shí)將代入式，得中點(diǎn)弧垂的近似計(jì)算式，即 （2-1）2.2.2 任意點(diǎn)弧垂的計(jì)算由圖（2-1）可看出，當(dāng)懸點(diǎn)等高時(shí)，利用 可得到任一點(diǎn)的弧垂近似計(jì)算式為 （2-2）式中 ， 2.3 導(dǎo)線應(yīng)力比載和弧垂特性曲線在架空線路設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了確定有關(guān)桿塔的設(shè)計(jì)荷載、導(dǎo)線對(duì)地安全距離以及交叉跨越的距離，必須計(jì)算導(dǎo)線（或避雷線）在各種氣象條件下不同擋距的應(yīng)力或弧垂，并將計(jì)算的結(jié)果以橫坐標(biāo)為擋距，縱坐標(biāo)為應(yīng)力或弧垂，并按一定比例繪制出在各種氣象條件下的擋距與應(yīng)力的關(guān)系曲線，這些曲線組稱為導(dǎo)線（或避雷線）應(yīng)力弧垂特性曲線或稱導(dǎo)線機(jī)械特性曲線。 當(dāng)已知?dú)庀髼l件忽然擋距時(shí)，在導(dǎo)線和避雷線的機(jī)械特性曲線上，能

16、夠很快的查出相應(yīng)的應(yīng)力和弧垂。導(dǎo)線機(jī)械特性曲線是根據(jù)廣泛調(diào)查分析沿線有關(guān)氣象數(shù)據(jù)等資料的前提下確定的設(shè)計(jì)條件，包括導(dǎo)線型號(hào)、氣象區(qū)、安全系數(shù)和防治措施（以確定年平均運(yùn)行應(yīng)力）后，通過(guò)下述計(jì)算程序繪制的。設(shè)計(jì)條件中任意改變其中之一，就有不同的機(jī)械特性曲線，所以應(yīng)力必須明確設(shè)計(jì)條件，特別是輸電線路較長(zhǎng)時(shí)，可能在線路不同區(qū)段采用不同的設(shè)計(jì)條件，此時(shí)尤其需要注意。導(dǎo)線特性曲線的計(jì)算程序如下：（1） 確定導(dǎo)線型號(hào)及設(shè)計(jì)氣象區(qū)。（2） 確定導(dǎo)線在各種氣象條件時(shí)的比載。（3） 確定導(dǎo)線的安全系數(shù)及防振措施，計(jì)算導(dǎo)線最大使用應(yīng)力和年平均運(yùn)行應(yīng)力。（4） 計(jì)算臨界擋距并進(jìn)行有效臨界擋距判別，確定控制條件及控制范

17、圍。（5） 以有臨界擋距判別結(jié)果為已知條件，利用狀態(tài)方程式和弧垂公式，逐一求出其他各種氣象條件下各種代表?yè)蹙嘀禃r(shí)的應(yīng)力（或弧垂）為縱坐標(biāo)，繪制各種氣象條件時(shí)的應(yīng)力、弧垂曲線。 (6) 以代表檔距為橫坐標(biāo)，應(yīng)力（或弧垂）為縱坐標(biāo)，繪制各種氣象條件時(shí)的應(yīng)力、弧垂曲線。2.3.1 控制條件及比載計(jì)算架空線路的導(dǎo)線應(yīng)力,是隨著擋距的不同和氣象的改變而變化的。對(duì)同一耐張段，導(dǎo)線應(yīng)力隨氣象規(guī)律符合導(dǎo)線狀態(tài)方程式。為了保證架空線在任何氣象條件下的應(yīng)力都不超過(guò)最大使用應(yīng)力，必須使架空線在長(zhǎng)期運(yùn)行中可能出現(xiàn)的最大應(yīng)力等于最大使用應(yīng)力。以控制條件和相應(yīng)的控制應(yīng)力為以知狀態(tài)，利用狀態(tài)方程式求出架線時(shí)相應(yīng)氣象條件下的

18、應(yīng)力和弧垂。按照計(jì)算出的應(yīng)力和弧垂安裝導(dǎo)線，就可以保證導(dǎo)線在運(yùn)行中，在任何氣象條件下，其應(yīng)力不超過(guò)允許值。表2-1 線路設(shè)計(jì)用組合氣象條件及相應(yīng)比載示例表溫度風(fēng)速覆冰最高氣溫4000最低氣溫-1000最大風(fēng)速10270最大覆冰-5105年平均氣溫1500安裝0100外過(guò)電壓15100內(nèi)過(guò)電壓15150事故斷線1500備注：1、最高氣溫、最低氣溫、年平均氣溫、事故斷線四種氣象條件下：綜合比載均為。2、本例是以導(dǎo)線型號(hào)為、第氣象區(qū)為例。一般情況下，可能成為控制應(yīng)力，因?yàn)闂l件的氣象條件有如下四種：（1）最低氣溫、無(wú)風(fēng)、無(wú)冰；（2）最大風(fēng)速、無(wú)冰、相應(yīng)的氣溫；（3）覆冰、相應(yīng)風(fēng)速、；（4）年平均氣溫、

19、無(wú)風(fēng)、無(wú)冰。其中前三種情況，可能出現(xiàn)最大應(yīng)力，因而其控制應(yīng)力都是導(dǎo)線的最大使用應(yīng)力。最后一種條件是從導(dǎo)線的防振觀點(diǎn)提出的，為了滿足導(dǎo)線耐振的要求。在年平均氣溫條件下，導(dǎo)線應(yīng)力不得大于年平均運(yùn)行應(yīng)力。規(guī)程規(guī)定，導(dǎo)線的平均運(yùn)行應(yīng)力上限為其瞬時(shí)破壞應(yīng)力的25%，即控制應(yīng)力為25%。架空線路通過(guò)第氣象區(qū)，風(fēng)向垂直于線路，導(dǎo)線為型，計(jì)算其比載如下：從附表中查得：導(dǎo)線為的計(jì)算截面積，外徑，計(jì)算質(zhì)量。氣象條件從表中查取，計(jì)算導(dǎo)線的各種比載。以下比載單位為。1、自重比載： 。2、冰重比載：3、覆冰時(shí)垂直總比載）：4、無(wú)冰時(shí)導(dǎo)線風(fēng)壓比載：風(fēng)速為10m/s時(shí)，風(fēng)速為15m/s時(shí)，風(fēng)速為27m/s時(shí)，5、覆冰時(shí)風(fēng)壓比載：6、無(wú)冰有風(fēng)時(shí)的綜合比載：風(fēng)速為10m/s時(shí)，風(fēng)速為15m/s時(shí)，風(fēng)速為27m/s時(shí)，7、有冰有風(fēng)時(shí)的綜合比載：2.3.2 臨界擋距以上四種控制條件，并不是在所有的擋距范圍內(nèi)都是控制條件，各控制條件可能在不同的擋距范圍內(nèi)起控制作用，而在某一擋距下可能某兩個(gè)控制條件同時(shí)起控制作用，超過(guò)此擋距時(shí)是一個(gè)條件控制，而小于此擋距時(shí)是另一個(gè)條件控制。這樣的擋距稱為該兩個(gè)控制條件的臨界擋距。因控制條件可能有四個(gè)，對(duì)它們進(jìn)行兩兩組合，則有六種不同組合。顯然，每一種組合的兩種控制控制條件之間均有一臨